紅外觀測(cè)是天文研究的重要手段。長(zhǎng)久以來(lái)，我國(guó)紅外天文研究發(fā)展受限于優(yōu)良臺(tái)址和探測(cè)器的缺乏。國(guó)內(nèi)紅外探測(cè)器技術(shù)起步較晚且發(fā)展相對(duì)滯后，加上國(guó)外在紅外設(shè)備方面對(duì)中國(guó)的商業(yè)限制，使得我國(guó)紅外天文發(fā)展嚴(yán)重落后。

隨著近年來(lái)我國(guó)天文研究領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，中國(guó)天文界擁有紅外天文觀測(cè)能力的愿望也更加迫切。近期我國(guó)多項(xiàng)大型光學(xué)紅外天文觀測(cè)設(shè)備項(xiàng)目獲得天文界支持，為了保證這些大型設(shè)備建設(shè)成功后，順利高效地開(kāi)展紅外觀測(cè)儀器的研制和紅外天文的觀測(cè)研究，必須對(duì)相關(guān)候選站址進(jìn)行紅外天光背景的測(cè)量。在紅外波段的天光背景輻射強(qiáng)度很大程度上限制著紅外望遠(yuǎn)鏡及其他觀測(cè)設(shè)備的一些重要性能，如巡天深度、能夠觀測(cè)的極限星等、天文成像系統(tǒng)曝光時(shí)間等。

由于地面大氣的吸收效應(yīng)，地基紅外望遠(yuǎn)鏡只能從若干大氣窗口進(jìn)行觀測(cè)。2.5 ~ 5 μm是熱紅外波段的開(kāi)始，是地面觀測(cè)的重要窗口L和M波段的所在區(qū)域。

圖1 地面紅外可觀測(cè)波段

由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系“核探測(cè)與核電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”王堅(jiān)課題組帶領(lǐng)的光電探測(cè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)兩年攻關(guān)，根據(jù)InSb探測(cè)器在2.5 ~ 5 μm波段上高響應(yīng)的性能，利用線性可變?yōu)V波片在此波段線性可變的特點(diǎn)完成了此波段上連續(xù)掃描觀測(cè)的紅外天光背景測(cè)量?jī)x。由于天光背景強(qiáng)度極其微弱，探測(cè)器輸出信號(hào)低于nA量級(jí)，采用鎖相放大技術(shù)成功提取出淹沒(méi)在噪聲中的信號(hào)；為了降低探測(cè)器暗電流的影響，探測(cè)器制冷到-150 ℃以下；為了克服由于儀器帶來(lái)的背景熱噪聲，進(jìn)行了適應(yīng)低溫的斬波器和光學(xué)設(shè)計(jì)。團(tuán)隊(duì)攻克了微弱信號(hào)檢測(cè)，高增益靈敏放大，暗流及背景噪聲抑制，高真空低溫封裝，高精度數(shù)字鎖相放大等關(guān)鍵技術(shù)，相關(guān)成果于2020年8月13日發(fā)表在J. of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems上，論文鏈接為：https://doi.org/10.1117/1.JATIS.6.3.036001，同時(shí)申請(qǐng)專利“用于窄波段連續(xù)紅外光譜掃描的天光背景測(cè)量裝置和方法”并獲得授權(quán)，專利號(hào)為：ZL201810845379.4。

圖2 光學(xué)模型和測(cè)量?jī)x外形