CO2探測儀星上定標鋁漫反射板的制備與試驗

王 龍，藺 超，鄭玉權

（中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，吉林長春130033）

CO2探測儀星上定標鋁漫反射板的制備與試驗

王 龍*，藺 超，鄭玉權

（中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，吉林長春130033）

為了研制CO2探測儀定標漫反射板，采用物理研磨和化學腐蝕相結合的工藝方法制作了鋁漫反射板試驗樣塊，搭建了相對雙向反射分布函數和半球反射率的測試裝置。在0°和45°入射光的情況下，對可見近紅外波段的測試結果表明：表面粗糙度影響鋁漫反射板的朗伯特性，240#研磨砂制作的漫射板的朗伯特性最佳；化學腐蝕不僅能提高鋁漫反射板的朗伯特性，也能提高鋁漫反射板的半球反射率。當選取堿蝕溫度為室溫20℃、NaOH溶液濃度為52.6 g/L時，最佳腐蝕時間約為4 min；鍍膜使鋁漫反射板的半球反射率平均提高20%，但會使其朗伯特性稍變差；不同波長處鋁漫反射板的相對雙向反射分布函數略有不同，但變化趨勢相同。實驗確定了影響漫反射板漫反射特性的關鍵參數，并定量優化了這些工藝參數，為進一步研制CO2探測儀星上定標漫反射板提供了依據。

CO2探測儀；化學腐蝕；鋁漫反射板；半球反射率；相對雙向反射分布函數

1 引 言

高光譜與高空間分辨率二氧化碳（CO2）探測儀（簡稱CO2探測儀）為探測全球CO2含量和分布的光學遙感載荷。為了實現對CO2探測儀在軌光譜和輻射性能的精確標定，進而實現對大氣CO2柱濃度的高精度反演，CO2探測儀采用了漫反射板作為其星上定標的關鍵元件［1］。CO2探測儀工作在可見近紅外波段，因此，本文開展了可見近紅外譜段的漫反射板漫反射特性的研究。在研究鋁漫反射板制作工藝的同時，建立了可見近紅外波段鋁漫反射板漫反射特性的測試裝置。通過相對雙向反射函數和半球反射率的測試，確定了影響鋁漫反射板朗伯特性的關鍵參數，并定量優化了這些工藝參數，為CO2探測儀漫反射板初、正樣產品的研制提供了支持［2］。

在可見和近紅外波段，空間環境下應用的漫反射板的研究是比較成熟的，國際上眾多的研究機構如美國國家技術研究所、英國國家物理實驗室、中國計量科學院都建有相應的變角測試裝置用于漫反射特性的研究［3-4］。漫反射板材料有硫酸鋇、聚四氟乙烯及鋁等［5-6］。對半球反射率和相對雙向反射分布函數的實驗研究表明，表明硫酸鋇、聚四氟乙烯的漫反射特性均優于鋁漫反射板［7］。但在外太空強烈紫外光照射下，太陽電磁輻射、帶電粒子輻射、高真空、冷黑環境、原子氧侵蝕，以及微流星和空間碎片的撞擊等會導致漫反射板的漫反射特性存在衰變。鋁漫反射板采用金屬鋁合金材質，具有較強的抗輻照能力，可經受惡劣的外太空條件，性能穩定可靠，被廣泛應用在遙感儀器的漫反射板制作中［8-9］。CO2探測儀在軌輻射定標模式為星上定標燈輻射定標和太陽定標兩種模式。本文將針對這兩種定標模式，分別開展正入射和45°入射條件下，鋁漫反射板的漫反射特性的研究［10］。

2 鋁漫反射板的制備

傳統加工金屬鋁合金漫反射板主要使用物理磨砂方法。物理磨砂過程有兩個步驟：首先篩選出相同粒徑的SiC微粉，并用蒸餾水清洗干凈；然后用純凈的SiC微粉對鋁合金基板進行物理研磨，使其表面形成漫反射表面。對制作完成的漫反射表面進行清洗，清洗過程分兩個步驟：首先浸入蒸餾水中用超聲波清洗干凈；然后用蒸餾得來的丙酮除水。物理研磨使漫反射板表面形成一定程度的砂面，但存在研磨劃痕，砂面不夠均勻，表面殘留的研磨微粒難于清洗等問題。這不僅降低了漫反射板表面的朗伯特性和半球反射率，還將影響鍍膜的牢固程度，使得漫反射表面在空間環境下受到高能粒子撞擊時，膜層容易受到剝蝕與損傷，影響在軌使用時的穩定性。

為了克服物理磨砂加工鋁漫反射板的缺陷，在傳統物理磨砂的基礎上又增加了化學磨砂過程的新工藝［11］。化學磨砂采用了化學腐蝕的方法，利用NaOH溶液對漫反射板表面進行再次磨砂。將物理研磨后的漫反射板浸入NaOH溶液中進行均勻腐蝕，微觀上這是個化學反應過程，反應生成物為Al（OH）3與NaAlO2。化學磨砂過程中，首先對表面殘留的研磨微粒和污染物進行腐蝕，進而對研磨劃痕予以消除。由于化學腐蝕過程中微觀的擴散交換影響反應速度，在表面細微的凸峰處堿液擴散交換速度比凹谷處快，因而腐蝕速度快，起到消除漫反射板表面尖峰的作用，從而使漫反射板表面形態接近朗伯表面，提高了漫反射板的朗伯特性。腐蝕后的漫反射板表面再次經過超聲波清洗，表面腐蝕層受空化氣泡的爆破作用迅速脫落，從而得到均勻柔和的漫反射表面。

化學磨砂過程實際為化學反應過程，因此影響化學反應的因素都將影響鋁板的表面形態。影響腐蝕過程的因素主要有腐蝕溫度、堿液濃度和反應時間等。為了控制反應的劇烈程度，試驗選取了合理的腐蝕溫度和堿液配比濃度。因此，反應時間決定腐蝕量，時間過長或過短會使漫反射表面分別形成過腐蝕或欠腐蝕現象。過腐蝕會使漫反射板表面形成粗麻砂面，表面不均勻，存在高亮斑點。欠腐蝕則無法消除物理研磨所產生的研磨劃痕，難于清洗表面污垢和殘留的研磨微粉。因此，本文采用優化腐蝕時間的方法來控制腐蝕量，進而獲得較為理想的鋁漫反射表面。為了方便堿蝕過程，選取的堿蝕溫度為室溫20℃，選取的NaOH溶液濃度為52.6 g/L，且當反應時間控制在4min左右時，漫反射板的漫反射特性最好。

為了保護制作好的鋁漫反射表面不被氧化，提高反射率，在漫反射板表面上鍍純鋁膜與MgF2保護膜，以形成最終穩定的漫反射表面。

3 鋁漫反射板的漫反射特性及其測量裝置

3.1 鋁漫反射板的漫反射特性

漫反射板作為載荷定標的關鍵光學元件，其漫反射特性將直接決定載荷的定標精度，進而影響遙感數據反演質量［12］。因此，空間載荷的漫反射板應具備以下幾個特點：均勻的反射表面、較好的朗伯反射特性、較高的半球反射率和良好的空間穩定性。

理想的漫反射板是指表面具有朗伯漫反射特性且反射比=1的表面［13］，通常以雙向反射分布函數和特定波長下的半球反射率衡量。

反射率為一個電磁波傳播的物理量，即物體表面的反射輻射能與總入射輻射能之比，也即由反射引起的輻射出射度與入射到物體表面的輻照度之比，常用符號籽表示，其數值在0～1之間。定向半球反射率是指散射到半球空間上光的總分數，其中半球體是被標定的光源表面照明的。以美國NIST提供的已標定半球反射率籽（0，d）的漫反射板為參考標準，通過比對測量了鋁漫反射板在可見近紅外譜段的半球反射率籽（0，d）。

雙向反射分布函數（BRDF）是描述漫反射板漫反射特性的重要函數，通常以光輻射的反射輻亮度和入射輻照度的比值函數衡量，對描述材料漫反射特性具有唯一確定性。散射輻亮度Ls是被準直光散射到方向（θs，φs）的輻亮度，輻照度Ei是入射到漫反射表面單位表面積的輻射通量，根據尼哥蒂姆約對雙向反射分布函數BRDF的定義［14］，如圖1圖所示，散射輻亮度Ls與入射輻照度Ei的比值為：

式中：BRDF后面的N表示尼哥蒂姆約，θ為俯仰角，φ是方位角，下標i和s分別表示入射和散射方向，λ代表波長。BRDF的單位為球面度的倒數，它的變化范圍可以從非常小的數字（例如偏離鏡面的黑色樣品）到非常大的值（例如鏡面反射的高反射率的樣品）。

圖1 雙向反射分布函數的定義Fig.1 Definition of bidirectional reflectance distribution function

雙向反射分布函數有多種不同的測量方式，相應的計算方法也不相同。一般根據光輻射的入射方式、觀測方式、光輻射投射區域和觀測視場的相互關系等區分。本文根據定標鋁漫反射板的在軌工作狀態選擇測量方式。在試驗測試中，以入射輻照度Ei、散射輻亮度Ls與散射角余弦值的形式來描述BRDFexp［15］：

根據漫反射板的實際工作狀態，輻照度為E（λ）的平行光分別以0°或45°的俯仰角和180°的方位角入射到鋁漫反射板上，探測器從不同的俯仰角θs和方位角φs探測。

正入射情況下，光以θi=0°俯仰角和φi=180°的方位角入射時，

探測器以固定的方位角和可變的俯仰角探測，當探測的方位角為φs=0°時，取θs=70°為參考值，則相對雙向反射分布函數為：

45°入射情況下，光以θi=45°俯仰角和φs= 180°的方位角入射時，

當探測器的方位角φs=0°，取θs=45°為參考值，則相對雙向反射分布函數為：

其中輻亮度值由光譜儀直接測試得出。

3.2 鋁漫反射板的測試裝置

根據鋁漫反射板的工作模式建立了如圖2所示的測試裝置，主要由光源、平行光管、鋁漫反射板（如圖3所示）、多維度調整裝置、1°視場瞄準器、地物光譜儀、控制采集系統等組成。該裝置采用鹵鎢燈作為光源，光管由折疊鏡和離軸拋物鏡組成。光源經平行光管準直后以平行光照射到鋁漫反射板上，通過多維度調整臺的俯仰和方位調整機構，帶動鋁漫反射板在方位和俯仰方向轉動，從而實現入射光以不同角度照射鋁漫反射板表面；帶動瞄準器在方位和俯仰方向轉動，從而實現視場內的漫反射光被處于不同角度的瞄準器接收。地物光譜儀對采集的光譜據進行處理并以輻亮度的形式顯示在顯示器上，通過進一步的數據處理后，即可獲得鋁漫反射板正入射和45°入射條件下的不同散射角的相對雙向反射分布函數。同時，通過與標準半球反射率籽（0，d）的聚四氟乙烯漫反射板比對測量，即可測得鋁漫反射板的半球反射率籽（0，d）。

圖2 漫反射板漫反射特性的測試裝置Fig.2 Test device of diffuse reflection properties for diffuser

圖3 不同工藝參數下的鋁漫反射板樣塊Fig.3 Aluminum diffuser specimens under different process parameters

4 通過顯微鏡觀察漫反射板的表面形態

為了驗證漫反射板的制作工藝，對漫反射板的制作工藝有直觀性的理解，利用顯微鏡觀察了漫反射板的表面形態，如圖4所示。

通過比較物理磨砂和化學磨砂后的漫反射板表面形態可知，與物理磨砂相比較，化學磨砂所形成漫反射表面顏色較亮，反射率較高；且表面亮度一致、粗糙度均勻，故化學磨砂提高了鋁合金的漫反射特性。通過上述分析可知，化學磨砂進一步提高了漫反射板的漫反射特性，并且可以驗證物理磨砂和化學磨砂相結合的漫反射板制作工藝的可行性。

圖4 漫反射板顯微圖像Fig.4 Microscopic images of diffusers

5 測試結果

CO2探測儀所用的光譜通道中心波長分別為760、1 610和2 060 nm，波段寬度分別為20、30、40 nm，以下結果是針對這些光譜波段進行測試得到的。

5.1 表面粗糙度對鋁漫反射板漫反射特性的影響

選用不同粒徑的研磨砂對鋁漫射板進行研磨，制作了不同表面粗糙度的鋁漫反射板樣塊。圖5和圖6分別是正入射和45°入射角度下，4種不同粗糙度漫反射板的相對雙向反射函數隨散射角的變化情況。理想的相對雙向反射分布函數在任意散射角度下，光譜輻亮度保持不變，由式（4）和（6）可得出：

圖5 正入射760 nm處不同表面粗糙度鋁漫反射板的BRDF比較Fig.5 BRDF comparison of aluminum diffuserwith different surface roughnesses atnormal incidence at 760 nm

圖6 45°入射760 nm處不同表面粗糙度鋁漫反射板的BRDF比較Fig.6 BRDF comparison of aluminum diffuser with different surface roughnesses at 45°incidence at 760 nm

或者：

圖中的“Ideal”余弦曲線即為理想的相對雙向反射分布函數曲線。不同粗糙度的漫反射板的相對反射分布函數相差較大。240#研磨砂制作的漫反射板與理想曲線最為接近，朗伯特性最好。240#和280#研磨砂研磨的漫反射板相對反射分布函數較為相近，漫反射特性差別不大，且在0°和45°入射的情況下，結論一致。

5.2 化學腐蝕對鋁漫反射板漫反射特性的影響

以相同的腐蝕時間，對物理研磨后的漫反射板砂面進行化學腐蝕，并以此研究化學腐蝕對漫反射特性的影響。圖7和圖8為測試得到的腐蝕前后的相對雙向反射分布函數。通過分析得知，化學腐蝕在3個光譜波段均使相對雙向反射分布接近理想的余弦曲線，且在0°入射和45°入射下結論一致。

對鋁漫反射板腐蝕前后的半球反射率進行測試，其中after corrosion的3條曲線為同種工藝參數下制作的鋁漫反射板，如圖9所示。通過曲線得知，化學腐蝕在3個光譜波段均提高了鋁漫反射板的半球反射率。其中，在760 nm處提高了32.4%，在1 610和2 060 nm處分別提高了30.2%和24.1%。同時，同種工藝參數化學腐蝕下，鋁漫反射板反射率曲線較為一致，可以說明化學腐蝕的工藝穩定性較好。

圖7 0°入射下不同波段腐蝕前后鋁漫反射板的BRDF比較Fig.7 BRDF comparison of aluminum diffuser before and after corrosions at0°incidence at different bands

圖8 45°入射下不同波段腐蝕前后鋁漫反射板的BRDF比較Fig.8 BRDF comparison of aluminum diffuser before and after corrosions at45°incidence at different bands

5.3 腐蝕時間對鋁漫反射板漫反射特性的影響

圖10和圖11為240#研磨砂研磨后的鋁漫反射板經過不同的腐蝕時間腐蝕后的相對雙向反射分布函數曲線，圖中數據均為760 nm處的測試結果。從圖10和圖11中可以明顯看出，在0°入射條件下，3 min 40 s到4 min 20 s之間的測試曲線與理想的余弦曲線最為接近，朗伯特性最好。在45°入射條件下，在散射角為30°～45°時，3 min 40 s到4 min 20 s的測試曲線與理想的余弦曲線最為接近，在散射角為45°～60°時，3 min 20 s左右的相對雙向反射分布函數與理想的余弦曲線最為接近，漫反射特性最好。數據分析比較顯示，1 610和2 060 nm與760 nm的影響規律一致。綜合漫反射板在軌定標時0°入射和45°入射的狀態，選取的最優腐蝕時間約為4 min。

圖9 正入射下腐蝕前后鋁漫反射板的反射率隨波長變化比較Fig.9 Reflectivity comparison of aluminum diffuser with the change of wavelength before and after corrosions at normal incidence

圖10 0°入射下760 nm處不同腐蝕時間鋁漫反射板的BRDF比較Fig.10 BRDF comparison of aluminum diffuser with different corroding time at 0°incidence at 760 nm

5.4 鍍膜對鋁漫反射板漫反射特性的影響

為了進一步提高漫反射板的反射率，增加CO2探測儀采集光譜數據的信噪比，采取對化學腐蝕后的漫反射板鍍鋁膜，然后鍍MgF2保護膜的措施。

觀察正入射下鍍膜前后鋁漫反射板的反射率隨波長變化曲線可知，如圖12所示，鍍鋁膜在700～2 060 nm波段提高了鋁漫反射板的半球反射率。其中，在波長760 nm處提高了20.2%，在1 610 nm處提高了20.0%，在2 060 nm處提高了18.6%。

圖12 正入射下鍍膜前后鋁漫反射板的反射率隨波長變化的比較Fig.12 Reflectivity comparison of aluminum diffuser with the change ofwavelength before and after coatings at normal incidence

在0°入射和45°入射的情況下，鍍膜均使相對雙向反射分布函數偏離了理想曲線，如圖13、14所示。故鍍膜使得鋁漫反射板的漫反射特性略微變差。分析其原因為：真空蒸發鍍鋁膜時，鋁蒸汽在不同粗糙度的表面沉積速度不一致，表面細微的凹谷處比表面細微的凸峰處更容易沉積鋁。因此，鍍膜降低了表面粗糙度，進而降低了鋁漫反射板的漫反射特性。

圖13 0°入射下不同波段鍍膜前后鋁漫反射板的BRDF比較Fig.13 BRDF comparison of aluminum diffuser before and after coatings at 0°incidence at different bands

圖14 45°入射下不同波段鍍膜前后鋁漫反射板的BRDF比較Fig.14 BRDF comparison of aluminum diffuser before and after coatings at45°incidence at different bands

5.5 鋁漫反射板的漫反射特性隨散射角和波長的變化

圖15是0°入射情況下，鋁漫反射板的相對雙向反射分布函數隨波長和散射角的變化情況。在700～1 000 nm波長之間相對雙向反射分布函數隨波長增加而減小，減小幅度為θ=40°時為7.2%，θ=70°時為10.4%。在波長1 000～2 100 nm之間相對雙向反射分布函數表現為在恒定值上下的波動，波動幅度為θ=40°時為3.8%，θ=70°時為3.4%。在波長為760、160和2 060 nm 3個波段之間，θ=40°時變化為1.4%，θ=70°時為6.7%。

圖15 0°入射下鋁漫反射板的相對BRDF隨散射角和波長的變化Fig.15 Change of the aluminum diffuser′s relative BRDF with wavelength and scattering angle at 0°incidence

圖16 是45°入射情況下，鋁漫反射板的相對雙向反射分布函數隨波長和散射角的變化情況。在700～1 000 nm波長之間相對雙向反射分布函數隨波長增加而減小，減小幅度在θ=40°時為8.1%，θ=70°時為3.9%。在波長1 000～2 100 nm處相對雙向反射分布函數表現為在恒定值上下的波動，波動幅度在θ=40°時為3.8%，θ=70°時為4.9%。在波長為760、160和2 060 nm 3個波段之間，θ=40°時變化為1.6%，θ=70°時變化為3.2%。

圖16 45°入射下鋁漫反射板的相對BRDF隨散射角和波長的變化Fig.16 Change of the aluminum diffuser′s relative BRDF with wavelength and scattering angle at 45°incidence

6 結 論

本文采用了物理研磨和化學研磨相結合的工藝方法制作了鋁漫反射板試驗樣塊，通過測試相對雙向反射分布函數和半球反射率，確定了可見近紅外波段鋁漫反射板的制作工藝，并且優化了這些工藝參數，為進一步研制CO2探測儀星上定標漫反射板提供了依據。

不同表面粗糙度的鋁漫反射板的相對雙向反射分布函數隨散射角的變化不同。在0°和45°入射的情況下，用240#研磨砂制作的漫反射板與理想曲線最為接近，朗伯特性最好。

在760、1 610和2 060 nm 3個光譜波段，化學腐蝕均使相對雙向反射分布函數更接近理想的余弦曲線，同時提高了鋁漫反射板的半球反射率。通過對同樣參數制作的鋁漫反射板的反射率測試，驗證了鋁漫反射板化學腐蝕工藝的穩定性。通過對0°入射和45°入射的狀態不同腐蝕時間的測試，認為最優腐蝕時間約為4 min。

鍍鋁膜在700～2 060 nm均明顯提高了鋁漫反射板的半球反射率，但會使鋁漫反射板的漫反射特性變差。分析其原因為：鍍膜時，鋁在不同粗糙度的表面沉積速度不一樣，導致表面粗糙度降低所致。

鋁漫反射板的相對雙向反射分布函數隨波長變化而變化，在不同散射角下，其變化值也不同。在波長為760、1610和2 060 nm 3個光譜波段之間，0°入射情況下，散射角θ=40°時變化為1.4%，θ=70°時變化為6.7%；45°入射情況下，θ=40°時變化為1.6%，θ=70°時變化為3.2%，精確測定該數量關系將有助于在軌標定。

［1］ 鄭玉權.溫室氣體遙感探測儀器發展現狀［J］.中國光學，2011，4（6）：546-561. ZHENG Y Q.Development status of remote sensing instruments for greenhouse gases［J］.Chinese Optics，2011，4（6）：546-561.（in Chinese）

［2］ 趙其昌，楊勇，李葉飛，等.大氣痕量氣體遙感探測儀發展現狀和趨勢［J］.中國光學，2013，6（2）：156-162.ZHAO Q CH，YANG Y，LIY F，etal..Development status and trends ofatmospheric trace gas remote sensing instruments［J］.Chinese Optics，2013，6（2）：156-162.（in Chinese）

［3］ WEIDNER V R，HSIA JJ.NBS specular reflectometer spectrophotometer［J］.Appl.Opt.，1980，19（8）：1268-1273.

［4］ HSIA J J，RICHMOND JC.Bidirectional reflectometer Part 1［J］.J.Research of National Bureau of Standards，1976，80A（2）：189-205.

［5］ YOUNG E R，CLARK K C，BENNETT R B，et al..Measurements and parameterization of the bi-directional reflectance factor of BaSO4paint［J］.Appl.Opt.，1980，19（20）：3500-3505.

［6］ BARNESP Y，HSIA J J.UV Bidirectional reflectance distribution function measurements for diffuser［J］.SPIE，1992，1764：285-289.

［7］ FLOWERW K，NELSON V W.Performance of various diffusermaterials in the absolute radiometric calibration of the SBUV/2［J］.Metrologia，1993，30（4）：255-257.

［8］ FEGLEY A A，FLOWER V K.Radiometric calibration of SBUV/2 instruments：retrospective improvements［J］.Metrologia，1991，28（3）：297-300

［9］ 李歡，周峰.星載超光譜成像技術發展與展望［J］.光學與光電技術，2012，10（5）：38-44. LIH，ZHOU F.Developments of spaceborne hyperspectral imaging technique［J］.Optics&Optoelectronic Technology，2012，10（5）：38-44.（in Chinese）

［10］ 劉倩倩，鄭玉權.超高分辨率光譜定標技術發展概況［J］.中國光學，2012，5（6）：566-577. LIU Q Q，ZHENG Y Q.Development of spectral calibration technologies with ultra-high resolutions［J］.Chinese Optics，2012，5（6）：566-577.（in Chinese）

［11］ 李博，林冠宇，張明宇，等.紫外-真空紫外空間遙感儀器漫反射板的制備［J］.光學精密工程，2009，17（3）：476-481. LIB，LIN G Y，ZHANGM Y，etal..Fabrication of diffuser in UV-VUV space remote sensing instrument［J］.Opt.Precision Eng.，2009，17（3）：476-481.（in Chinese）

［12］ 金輝，姜會林，鄭玉權，等.高光譜遙感器的光譜定標［J］.發光學報，2013，34（2）：235-239. JIN H，JIANG H L，ZHENG Y Q，et al..Spectral calibration of the hyperspectral optical remote sensor［J］.Chinese J. Luminescence，2013，34（2）：235-239.（in Chinese）

［13］ 金偉其，胡威捷.輻射度光度與色度及其測［M］.北京：北京理工大學出版社，2006. JINW Q，HUW J.Radiancy Luminosity and Chroma and ItsMeasurement［M］.Beijing：Beijing Institute of Technology Press，2006.（in Chinese）

［14］ GEORGIEV G T，BUTLERB JJ.Brdf study of gray-scale spectralon［J］.SPIE，2008，7081：1-9.

［15］ STOVER JC.Optical Scattering：Measurement and Analysis［M］.3rd ed.Bellingham：SPIE Press，2012.

Fabrication and experiment of alum inum diffuser for CO2detector calibration on orbit

WANG Long*，LIN Chao，ZHENG Yu-quan
（Changchun Institute of Optics，Fine Mechanics and Physics，Chinese Academy of Sciences，Changchun 130033，China）
*Corresponding author，E-mail：wangling_jixie@163.com

To develop a diffuser for CO2detector calibration，the process of physical grinding and chemical etching was used to produce the test specimens of the aluminum diffuser for the CO2detector calibration，and their test devices for relative Bidirectional Reflectance Distribution Function（BRDF）and hemispherical reflectance were built.In the case of 0°and 45°of the incident lights，the test results for visible to near-infrared band，show that the surface roughness affects Lambert characteristics of the aluminum diffuser and the Lambert characteristics of the diffusermade of 240#abrasive grit is the best.Chemical corrosion can not only improve Lambert characteristics of the aluminum diffuser，but also can improve the hemispherical reflectance.When etching temperature is selected at20℃and the concentration of NaOH solution is in 52.6 g/L，the optimal time of corrosion is about4 min.Aluminizingmakes hemispherical reflectance of aluminum diffuser to be improved by 20%on average，but it makes Lambert characteristics deteriorated.Furthermore，the relative BRDF of aluminum diffuser is slightly different at differentwavelengths，but shows the same trend.The experiments in this paper determine the key parameters affecting the diffuse reflection characteristics of the diffuser，quantitatively optimize process parameters，and provide a basis for the further development of the diffuser forCO2detector calibration on orbit.

CO2detector；chemical corrosion；aluminum diffuser；hemispherical reflectance；relative Bidirectional Reflectance Distribution Function（BRDF）

O436.2；V443.5

A

10.3788/CO.20130604.0591

王 龍（1985—），男，吉林磐石人，工學碩士，研究實習員，2008年、2011年于吉林大學分別獲得學士、碩士學位，主要從事光譜儀器結構設計及光譜定標方面的研究。E-mail：wangling_jixie@163. com

鄭玉權（1972—），男，內蒙古通遼人，博士，研究員，主要從事航空航天高光譜成像技術、光學系統設計、光譜輻射測量與定標等方面的研究。E-mail：zhengyq@sklao.ac.cn

藺 超（1984—），男，內蒙古呼倫貝爾人，工學碩士，助理研究員，2007年、2009年于吉林大學分別獲得學士、碩士學位，主要從事光譜儀器結構設計及光譜定標方面的研究。E-mail：linchao@ ciomp.ac.cn

1674-2915（2013）04-0591-09

2013-04-21；

2013-06-23

國家高技術研究發展計劃（863計劃）資助項目（No.2010AA1221091001）