一种对称分布式空腔阵列的制作方法

本发明涉及红外成像技术领域，具体涉及一种对称分布式空腔阵列，可应用于红外成像设备的性能检测。

背景技术：

红外成像设备在工业领域得到广泛应用，评价红外成像设备性能的主要参数之一是最小可分辨温差。测量最小可分辨温差需要使用温差发生器。温差发生器由面源和靶标组成：靶标温度为环境温度，面源温度用温控器调节改变，调节面源温度，可形成靶标与面源之间的温差。但是，面源与环境之间存在非稳态换热，影响到温差调节的连续性，并限制着所产生温差的范围。

技术实现要素：

为了克服现有温差发生器的不足，本发明提供一种对称分布式空腔阵列，该空腔阵列不仅能提供温差，还能实现温差的连续调节并扩展温差范围。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

（1）制作金属构件作为空腔阵列的基底；

（2）在基底的上端面开槽，加工形成特定深度宽度比的矩形槽和矩形翅，同尺寸矩形槽和矩形翅组成单元，单元对称分布并组成空腔阵列；

（3）开槽后做表面处理，用金属涂层覆盖表面包括矩形槽内表面。

优选的，所述金属构件采用高导热性的金属材料；

优选的，所述矩形槽采用微细电火花线切割技术加工；

优选的，所述金属涂层选择Ti、Ni、W、Au和Cu中的一种。

本发明的有益效果是：空腔阵列中基底的加热温度连续可调，因此可获得连续可调温差；空腔阵列中不同单元的发射率呈阶梯分布，形成可调范围宽的温度差；空腔阵列中单元对称分布使得温度场稳定。

附图说明

图1是本发明的金属构件基底外形图；

图2是金属构件基底上端面开槽，加工形成矩形槽和矩形翅以后的侧视图；

图3是涂覆金属层后，矩形槽和矩形翅的局部侧视图；

图中，1.基底，2.矩形槽，3.矩形翅，4.金属涂层。

具体实施方式

结合图1和图2，对称分布式空腔阵列制备步骤如下：

（1）制作金属构件作为基底1；

（2）在所述金属构件基底1的上端面开槽，加工形成特定深度和宽度比例的矩形槽2，同步形成了矩形翅3，加工采用微细电火花线切割技术，加工形成的表面呈现发射和吸收各向同性，即接近朗伯体表面；

（3）同尺寸矩形槽和矩形翅共同构成一个单元，单元共同构成空腔阵列，单元对称分布，以保持空腔阵列整体温度场稳定性；

（4）对空腔阵列做表面处理，采用电镀技术涂覆Ti，形成金属涂层4。

工作原理。空腔阵列产生温差的原理如图3所示。

其中单个矩形槽的发射率可以用以下公式表示：

（1）

式（1）中， F_2,2是形状因子，且

ε₁ 是矩形槽内表面的发射率。

单元由一组矩形槽和矩形翅构成，单元表面的发射率则取决于a，b，ε_J，ε₂，表示为：

（2）

式（2）中，ε₂是矩形翅的发射率。

不同单元的发射率不同，在空腔阵列表面形成阶梯式分布的发射率，进而产生阶梯式温度分布，从而得到温度差。