Sibo Niu

天空背景辐射是限制红外天文观测灵敏度的重要参数，是红外台址评价的关键指标。为了满足大口径红外望远镜选址需要，提出一种8 μm~12 μm波段便携式天空辐射仪设计方案。根据测量天空辐射0.1%时天空变化需求确定了光学系统性能参数，采用2片透镜组成的光学系统最大限度降低杜瓦制冷的热负载，利用二元面和非球面组合消除工作温度范围内的色差和热离焦，光学系统在不同环境下均达到了衍射极限（艾里斑半径30 μm）。将有限元分析和光学仿真结合，研究不同环境温度下光学元件形变和温度梯度对像差的影响。结果表明：环境温度−60 ℃时像差最大，点列图几何半径大于42 μm，但均方根半径小于20 μm，截止频率处调制传递函数大于0.069 54，接近衍射极限。因此，无需调焦机构及封窗控温，该辐射仪能够满足天空辐射时空变化的测量需求。