黑體輻射源的發展歷史

　　1860年,基爾霍夫提出理想黑體理論:從密閉等溫腔體內的任意面元上發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一個小孔,從小孔中發出的輻射近似為黑體輻射,開孔腔體即為空腔式黑體輻射源。

　　早期的黑體輻射源,結構簡單,腔體材料多應用碳硅化物、陶瓷或石墨,采用恒溫油槽或非均勻布置的加熱特性,開口孔徑都比較小。比較典型的有 1960年由 Bed-ford設計的工作于200℃的黑體爐,恒溫油均溫,光闌朝下,探測器可見內表面溫差小于0.01℃,εn=0.998±0.001;1966年,由Clark和Moore設計的工作于1100～1325℃的黑體爐,加熱絲非均勻布置,空腔內表面覆蓋鎳氧化層(Ni2O3) 。

　　上世紀70年代以后,黑體輻射源的設計趨于成熟,同時伴隨著熱管技術的進步,黑體源的設計開始和熱管相結合,溫度均勻性進一步提高,并且出現了大口徑面輻射源。1970年,Bliss設計的熱管黑體應用于420～760℃,其中熱管工質為鈉,腔形為雙錐;Busse在1975至1980年期間設計了一系列利用水或鈉作為工質的控壓熱管,溫度上限為800℃,其表面溫度均勻性達到毫開水平。近年來,我國在熱管黑體研制方面也取得了一系列的成果:上世紀80年代中期我國東北大學的高魁明、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℃,靶面有效發射率大于0.9995以上;西安電子科技大學的張錫華等人研制了直徑 80mm、鉀工質熱管式大口徑面輻射源。該輻射源采用新的熱管結構,毛細力-重力聯合型結構,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;國家計量院閆小克等人研制的高精度鈉熱管固定點爐,垂直溫場均勻性可達到11mK。

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