紅外觀測是天文研究的重要手段。長久以來，我國紅外天文研究發(fā)展受限于優(yōu)良臺址和探測器的缺乏。國內(nèi)紅外探測器技術(shù)起步較晚且發(fā)展相對滯后，加上國外在紅外設(shè)備方面對中國的商業(yè)限制，使得我國紅外天文發(fā)展嚴(yán)重落后。

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

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

圖1 地面紅外可觀測波段

由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系“核探測與核電子學(xué)國家重點實驗室”王堅課題組帶領(lǐng)的光電探測技術(shù)團隊，經(jīng)過兩年攻關(guān)，根據(jù)InSb探測器在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完成了此波段上連續(xù)掃描觀測的紅外天光背景測量儀。由于天光背景強度極其微弱，探測器輸出信號低于nA量級，采用鎖相放大技術(shù)成功提取出淹沒在噪聲中的信號；為了降低探測器暗電流的影響，探測器制冷到-150 ℃以下；為了克服由于儀器帶來的背景熱噪聲，進行了適應(yīng)低溫的斬波器和光學(xué)設(shè)計。團隊攻克了微弱信號檢測，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，同時申請專利“用于窄波段連續(xù)紅外光譜掃描的天光背景測量裝置和方法”并獲得授權(quán)，專利號為：ZL201810845379.4。

圖2 光學(xué)模型和測量儀外形