CN217358766U

CN217358766U - 面源黑体及其装置

Info

Publication number: CN217358766U
Application number: CN202221863336.7U
Authority: CN
Inventors: 郑东辉; 郑博达; 陈鸿武; 邓志吉; 刘明; 齐冬莲
Original assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Dahua Technology Co Ltd
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2022-09-02
Anticipated expiration: 2032-07-20

Abstract

本实用新型公开了一种面源黑体及其装置，所述面源黑体包括铝基体以及依次层叠复合于铝基体任一表面的氧化铝层和辐射层，其中，辐射层背离氧化铝层的表面具有多个腔体，腔体的深径比大于或等于6，且腔体的深度小于辐射层的厚度。本实用新型的面源黑体中，通过在辐射层的表面设置深径比大于或等于6的腔体，可以有效提高光子传输距离，从而能够进一步提高面源黑体在8μm‑14μm波段的发射率，进而本实用新型的面源黑体能够在不改变结构和材料的基础上，进一步提高发射率，同时，面源黑体能够直接与现有的面源黑体装置直接兼容。因此，使用本实用新型面源黑体的面源黑体装置能够进一步提高测量精度，满足更高要求的应用场景。

Description

面源黑体及其装置

技术领域

本实用新型涉及红外技术领域，尤其是涉及一种面源黑体及其装置。

背景技术

面源黑体作为红外谱段的标准辐射源，广泛应用于红外遥感器、热成像仪等面源黑体装置的标定中，并随着红外技术的发展，其应用领域越来越广泛。

发射率是评价面源黑体品质的最关键性能指标，发射率越高，面源黑体装置的测量精度越高。面源黑体由铝基体以及涂覆于铝基体表面的涂层构成，其发射率主要由涂层材料以及结构等因素决定。为了提高面源黑体的发射率，传统技术通过在铝基体表面沉积碳纳米管，可以使面源黑体的发射率达到0.99，但是，这种方法需要在真空环境去生长碳纳米管，工艺上很难实现，且成本太高；传统技术还通过在铝基体上增加一定数量的锥体，然后在锥体上设置发射率高的涂层，从而得到高发射率的面源黑体，但是，这种方法如果锥体直接在铝基体上加工得到，加工难度大，且成本高，如果锥体先加工，然后安装在铝基体上，则锥体和铝基体之间会存在间隙，导致锥体和铝基体之间存在一定的热阻，从而影响装置的测量精度。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种面源黑体及其装置，所述面源黑体能够进一步提高发射率，进而提高面源黑体装置的测量精度。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种面源黑体，所述面源黑体包括铝基体以及依次层叠复合于所述铝基体任一表面的氧化铝层和辐射层，其中，所述辐射层背离所述氧化铝层的表面具有多个腔体，所述腔体的深径比大于或等于6，且所述腔体的深度小于所述辐射层的厚度。

在其中一个实施例中，所述腔体的深径比为6-10。

在其中一个实施例中，所述辐射层的厚度为60μm-100μm。

在其中一个实施例中，所述腔体的深度为55μm-70μm。

在其中一个实施例中，相邻两个所述腔体之间的距离大于或等于3μm。

在其中一个实施例中，相邻两个所述腔体之间的距离为3μm-5μm。

在其中一个实施例中，所述腔体呈阵列排布。

在其中一个实施例中，所述腔体选自圆柱形腔体或者矩形腔体。

在其中一个实施例中，所述铝基体与所述氧化铝层为一体结构。

在其中一个实施例中，所述氧化铝层背离所述铝基体的表面为粗糙面。

本实用新型还提供一种面源黑体装置，所述面源黑体装置包括所述的面源黑体。

本实用新型的面源黑体中，通过在辐射层的表面设置深径比大于或等于6的腔体，可以有效提高光子传输距离，从而能够进一步提高面源黑体在8μm-14μm波段的发射率，进而，本实用新型的面源黑体能够在不改变结构和材料的基础上，进一步提高发射率，同时，面源黑体能够直接与现有的面源黑体装置直接兼容。因此，使用本实用新型面源黑体的面源黑体装置能够进一步提高测量精度，满足更高要求的应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施方式的面源黑体的结构示意图。

图中：101、铝基体；102、氧化铝层；103、辐射层；104、腔体。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1，为本实用新型提供的一实施方式的面源黑体，所述面源黑体包括铝基体101以及依次层叠复合于所述铝基体101任一表面的氧化铝层102和辐射层103。

其中，所述铝基体101可以为纯铝基体，也可以为铝合金基体，本实用新型优选为铝合金基体。进一步的，所述铝基体101与所述氧化铝层102优选为一体结构，此时，所述氧化铝层102为由所述铝基体101原位氧化得到，氧化方式可以选自阳极氧化、硬质氧化以及电弧氧化等中的任意一种，从而可以使面源基体中各层间具有优异的结合力，同时还可以避免氧化铝层102和铝基体101之间存在热阻，影响测量精度。

进一步的，所述氧化铝层102背离所述铝基体101的表面为粗糙面，从而可以更好的提高所述辐射层103与所述氧化铝层102之间的结合力。

继续参见图1，本实用新型的面源黑体中，所述辐射层103背离所述氧化铝层102的表面具有多个腔体104，所述腔体104的深度小于所述辐射层103的厚度，从而可以保证辐射层103仍然是连续的、完整的覆盖所述氧化铝层102，同时，所述腔体104的深径比大于或等于6。从而，所述腔体104可以有效提高光子传输距离，进而能够进一步提高面源黑体在8μm-14μm波段的发射率。

需要说明的是，所述深径比一般指腔体的深度和开口尺寸的比值。

进而，本实用新型的面源黑体能够在不改变结构和材料的基础上，进一步提高发射率，同时，面源黑体能够直接与现有的面源黑体装置直接兼容。因此，使用本实用新型面源黑体的面源黑体装置能够进一步提高测量精度，满足更高要求的应用场景。

应予说明的是，所述腔体104可以通过激光刻蚀等方式加工得到，所述腔体104的几何形状不限，可以是规则的几何体，也可以是不规则的几何体，优选的，所述腔体104选自圆柱形腔体或者矩形腔体等规则的几何体。

为了在保证腔体104不贯穿辐射层103的基础上进一步提高光子传输距离，进而进一步提高面源黑体在8μm-14μm波段的发射率，优选的，所述辐射层103的厚度优选为60μm-100μm，相应的，所述腔体104的深度优选为55μm-70μm，所述腔体104的深径比优选为6-10。

面源黑体中，多个所述腔体104的深径比可以相同，也可以不同，本实用新型不做限制；同样的，多个所述腔体104的几何形状可以相同，也可以不同，本实用新型不做限制。

另外，面源黑体中多个所述腔体104之间的距离不做限制，多个所述腔体104之间的排布方式也不做限制。为了进一步提高面源黑体的发射率，优选的，相邻两个所述腔体104之间的距离大于或等于3μm，更优选的，相邻两个所述腔体104之间的距离为3μm-5μm，且多个所述腔体104之间呈阵列排布。

面源黑体中，发射率可以通过辐射层103的材料和结构进行调整。本实用新型中，为了进一步提高本实用新型面源黑体在8μm-14μm波段的发射率，优选的，辐射层103为由包括无机粉料的涂料制成的涂层，按质量分数计，无机粉料包括：1%-15%的MgO、35%-55%的Cr₂O₃、0.5%-8%的MnO₂、0.5%-8%的NiO、1%-20%的SiC和1%-15%的TiO₂。

可以理解，涂料中还包括一定量的溶剂和有机硅树脂、分散剂、流平剂等常规助剂，辐射层103通过喷涂、涂覆等方式制成。

本实用新型的面源黑体中，辐射层103为由该包括无机粉料的涂料制成的涂层时，面源黑体在8μm-14μm波段的发射率可以达到0.98左右，进一步的，在辐射层103上设置多个腔体104后，面源黑体在8μm-14μm波段的发射率可以达到0.99及以上。

例如：采用Al 6063基板，加工成所需尺寸的铝基体101。然后将铝基体101依次进行脱脂、碱洗、酸洗、化抛、阳极氧化、着色、封孔以及干燥处理，其中，阳极氧化所使用的溶液为H₂SO₄溶液，其浓度为20%，溶液温度控制在25℃，阳极电流密度为1.5A/分米²，槽中电压为20V，时间控制在30min，于铝基体101上原位制备得到氧化铝层102。然后在氧化铝层102上制备辐射层103，厚度为80μm，得到面源黑体，其中，按质量分数计，制备辐射层103的涂料中无机粉料包括：14%的MgO、50%的Cr₂O₃、1%的MnO₂、5%的NiO、15%的SiC以及15%的TiO₂。采用flir E60（发射率测试仪）对该面源黑体进行发射率测试，结果为0.983。

进一步的，将上述制得的面源黑体的辐射层103表面进行激光加工，首先将面源黑体固定在飞秒激光工作台上，飞秒激光经过衍射光学器件(DOE) 调制分束形成一个能量均匀的20*20方形激光点云（点为圆形，能量直径为9μm，间距13μm），通过激光直写，直写时候通过该侧吹气流方式减小材料蒸气，减少等离子体的生成，避免热量累计，减小热影响区，提高激光打孔的加工质量与加工效率，形成深径比为6的腔体104阵列。然后超声清洗2min，在85℃烘箱中烘烤30min。此时，采用flir E60（发射率测试仪）对该面源黑体进行发射率测试，结果为0.991。

由此可知，通过在辐射层103的表面设置深径比大于或等于6的腔体104，可以有效提高光子传输距离，从而能够进一步提高面源黑体在8μm-14μm波段的发射率，进而，本实用新型的面源黑体能够在不改变面源黑体的结构和材料的基础上，进一步提高面源黑体的发射率，且面源黑体能够直接与现有的面源黑体装置直接兼容。

进而，本实用新型还提供一种面源黑体装置，所述面源黑体装置包括所述的面源黑体。可选的，所述面源黑体装置可以为红外遥感器、热成像仪等。

由于本实用新型的面源黑体具有更高的发射率，因此，本实用新型的面源黑体装置能够满足更高要求的应用场景。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种面源黑体，其特征在于，所述面源黑体包括铝基体以及依次层叠复合于所述铝基体任一表面的氧化铝层和辐射层，其中，所述辐射层背离所述氧化铝层的表面具有多个腔体，所述腔体的深径比大于或等于6，且所述腔体的深度小于所述辐射层的厚度。

2.根据权利要求1所述的面源黑体，其特征在于，所述腔体的深径比为6-10。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的面源黑体，其特征在于，所述辐射层的厚度为60μm-100μm。

4.根据权利要求3所述的面源黑体，其特征在于，所述腔体的深度为55μm-70μm。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的面源黑体，其特征在于，相邻两个所述腔体之间的距离大于或等于3μm。

6.根据权利要求5所述的面源黑体，其特征在于，相邻两个所述腔体之间的距离为3μm-5μm。

7.根据权利要求6所述的面源黑体，其特征在于，所述腔体呈阵列排布。

8.根据权利要求1或权利要求2所述的面源黑体，其特征在于，所述腔体选自圆柱形腔体或者矩形腔体。

9.根据权利要求1或权利要求2所述的面源黑体，其特征在于，所述铝基体与所述氧化铝层为一体结构。

10.根据权利要求1或权利要求2所述的面源黑体，其特征在于，所述氧化铝层背离所述铝基体的表面为粗糙面。

11.一种面源黑体装置，其特征在于，所述面源黑体装置包括如权利要求1-权利要求10任一项所述的面源黑体。