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黑体辐射源技术的新要求


    黑体辐射源,俗称黑体炉,在日常研究中,我们都称其为黑体炉。严格意义上说,黑体是一个被定义为具有较高辐射发射率与吸收性能的理想物体,其特点主要是,一、可以吸收所有的辐射;二、在波长一定情况下,没有物体能够比同温度的黑体发射更多的能量;三、黑体为一个漫发射体。人们使用黑体已经有70余年的时间了,我们用黑体为实验室与野外测试提供辐射源作为标准参考依据。之后的一段时间,我们用黑体辐射源测定与检验热成像仪的工作参数。在实际的应用中,近几十年,黑体源作为参数依据,其整体性能并没有出现太大的变化,但是红外热成像仪却发展的很快。热像仪的校准要求黑体从单个的形式变为陈列分布,从一维向二维变化。黑体再不是以单个的形式出现,而是一个陈列,并且灵敏度的要求也上了几个数量级。
    在黑体的几个指标中,**重要的是黑体的发射率。为满足黑体发射率的参数要求,我们会对黑体腔做特殊的安排,在此基础上,黑体的均匀性指标也间接决定了。对于腔式的黑体辐射源,我们倾向于设计为一个闭合罩。当光子进入一个黑体空腔时,会在黑体腔内随机反射,然后再从空腔中出来。经过实验测得,当黑体的标称表面发射率为0.9时,实际有效发射率可高达0.999。当然,腔式黑体可以满足比较高的发射率,但是其只能作为一个点源辐射体;而面源黑体虽然可作为一个朗伯辐射体使用,但是其实际发射率就达不到太高的要求。武汉凯尔文一直在努力提升面源黑体辐射源的发射率和光谱均匀性指标。我们结合多年的经验与同行研究成果发现,对黑体面源进行开微槽处理,可以使黑体面的发射率近于一个理想辐射源。我们经过实验发现,在不同温度条件下,与一般的面源黑体相比,开微槽的面源黑体辐射源在2~20纳米光谱范围内发射率要高很多。并且实际发射率的均匀性指标也提升了很多。实验结果也表明,实际物体的发射率对温度与波长都比较敏感。

    
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