黑體輻射源的發(fā)展歷史

　　1860年,基爾霍夫提出理想黑體理論:從密閉等溫腔體內(nèi)的任意面元上發(fā)出的輻射是等溫腔體溫度下的黑 體輻射。自然界并不存在理想的黑體,基爾霍夫這一理想黑體物理模型為人們研制人工黑體提供了基本方法,即在密閉等溫腔體上開(kāi)一個(gè)小孔,從小孔中發(fā)出的輻射近似為黑體輻射,開(kāi)孔腔體即為空腔式黑體輻射源。

　　早期的黑體輻射源,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,腔體材料多應(yīng)用碳硅化物、陶瓷或石墨,采用恒溫油槽或非均勻布置的加熱特性,開(kāi)口孔徑都比較小。比較典型的有 1960年由 Bed-ford設(shè)計(jì)的工作于200℃的黑體爐,恒溫油均溫,光闌朝下,探測(cè)器可見(jiàn)內(nèi)表面溫差小于0.01℃,εn=0.998±0.001;1966年,由Clark和Moore設(shè)計(jì)的工作于1100～1325℃的黑體爐,加熱絲非均勻布置,空腔內(nèi)表面覆蓋鎳氧化層(Ni2O3) 。

　　上世紀(jì)70年代以后,黑體輻射源的設(shè)計(jì)趨于成熟,同時(shí)伴隨著熱管技術(shù)的進(jìn)步,黑體源的設(shè)計(jì)開(kāi)始和熱管相結(jié)合,溫度均勻性進(jìn)一步提高,并且出現(xiàn)了大口徑面輻射源。1970年,Bliss設(shè)計(jì)的熱管黑體應(yīng)用于420～760℃,其中熱管工質(zhì)為鈉,腔形為雙錐;Busse在1975至1980年期間設(shè)計(jì)了一系列利用水或鈉作為工質(zhì)的控壓熱管,溫度上限為800℃,其表面溫度均勻性達(dá)到毫開(kāi)水平。近年來(lái),我國(guó)在熱管黑體研制方面也取得了一系列的成果:上世紀(jì)80年代中期我國(guó)東北大學(xué)的高魁明、謝植等人研制了重力式熱管黑體輻射源,其溫度范圍為40～150℃,采用水/銅型熱管,其大溫差為0.4～0.6℃,靶面有效發(fā)射率大于0.9995以上;西安電子科技大學(xué)的張錫華等人研制了直徑 80mm、鉀工質(zhì)熱管式大口徑面輻射源。該輻射源采用新的熱管結(jié)構(gòu),毛細(xì)力-重力聯(lián)合型結(jié)構(gòu),其工作溫度為450～720℃,水冷式,消耗功率小,升溫快,體積小,取得了很好的效果;國(guó)家計(jì)量院閆小克等人研制的高精度鈉熱管固定點(diǎn)爐,垂直溫場(chǎng)均勻性可達(dá)到11mK。

　　在各國(guó)科技人員的積極探索下,幾十年來(lái),黑體輻射源的研究取得了很大的進(jìn)步,模擬黑體和理想黑體的差異越來(lái)越小,性能指標(biāo)逐步提高,在溫度量值傳遞、輻射測(cè)溫溯源、溫度傳感器校準(zhǔn)方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用