[發(fā)明專利]一種高精度黑體腔及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010530910.6
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN111678609B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐駿;王惠芬;王松超;楊碧琦;孫暉;周博;曹康麗;蘭少飛;蘇京;劉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星裝備研究所
• 主分類號(hào): G01J5/52
• 分類號(hào): G01J5/52;G01J5/58;G01J5/02;G01J5/54
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發(fā)明涉及光輻射測量領(lǐng)域內(nèi)的一種高精度黑體腔，包括第一腔體和第二錐體；所述第一腔體包括柱形段和錐形段，所述柱形段與所述錐形段連接成敞口腔體結(jié)構(gòu)，所述錐形段為錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述錐形段端部設(shè)有缺口；所述第二錐體通過所述缺口與所述錐形段連接，所述第二錐體的尖端位于所述錐形段的空腔內(nèi)。本發(fā)明還提供了一種高精度黑體腔的制作方法。本發(fā)明通過正圓錐面和倒圓錐面相結(jié)合的形式可以有效增加表面反射或入射光吸收次數(shù)，從而提高黑體腔的吸收率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光輻射測量領(lǐng)域，具體地，涉及一種高精度黑體腔結(jié)構(gòu)，尤其涉及面向空間遙感定標(biāo)的一種高精度黑體腔結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近年來隨著空間遙感、環(huán)境和氣候監(jiān)測定量化要求的不斷提高，迫切需要高精度、操作便捷的傳遞標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)紅外輻射的高精度定標(biāo)，以進(jìn)一步提升紅外光電探測的精度水平。黑體作為最常用的紅外輻射傳遞標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)射率精度是影響其紅外輻射精度的重要指標(biāo)。

黑體發(fā)射率的精度主要受黑體面型結(jié)構(gòu)和表面涂層兩個(gè)因素影響。就結(jié)構(gòu)而言，一般腔形結(jié)構(gòu)的發(fā)射率要高于面型結(jié)構(gòu)，因?yàn)楫?dāng)被測光沿腔體軸線方向進(jìn)入腔體后，可以多次反復(fù)吸收。國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)圓柱形的黑體腔做了大量研究，表明當(dāng)圓柱腔直徑一定時(shí)，通過增加腔長可以獲得接近1的光譜吸收率。然而腔長不可能無限增長，入射光必然會(huì)有部分溢出腔外，造成吸收率損失。目前較多采用柱形腔+錐形腔的組合結(jié)構(gòu)，如圖1所示。不過受制于傳統(tǒng)的機(jī)械加工與表面處理工藝，圓錐的尖端內(nèi)部往往存在鈍化效應(yīng)，取某同一方向的入射光進(jìn)入腔體，理論消光結(jié)構(gòu)的反射次數(shù)為5次，而實(shí)際結(jié)構(gòu)僅為3次，降低了腔體涂層對(duì)光線的吸收次數(shù)，說明該類結(jié)構(gòu)的實(shí)際消光程度往往難以達(dá)到理想效果。

面對(duì)空間定量化遙感日益提升的定標(biāo)要求，如何通過改進(jìn)黑體腔的構(gòu)型并結(jié)合新型超黑涂層的實(shí)施，使得其最大程度地減小實(shí)際入射光的溢出，從而進(jìn)一步提高發(fā)射率，是當(dāng)前亟需解決的問題。

經(jīng)現(xiàn)有技術(shù)檢索發(fā)現(xiàn)，專利公開號(hào)為CN102090884B的中國專利文獻(xiàn)，本發(fā)明公開了一種黑體輻射源的腔體裝置，所述腔體包括第一空腔和第二空腔，所述第一空腔和第二空腔分別設(shè)置為圓柱-圓錐形；所述第一空腔的開口處一端為圓柱形空腔，該圓柱形空腔的底部為圓錐形空腔；所述第二空腔的開口處一端為圓柱形空腔，該圓柱形空腔的底部為圓錐形空腔；所述第二空腔的圓柱形空腔內(nèi)設(shè)置有隔熱板。本發(fā)明黑體輻射源的腔體設(shè)計(jì)為雙圓柱-圓錐的內(nèi)腔，保證了空腔的溫度均勻性；長圓柱-圓錐內(nèi)腔壁上噴涂高發(fā)射率材料形成黑體空腔，保證了在短深度且大口徑空腔內(nèi)獲得高的空腔有效發(fā)射率；同時(shí)，該輻射源適合非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境使用，填補(bǔ)了我國對(duì)高準(zhǔn)確度紅外輻射溫度計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)裝置的空白。該專利就存在上述相應(yīng)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種高精度黑體腔及其制作方法。

本發(fā)明提供了一種高精度黑體腔，包括第一腔體和第二錐體；

所述第一腔體包括柱形段和錐形段，所述柱形段與所述錐形段連接成敞口腔體結(jié)構(gòu)，所述錐形段為錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述錐形段端部設(shè)有缺口；

所述第二錐體通過所述缺口與所述錐形段連接，所述第二錐體的尖端位于所述錐形段的空腔內(nèi)。

一些實(shí)施方式中，所述第二錐體以可拆卸方式與所述缺口密封連接，位于所述錐形段空腔內(nèi)的所述第二錐體的表面光滑。

一些實(shí)施方式中，所述第一腔體內(nèi)表面以及所述第二錐體外表面均噴涂有紅外高發(fā)射涂層。

一些實(shí)施方式中，所述紅外高發(fā)射涂層的發(fā)射率大于等于0.8。

一些實(shí)施方式中，所述錐形段的錐角為35°～37°。

一些實(shí)施方式中，所述第二錐體與所述錐形段的錐角相同。

一些實(shí)施方式中，所述缺口的直徑為所述柱形段直徑的1/25～1/8。

一些實(shí)施方式中，所述第一腔體的壁厚為0.3～0.8mm。