基于MOEMS的微型绝对测辐射热器件的理论与技术研究

高性能的微型绝对测辐射热计在光谱仪定标、计量、工业检测标定等行业以及航天、星载遥感仪器的实时定标领域有十分迫切的需求。针对现有绝对测辐射热计存在的体积大、吸收材料的吸收率及热导率偏低并与热交换材料之间粘附性差、热交换材料热导率满足不了要求等问题，本项目提出一种基于MOEMS技术及纳米复合金刚石膜片功能材料的微型绝对测辐射热器件。通过光学设计并制备出高吸收率和热导率、强附着力的含高石墨相纳米复合金刚石膜片材料，解决辐射热探测器的吸收材料存在的吸收率和热导率低、附着力小、稳定性和可靠性差、抗振性差等问题。用MOEMS技术在此膜片上集成电学元件而研制出具有体积小、重量轻、性能优的微型绝对测辐射热器件，解决器件设计与制作中的关键科学问题，为该器件在辐射（尤其是太阳辐射）绝对测量方面的应用及纳米复合金刚石膜片材料在更多的辐射领域应用而奠定理论和技术基础。国内外未见报道，具有自主知识产权。

高性能的微型绝对测辐射热计在光谱仪定标、计量、工业检测标定等行业以及航天、星载遥感仪器的实时定标领域有十分迫切的需求。针对绝对测辐射热计亟需体积减小、吸收材料的吸收率、粘附性和热交换材料热导率要求高等，本项目提出一种基于MOEMS技术及纳米复合金刚石膜片功能材料的微型绝对测辐射热器件。.在理论上建立了微型绝对测辐射热器件的传热学理论模型，并且进行器件结构参数设计；对在高纯金刚石片上沉积含高石墨相碳且具有微纳结构的复合金刚石膜的厚度、微观结构及光学特性进行模拟仿真，设计出了膜层基本参数。.在技术方面，提出了复合金刚石膜片的制作方法，并制备出高吸收率和热导率、强附着力的含高石墨相纳米复合金刚石膜片材料，解决辐射热探测器的吸收材料存在的吸收率和热导率低、附着力小、稳定性和可靠性差、抗振性差等问题。用MOEMS技术在此膜片上集成电学元件而研制出具有体积小、重量轻、性能优的微型绝对测辐射热器件，解决器件设计与制作中的关键科学问题，为该器件在辐射（尤其是太阳辐射）绝对测量方面的应用及纳米复合金刚石膜片材料在更多的辐射领域应用而奠定理论和技术基础。本项目已完成了项目计划书的研究内容，授权国家发明专利4项；发表学术论文10篇，其中SCI检索4篇；培养硕士研究生3名。 .本项目研制的微型绝对测辐射热器件的特点在于：①提出将含高石墨相碳的纳米复合金刚石膜片作为辐射吸收材料来提高光辐射吸收率的新思路，该材料光谱吸收范围宽、热导率高，并且膜片间附着力强，将显著提高辐射热探测器的探测速度、精度和敏感度。这种复合金刚石膜片的复合沉积和光学研究国际上尚未见报道，其相关研究具有自主知识产权；②提出一种以含高石墨相碳的纳米复合金刚石膜片为功能材料的新型绝对测辐射热器件，并采用MOEMS技术集成制作。其体积和重量大幅减小，抗振动、稳定性强，探测速度、精度和敏感度得到较大提高，将应用于辐射热绝对定标和星载太阳辐射热绝对测量等领域。本项目属多学科交叉研究，应用目标明确，并具有广阔的应用前景。