余洁冰 1,2,3谭彪 1,2,*康玲 1,2刘磊 1,2[ ... ]于永积 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
2 散裂中子源科学中心,广东 东莞 523803
3 中国科学院大学,北京 100049
4 合肥科烨电物理设备制造有限公司,合肥 230031
束流准直器作为加速器的关键部件,用于吸收不在预定轨道的束晕粒子。因良好的电导率和良好的准直效率,铜被广泛应用于准直器中作为挡块材料。通常,挡块位于超高真空环境中,承受高功率束流载荷冲击,其不同表面处理工艺直接影响传热性能及放气率。为评估无氧铜表面处理工艺对相关性能的影响,分别对其进行表面化学腐蚀发黑处理、高温氧化处理以及仅机械加工处理,结果表明:无氧铜表面发黑处理后,其热辐射系数明显增加,同时也伴随着放气率的明显增加;而通过高温氧化处理后的铜块,其表面热辐射系数与仅机械加工后的铜块差异不大,放气率有一定程度的增加。以散裂中子源二期项目中的动量准直器为研究对象,在一定的束流载荷作用下,挡块选用发黑无氧铜,可将其最高温度控制在125 ℃以下,同时增加两台离子泵可使该准直器所在区域真空度满足运行要求。
束流准直器 无氧铜 表面处理 热辐射系数 表面放气率 beam collimator oxygen-free copper surface treatment thermal radiation coefficient outgassing rate 
强激光与粒子束
2023, 35(10): 106002
作者单位
摘要
南京大学现代工程与应用科学学院光热调控研究中心,江苏 南京 210033
在高温环境中对人体降温以保持舒适性是很重要的。近年来,辐射制冷织物通过红外光学性能的设计,能够在不消耗能量的情况下将人体的热量尽可能散出去,为实现在室内和室外场景中的人体降温提供了新的机会。与室内可控热环境不同,室外热环境的特点是太阳辐照强度强,因此,在将人体热量尽可能散出去的同时还需阻止太阳热量的输入。基于室内和室外热环境的差异,分别从室内和室外应用场景的角度介绍了辐射制冷织物的设计策略,并综述了其发展情况,最后对辐射制冷织物的未来发展方向进行了展望。
辐射制冷 热辐射 织物 人体降温 
激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316006
李宝库 1,2柳乐 1,2徐伟 1曾文彬 1[ ... ]蔡盛 1,*
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
探测距离是红外系统应用的重要评价指标,随着制冷型红外探测器的发展,红外系统自身热辐射已成为探测距离提升的重要限制性因素,冷光学设计是抑制自身热辐射的必然选择,因此对冷光学制冷温度指标进行评估和优化成为红外系统设计分析的新问题。文中从红外系统自身热辐射和经典探测距离理论出发,推导了包含系统噪声项的红外系统探测距离计算公式,提出了分布式探测距离的分析方法。以透射式光学系统为例,进行了影响因素灵敏度分析。通过对探测器焦平面进行分区域数据处理,得到了对应探测距离的主要影响表面。在此基础上,分析了在对主要影响表面进行低温处理前后(293.15 K制冷到173.15 K)探测距离的变化。结果表明,探测距离最大提升量达到43.32%,提升效果显著。该方法可为红外系统冷光学设计和评估提供参考。
红外探测系统 自身热辐射 探测距离 主要影响表面 分布式变化 infrared detection system self-thermal radiation detection range main influence surface distributed change 
红外与激光工程
2023, 52(3): 20220417
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optoelectronic Engineering and Instrumentation Science, Dalian University of Technology, Dalian, People’s Republic of China
2 Key Laboratory for Precision and Non-traditional Machining Technology of Ministry of Education, Dalian University of Technology, Dalian, People’s Republic of China
Efficient thermal radiation in the mid-infrared (M-IR) region is of supreme importance for many applications including thermal imaging and sensing, thermal infrared light sources, infrared spectroscopy, emissivity coatings, and camouflage. The ability to control light makes metasurfaces an attractive platform for infrared applications. Recently, different metamaterials have been proposed to achieve high thermal radiation. To date, broadening the radiation bandwidth of a metasurface emitter (meta-emitter) has become a key goal to enable extensive applications. We experimentally demonstrate a broadband M-IR thermal emitter using stacked nanocavity metasurface consisting of two pairs of circular-shaped dielectric (Si3N4)-metal (Au) stacks. A high thermal radiation can be obtained by engineering the geometry of nanocavity metasurfaces. Such a meta-emitter provides wideband and broad angular absorptance of both p- and s-polarized light, offering a wideband thermal radiation with an average emissivity of more than 80% in the M-IR atmospheric window of 8-14 μm. The experimental illustration together with the theoretical framework establishes a basis for designing broadband thermal emitters, which, as anticipated, will initiate a promising avenue to M-IR sources.
mid-infrared wideband perfect thermal radiation surface plasmon resonance metasurface nanocavity 
International Journal of Extreme Manufacturing
2022, 4(1): 015402
作者单位
摘要
1 1.南京理工大学 能源与动力工程学院, 南京 210094
2 2.陆军装备部驻株洲地区航空军事代表室, 株洲 412002
3 3.中国电子科技集团 第十六研究所, 合肥 230088
钙钛矿锰氧化物(Perovskite manganese oxide, PMO)因受外界条件激励而发生变色的特性, 在散热领域中受到广泛关注。目前绝大多数针对PMO的变色特性的研究都是以温度激励为基础, 以电场激励实现的散热器件仍旧缺乏。由于电场激励伴随着焦耳热的影响, 目前PMO材料是否存在电致变色性能尚未得到明确证明。针对以上问题, 本研究利用电场激励对PMO内部Mn元素的影响, 提出了一种针对PMO材料的电改性方法。通过电改性大幅减弱PMO热致变色性能, 进而使La0.7Ca0.25K0.05MnO3(LCKMO)在电场激励实验中能够排除焦耳热的影响。对LCKMO电改性前后的热致变色及电致变色性能进行研究。电改性前的LCKMO发射率随温度升高而增大, 最大增量为17%。并且在受21 V电场激励后, 其发射率在173、203、243、273和373 K分别出现了15%、16%、10%、0.6%和1.4%的增量。电改性后的LCKMO热致变色性能大幅减弱, 且在受21 V电场激励后, 其发射率在273和373 K出现了10.7%和9.3%的增量。电改性前后的实验结果表明: LCKMO存在电致变色性能, 并且电场激励对LCKMO发射率的调控机制存在明显规律。此外, 针对PMO材料的电改性方法不仅能令PMO材料在排除焦耳热的影响下进行电致变色研究, 更为调控PMO材料热致变色性能提供了新的可能。
钙钛矿 热辐射 电致变色 焦耳热 perovskite thermal radiation electrochromic Joule heat 
无机材料学报
2022, 37(6): 611
作者单位
摘要
1 国网河北能源技术服务有限公司, 河北 石家庄 050021
2 华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
辐射是各种燃烧过程中热传递的主要方式。 在不同的火焰中, 辐射光谱分布十分复杂。 在这项工作中, 利用光谱仪测量了可见光(200~900 nm), 近红外(900~1 700 nm)和中红外(2 500~5 000 nm)波段火焰的光谱强度, 分析了空气和富氧气氛下扩散火焰的光谱特征。 并基于光谱分析, 定量得到了火焰中碳烟以及气体发射的辐射力, 计算了火焰的温度分布。 结果表明, 空气燃烧中的火焰温度低于富氧燃烧中的火焰温度。 在空气气氛下, 火焰中的碳烟和气体均对中的热辐射起着重要作用。 而在富氧气氛下, 气体对于火焰热辐射更为重要。 在可见光和近红外波段, 由于在空气气氛下火焰中碳烟的大量形成, 光谱曲线显示出了良好连续性。 而富氧气氛下火焰的辐射光谱降低。 在中红外波段, 空气气氛下火焰的气体辐射明显弱于富氧气氛下火焰的气体辐射。
富氧燃烧 热辐射 测量 扩散火焰 光谱分析 Oxy-combustion Thermal radiation Measurement Diffusion flames Spectral analysis 
光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1654
作者单位
摘要
1 浙江大学光电科学与工程学院光及电磁波研究中心,浙江 杭州 310058
2 浙江大学上海高等研究院,上海 201203
近年来,随着超材料研究的发展,中红外波段的吸波超表面得到了快速发展,其应用潜力也不断被发掘。本文首先介绍了不同类型的中红外吸波超表面及其工作机理,然后回顾了在热辐射源、热隐身和探测器等应用中吸波超表面的应用方式和优势,最后总结现有的挑战并对将来的发展进行了展望。
探测器 中红外波段 超表面 完美吸收 热辐射 热隐身 
光学学报
2022, 42(17): 1704001
谢鑫龙 1,2朱晓晓 1,2朱嘉诚 1,2,**沈为民 1,2,*
作者单位
摘要
1 苏州大学光电科学与工程学院教育部现代光学技术重点实验室,江苏 苏州 215006
2 苏州大学光电科学与工程学院江苏省先进光学制造技术重点实验室,江苏 苏州 215006
尺寸小、成本低和寿命长的非制冷热红外成像光谱仪对探测高温目标有巨大潜力,但其严重的内部噪声会降低检测灵敏度。非制冷热红外成像光谱仪主要的噪声包括探测器噪声、光机元件表面散射杂光引起的噪声、光栅非工作级次产生的杂光噪声和光机元件自身的背景辐射噪声。推导了包含上述噪声的噪声等效温差(NETD)公式,以Offner型热红外成像光谱仪为例,分析NETD与系统F数和机械元件内表面光学属性等主要影响因素之间的关系,研究了光机表面抛亮处理在抑制光谱仪内部背景辐射噪声方面的能力。最后,采用像元间线性关系法扣除了剩余的噪声,使探测信号与目标本身信号基本一致。
仪器 非制冷红外成像光谱仪 内部热辐射 杂散辐射抑制 噪声等效温差 表面抛亮 
光学学报
2022, 42(15): 1512006
李秀举 1,2王保勇 1,2吴亚鹏 1,2韩昌佩 1,2,*[ ... ]李盼盼 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室,上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083

多通道扫描成像辐射计(Advanced Geostationary Radiation Imager,AGRI)是风云四号A星的主要有效载荷之一。为了满足AGRI长波红外遥感数据高精度定量化应用的要求,构建了扫描镜热辐射随机械转角变化的函数模型,提出了一种可用于星上黑体和地球场景观测遥感数据的校正算法。基于FY-4A星AGRI的在轨数据,分析了模型参数对扫描镜温度的依赖性,研究评估了校正算法对长波红外定标精度的改善效果。在扫描镜温度场平稳时间段内,扫描镜热辐射校正后,B11(8.0~9.0 μm)、B12(10.3~11.3 μm)、B13(11.5~12.5 μm)波段的定标偏差分别可以得到-2.81 K~+1.06 K、-0.60 K~+0.19 K、-0.68 K~+0.24 K的显著改善。与IASI交叉定标检验结果表明,改善后的在轨定标亮度温度偏差优于0.5 K@290 K。

热辐射校正 定标 仪器背景辐射 扫描镜 AGRI 风云四号 thermal radiation correction calibration instrument background radiation scan mirror AGRI FY-4 
红外与毫米波学报
2022, 41(3): 608
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Jiao Tong University, University of Michigan–Shanghai Jiao Tong University Joint Institute, State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Shanghai, China
2 Shanghai Jiao Tong University, Department of Physics and Astronomy, Shanghai, China
The control of thermal emission is of great importance for emerging applications in energy conversion and thermometric sensing. Usually, thermal emission at ambient temperature is limited to the mid- to far-infrared, according to the linear theory of Planck’s law. We experimentally demonstrate a broadband nonlinear thermal emission in the visible-NIR spectrum within a quadradic nonlinear medium, which emits visible thermal radiation through a pump-driven nonlinear upconversion from its mid-IR components even at room temperature, unlike its linear counterpart which requires ultrahigh temperature. The broadband emission is enabled by the crucial random quasi-phase-matching condition in our nonlinear nanocrystal powders. Moreover, nonlinear thermal emission also permits visible thermometry using traditional optical cameras instead of thermal ones. This scheme paves the way to understand thermal radiation dynamics with nonlinearity in many fields, such as nonlinear heat transfer and nonlinear thermodynamics.
thermal radiation nonlinear optics mid-infrared up-conversion sum-frequency generation nanocrystal 
Advanced Photonics
2022, 4(4): 045001

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