CN217358767U

CN217358767U - 面源黑体及其装置

Info

Publication number: CN217358767U
Application number: CN202221871034.4U
Authority: CN
Inventors: 郑博达; 郑东辉; 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，所述面源黑体包括本体和稀土氟化物层，其中，所述本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，所述稀土氟化物层层叠设置于所述辐射层背离所述氧化铝层的表面上。本实用新型的面源黑体中，稀土氟化物层能够减少本体发射率的损耗，因此，在本体上设置稀土氟化物层，能够在不改变本体的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。进而，使用本实用新型面源黑体的面源黑体装置能够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。

面源黑体由铝基体以及涂覆于铝基体表面的涂层构成，其中，发射率是评价面源黑体品质的最关键性能指标。传统面源黑体的发射率一般在0.95-0.97，作为人体测温领域标定时，受环境干扰较大，无法实现精确测温（±0.3℃）。虽然通过对涂层组成成分及其配比的调整，可以使得面源黑体的发射率达到0.98左右，但仍然无法满足对发射率有更高要求的应用场景。

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，所述面源黑体能够在不改变面源黑体本体结构和材料的基础上，进一步提高发射率，满足更高要求的应用场景。

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，包括：

本体，所述本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；

稀土氟化物层，所述稀土氟化物层层叠设置于所述辐射层背离所述氧化铝层的表面上。

在其中一个实施例中，所述稀土氟化物层为氟化镧层或者氟化钇层。

在其中一个实施例中，所述稀土氟化物层的厚度为1200nm-1400nm。

在其中一个实施例中，所述稀土氟化物层包括至少两层层叠设置的子层。

在其中一个实施例中，每一所述子层的厚度分别独立的为320nm-380nm。

在其中一个实施例中，每一所述子层的厚度均相同。

在其中一个实施例中，每一所述子层均为相同的稀土氟化物层。

在其中一个实施例中，所述辐射层的厚度为10μm-70μm。

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的粗糙度为Ra1，所述稀土氟化物层背离所述辐射层的表面的粗糙度为Ra2，Ra1＞Ra2。

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，稀土氟化物层能够减少本体发射率的损耗，因此，在本体上设置稀土氟化物层，能够进一步提高面源黑体在8μm-14μm波段的发射率，从而，本实用新型的面源黑体能够在不改变本体的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。进而，使用本实用新型面源黑体的面源黑体装置能够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2是本实用新型另一实施方式的面源黑体的结构示意图。

图中：10、本体；20、稀土氟化物层；101、铝基体；102、氧化铝层；103、辐射层。

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，包括本体10和稀土氟化物层20，其中，所述本体10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（Al2O3）层102和辐射层103，所述稀土氟化物层20层叠设置于所述辐射层103背离所述氧化铝层102的表面上。

应予说明的是，本实用新型的本体10本质上就是传统的面源黑体，在8μm-14μm波段具有一定的发射率。本实用新型中，通过于本体10中的辐射层103上层叠设置稀土氟化物层20，该稀土氟化物层20能够减少本体10发射率的损耗，因此，能够进一步提高面源黑体在8μm-14μm波段的发射率。

从而，本实用新型的面源黑体能够在不改变本体10的结构和材料的基础上，进一步提高发射率，方式简单，使得面源黑体仍然能够适配现有的红外遥感器、热成像仪等面源黑体装置，并且使面源黑体装置能够满足更高要求的应用场景。

可选的，稀土氟化物层20选自氟化镧层、氟化铈层、氟化镨层、氟化钕层、氟化钷层、氟化钐层、氟化铕层、氟化钆层、氟化铽层、氟化镝层、氟化钬层、氟化铒层、氟化铥层、氟化镱层、氟化镥层、氟化钪层或者氟化钇层，进一步的，稀土氟化物层20为氟化镧层或者氟化钇层，可以通过磁控溅射等方式于辐射层103上沉积得到。

为了进一步减少本体10发射率的损耗，可选的，所述稀土氟化物层20的厚度为1200nm-1400nm。

考虑到稀土氟化物层20的厚度越大，层间内应力越大，容易影响品质以及效果，优选的，如图2所示，为本实用新型提供的另一实施方式的面源黑体，该实施方式中稀土氟化物层20包括至少两层层叠设置的子层20a，如，两层层叠设置的子层20a，三层层叠设置的子层20a，四层层叠设置的子层20a，等等。

当稀土氟化物层20包括至少两层层叠设置的子层20a时，稀土氟化物层20中每一子层20a的厚度可以相等，也可以不等，不相等时，可以是自辐射层103起逐层递减或者递增，也可以是无规律的分布；同样的，每一子层20a可以为相同的稀土氟化物层，也可以为不同的稀土氟化物层。

另外，当稀土氟化物层20包括至少两层层叠设置的子层20a时，每一子层20a的厚度没有要求，可以为50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm等，优选的，每一子层20a的厚度分别独立的为300nm-500nm，进一步的，每一子层20a的厚度分别独立的为320nm-380nm。

考虑到制备的成本以及工艺的可控性，优选的，当稀土氟化物层20包括至少两层层叠设置的子层20a时，每一子层20a的厚度均相等，且每一子层均为相同的稀土氟化物层。

例如，当稀土氟化物层20包括三层层叠设置的子层20a时，每一子层20a的厚度均为400nm，每一子层20a均为氟化镧层，或者，每一子层20a的厚度均为400nm，每一子层20a均为氟化钇层，或者，每一子层20a的厚度均为450nm，每一子层20a均为氟化镧层，或者，每一子层20a的厚度均为420nm，每一子层20a均为氟化钇层，等等。

例如，当稀土氟化物层20包括四层层叠设置的子层20a时，每一子层20a的厚度均为350nm，每一子层20a均为氟化镧层，或者，每一子层20a的厚度均为350nm，每一子层20a均为氟化钇层，或者，每一子层20a的厚度均为320nm，每一子层20a均为氟化镧层，或者，每一子层20a的厚度均为330nm，每一子层20a均为氟化钇层，等等。

上述两种实施方式中，铝基体101可以为纯铝基体，也可以为铝合金基体，优选为铝合金基体。所述铝基体101与所述氧化铝层102为一体结构，此时，氧化铝层102为由铝基体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。

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，粗糙度为Ra1，从而可以更好的提高辐射层103与氧化铝层102之间的结合力。

可以理解，所述辐射层103背离所述氧化铝层102的表面也优选为粗糙面，从而可以更好的提高辐射层103与稀土氟化物层20之间的结合力。但是，为了保证面源黑体的发射率，辐射层103为连续膜层，没有裂纹或者深孔等缺陷，同时，粗糙度也可以降低。

为了进一步减少本体10发射率的损耗，所述稀土氟化物层20背离所述辐射层103的表面为较为平整的表面，粗糙度为Ra2，Ra1＞Ra2，且稀土氟化物层20没有裂纹或者深孔等缺陷，致密度高。

如上所述，本实用新型的本体10本质上就是传统的面源黑体，在8μm-14μm波段具有一定的发射率，其中，发射率可以通过辐射层103的材料和结构进行调整。

在不改变辐射层103结构的基础上，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，辐射层103的厚度为10μm-70μm。

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。

本体10中，辐射层103为由该包括无机粉料的涂料制成的涂层时，本体10在8μm-14μm波段的发射率可以达到0.98左右，进一步的，在本体10的辐射层103上设置稀土氟化物层20后，面源黑体在8μm-14μm波段的发射率可以达到0.99。

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50μm，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，将该面源黑体作为本体10，在辐射层103表面分3次溅射氟化镧层，每一次沉积的厚度为450nm。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0.988。

其他条件不变，当在辐射层103表面分4次溅射氟化镧层，每一次沉积的厚度为350nm时，面源黑体的发射率则可以达到0.99。

由此可知，在本体10上设置稀土氟化物层20，能够进一步提高面源黑体在8μm-14μm波段的发射率，从而，本实用新型的面源黑体能够在不改变本体10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：

2.根据权利要求1所述的面源黑体，其特征在于，所述稀土氟化物层为氟化镧层或者氟化钇层。

3.根据权利要求1所述的面源黑体，其特征在于，所述稀土氟化物层的厚度为1200nm-1400nm。

4.根据权利要求3所述的面源黑体，其特征在于，所述稀土氟化物层包括至少两层层叠设置的子层。

5.根据权利要求4所述的面源黑体，其特征在于，每一所述子层的厚度分别独立的为320nm-380nm。

6.根据权利要求4所述的面源黑体，其特征在于，每一所述子层的厚度均相同。

7.根据权利要求4所述的面源黑体，其特征在于，每一所述子层均为相同的稀土氟化物层。

8.根据权利要求1-权利要求7任一项所述的面源黑体，其特征在于，所述辐射层的厚度为10μm-70μm。

9.根据权利要求1-权利要求7任一项所述的面源黑体，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-权利要求7任一项所述的面源黑体，其特征在于，所述氧化铝层背离所述铝基体的表面的粗糙度为Ra₁，所述稀土氟化物层背离所述辐射层的表面的粗糙度为Ra₂，Ra₁＞Ra₂。

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。