一种高发射率极低温黑体的制作方法

本发明涉及黑体，具体涉及一种高发射率极低温黑体。

背景技术：

1、黑体辐射源作为测定红外测温仪的仪器，在辐射测温的作用越来越突出。而且，黑体辐射源在遥感、测温、红外加热等领域有着重要的应用。传统低温黑体一般采用氨热管结构和液氮降温方式。

2、氨热管作为一种热传递设备，主要应用于低温环境下，以实现高效的热管技术。然而，其结构存在一些潜在的问题，主要源于在低温条件下使用的材料和密封系统。一方面，氨热管结构通常采用金属材料，如不锈钢，用于构建管壳和其他关键组件。在极低温环境下，一些金属材料可能变得脆性，容易发生断裂或变形，给热管的可靠性带来挑战。这对于确保氨热管在极端低温条件下长时间稳定运行提出了要求。另一方面，低温环境下密封系统的性能也变得至关重要。由于环境温度极低，密封件的弹性可能降低，从而导致氨热管的密封性能下降。这可能导致氨气泄漏，不仅影响了热管的热传递效率，还可能对周围环境产生潜在的安全风险。此外，若不适当处理，氨气还可能对热管内部的材料产生腐蚀作用，从而损害热管的长期稳定性。这需要在设计和制造阶段采取特殊措施，以确保使用耐腐蚀材料或添加防腐蚀层，从而延长热管的使用寿命。

3、液氮降温是一种常见的在低温条件下降温的方法，特别用于黑体辐射源的制冷。尽管这种技术在一些应用中表现得非常出色，但其应用过程中存在一些值得考虑的问题。众所周知液氮的制备和维持需要相当大的能量投入，这不仅涉及到液氮的生产成本，还包括设备的能耗，这可能在一些应用中成为一个重要的考虑因素。再者，使用液氮降温的黑体系统在实验过程中可能会面临时间效率的问题。将系统降温到极低温度通常需要相对较长的时间，这可能会影响实验的进行速度。在一些需要频繁进行温度变化的实验中，这种时间延迟可能成为一个显著的限制因素，降低了实验的灵活性和效率。另外，液氮降温系统也需要谨慎的安全措施。由于液氮的温度极低，必须确保在设备操作和维护过程中采取适当的防护措施，以防止潜在的危险和损害。尽管液氮降温在某些方面表现出色，但在能源成本、时间效率和安全性方面都存在一些挑战，这需要在具体应用场景中权衡利弊，并可能需要寻找更为适合的降温方法，以满足实验和应用的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种高发射率极低温黑体。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种高发射率极低温黑体，包括制冷机、航空插头、屏蔽层、黑体套筒、蓝宝石、温度计、导热筒、黑体腔、光阑和加热机构；所述黑体套筒的内表面覆盖有屏蔽层；所述制冷机的冷头从黑体套筒的一端伸入所述黑体套筒内部；所述导热筒套接于所述黑体套筒的内部，其一端通过蓝宝石与所述制冷机的冷头相接；所述黑体腔位于所述导热筒的内部并其外表面与导热筒相接触；所述黑体腔的一端设有若干温度计孔，用于安装温度计；所述黑体套筒上安装有航空插头，用于将温度计和加热机构与外部控制器相连，实现电信号的传输；所述黑体套筒和黑体腔的另一端设有相对应的光阑；所述加热机构用于对黑体腔进行加热。

4、进一步地，采用铝作为导热筒和黑体腔的主要材料。

5、进一步地，所述黑体腔的内腔体口径为50mm，内腔体总长度为230mm，内腔体靠近制冷机1的冷头的一端呈120°的锥角结构。

6、进一步地，所述制冷机为g-m循环型制冷机。

7、进一步地，所述导热筒的筒身呈多角柱结构，由多块长导热片和多块短导热片围合而成，每两块长导热片之间设置一块短导热片，且短导热片和长导热片之间留有缝隙；筒身的一端连接有端板；所述黑体腔的外表面设有两块周向环绕设置的聚四氟乙烯隔热块，其中一块聚四氟乙烯隔热块与所述短导热片远离端板的一端相对应，另一块聚四氟乙烯隔热块与长导热片远离端板的一端相对应；与短导热片对应的聚四氟乙烯隔热块具有多个凸出的部分分别与各短导热片接触，与长导热片对应的聚四氟乙烯隔热块也具有多个凸出的部分分别与各长导热片接触。

8、更进一步地，每块长导热片和短导热片远离端板的一端均设有螺钉孔，两块聚四氟乙烯隔热块上的各个凸出的部分均设有相同规格的螺钉孔，每块长导热片和短导热片均通过螺钉与对应的聚四氟乙烯隔热块的凸出的部分相固定。

9、进一步地，还包括有加热机构，加热机构包括有两片加热片，两片加热片分别设于黑体腔的外表面，并相互独立地工作。

10、更进一步地，所述加热片的尺寸为191mm×100mm。

11、进一步地，所述温度计采用pt100传感器。

12、进一步地，所述蓝宝石呈圆柱状，其直径20mm、高度20mm，并且制冷机的冷头和导热筒的一端之间设有多个蓝宝石，各个蓝宝石呈圆周排列。

13、本发明的有益效果在于：

14、1、本发明将制冷机与黑体结合，可以实现更为精确和可控的温度控制。制冷机降温的黑体系统在实验和测量中具有独特的优势，尤其对于需要特定温度条件的实验而言。首先，制冷机降温的黑体通常能够提供高度精确的温度控制，这对于确保实验的准确性和可重复性非常关键。相对于其他降温方法，制冷机能够更加灵活地调整温度，满足不同实验条件下的需求。这种精确性和可调节性使得制冷机降温的黑体在科研领域和实验室应用中得到广泛应用。其次，制冷机降温的黑体系统具有良好的可调节性，能够在较短的时间内快速调整温度。这对于需要频繁变化温度的实验是一个重要的优势，能够提高实验的效率并增强实验的灵活性。快速的温度调整也有助于在实验中更准确地模拟不同的环境条件。此外，制冷机降温的黑体通常能够提供较长时间的稳定性，相对于液氮降温黑体等其他系统，不易受到液体不足或性能下降引起的温度波动的影响。这对于需要长时间连续运行的实验和测试非常重要，确保实验过程中的可靠性和稳定性。最后，制冷机降温的黑体适用于广泛的温度范围。无论是需要较低温度还是接近室温的条件，制冷机都能够提供稳定的降温效果，使其在不同应用场景中都具备广泛的适用性。

15、2、本发明通过蓝宝石的应用、导热筒的结构及其与黑体之间的接触方式的改进等，进一步优化了黑体的性能。

技术特征：

1.一种高发射率极低温黑体，其特征在于，包括制冷机、航空插头、屏蔽层、黑体套筒、蓝宝石、温度计、导热筒、黑体腔、光阑和加热机构；所述黑体套筒的内表面覆盖有屏蔽层；所述制冷机的冷头从黑体套筒的一端伸入所述黑体套筒内部；所述导热筒套接于所述黑体套筒的内部，其一端通过蓝宝石与所述制冷机的冷头相接；所述黑体腔位于所述导热筒的内部并其外表面与导热筒相接触；所述黑体腔的一端设有若干温度计孔，用于安装温度计；所述黑体套筒上安装有航空插头，用于将温度计和加热机构与外部控制器相连，实现电信号的传输；所述黑体套筒和黑体腔的另一端设有相对应的光阑；所述加热机构用于对黑体腔进行加热。

2.根据权利要求1所述的高发射率极低温黑体，其特征在于，采用铝作为导热筒和黑体腔的主要材料。

3.根据权利要求1所述的高发射率极低温黑体，其特征在于，所述黑体腔的内腔体口径为50mm，内腔体总长度为230mm，内腔体靠近制冷机1的冷头的一端呈120°的锥角结构。

4.根据权利要求1所述的高发射率极低温黑体，其特征在于，所述制冷机为g-m循环型制冷机。

5.根据权利要求1所述的高发射率极低温黑体，其特征在于，所述导热筒的筒身呈多角柱结构，由多块长导热片和多块短导热片围合而成，每两块长导热片之间设置一块短导热片，且短导热片和长导热片之间留有缝隙；筒身的一端连接有端板；所述黑体腔的外表面设有两块周向环绕设置的聚四氟乙烯隔热块，其中一块聚四氟乙烯隔热块与所述短导热片远离端板的一端相对应，另一块聚四氟乙烯隔热块与长导热片远离端板的一端相对应；与短导热片对应的聚四氟乙烯隔热块具有多个凸出的部分分别与各短导热片接触，与长导热片对应的聚四氟乙烯隔热块也具有多个凸出的部分分别与各长导热片接触。

6.根据权利要求5所述的高发射率极低温黑体，其特征在于，每块长导热片和短导热片远离端板的一端均设有螺钉孔，两块聚四氟乙烯隔热块上的各个凸出的部分均设有相同规格的螺钉孔，每块长导热片和短导热片均通过螺钉与对应的聚四氟乙烯隔热块的凸出的部分相固定。

7.根据权利要求1所述的高发射率极低温黑体，其特征在于，还包括有加热机构，加热机构包括有两片加热片，两片加热片分别设于黑体腔的外表面，并相互独立地工作。

8.根据权利要求7所述的高发射率极低温黑体，其特征在于，所述加热片的尺寸为191mm×100mm。

9.根据权利要求1所述的高发射率极低温黑体，其特征在于，所述温度计采用pt100传感器。

10.根据权利要求1所述的高发射率极低温黑体，其特征在于，所述蓝宝石呈圆柱状，其直径20mm、高度20mm，并且制冷机的冷头和导热筒的一端之间设有多个蓝宝石，各个蓝宝石呈圆周排列。

技术总结
本发明公开了一种高发射率极低温黑体，包括制冷机、航空插头、屏蔽层、黑体套筒、蓝宝石、温度计、导热筒、黑体腔、光阑和加热机构；黑体套筒的内表面覆盖有屏蔽层；制冷机的冷头从黑体套筒的一端伸入黑体套筒内部；导热筒套接于黑体套筒的内部，其一端通过蓝宝石与制冷机的冷头相接；黑体腔位于导热筒的内部并其外表面与导热筒相接触；黑体腔的一端设有若干温度计孔；黑体套筒上安装有航空插头；黑体套筒和黑体腔的另一端设有相对应的光阑；加热机构用于对黑体腔进行加热。本发明将制冷机与黑体结合，可以实现更为精确和可控的温度控制。另外，本发明通过蓝宝石的应用、导热筒的结构及其与黑体之间的接触方式的改进等，进一步优化了黑体的性能。

技术研发人员：郝小鹏,黄韵邱,周晶晶,宋健,徐春媛
受保护的技术使用者：中国计量科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17