红外辐射是由导带和价带中电子和空穴的辐射复合产生的。因此,发射光子能量与带隙能量 E g 密切相关。发射波长可根据公式 (μm) = 1.240/Eg (eV) 计算。内部效率取决于能带结构、掺杂材料和掺杂水平。直接带隙材料提供高效率,因为电子和空穴的复合不需要声子。GaAs 是直接带隙材料,而 Ga 1-X Al X As 在 X = 0.44 之前是直接带隙材料。掺杂物质 Si 提供最佳效率,并且通常会将低于带隙能量的发射波长移入红外光谱范围约 50 nm。电荷载流子通过 pn 结注入材料。在 GaAs 和 Ga 1-X Al X As 中很容易形成高注入效率的结。价数为二的金属(例如 Zn 和 Mg)可获得 p 型导电性,价数为六的元素(例如 S、Se 和 Te)可获得 n 型导电性。但是,价数为四的硅可占据 III 价和 V 价原子的位置,因此可充当施主和受主。导电类型主要取决于材料生长温度。通过采用精确的温度控制,可在结的两侧生长具有相同掺杂物质 Si 的 pn 结。另一方面,Ge 的价数也是四,但在高温下占据 V 族位置,即 p 型。
全面的气候行动计划(CCAP):一份叙事报告,概述了部落或领土的重要温室气体来源/水槽和部门,建立了近期和长期的长期温室气体减排目标,并提供策略和识别措施,以解决方面的最高优先级领域,以帮助部落或领土实现这些目标。木材的绳索标准木头的木材是128立方英尺的体积,以8英尺长,4英尺高和4英尺宽为8英尺。能源对建筑物或建筑物的能源需求和效率进行评估。环境正义享有所有人获得安全,健康,富有成效和可持续环境的权利,其中“环境”被认为包括生态(生物学),物理(自然和建筑),社会,政治,美学和经济环境。环境保护局(EPA):美国政府的独立机构,负责环境保护事务。联邦认可的部落:一个联邦认可的部落是印度部落,乐队,国家或其他有组织的组织或印第安人社区,因为他们的地位是印度人的地位,被印度事务局(BIA)的内政部秘书提供给印第安人提供的服务。费用土地:部落购买的领土,在该领域中,部落根据特定法定当局获得法律所有权。总理事会总理事会应由18岁及以上的国家的所有入学成员组成。温室气体(GHG)库存:发射源和水槽的列表以及使用标准方法量化的相关排放。温室气体(GHG):各种气态化合物(例如二氧化碳,一氧化二氮或甲烷)吸收红外辐射,捕获大气中的热量,并有助于温室效应。可测量的结果是执行与环境或程序化目标或目标相关的环境计划或活动所产生的结果,效果或结果。结果本质上可能是环境,行为,与健康有关的或程序化的,必须是定量的,并且不一定是在援助协议资金期内实现的。优先气候行动计划(PCAP):
近年来,与压力相关的疾病估计会影响日本超过400万人,并且可穿戴的传感器技术可量化日常生活中的压力。为了实现不可察觉的传感器,该研究领域已经开发了薄膜,可拉伸的透明导体,可以通过使用生物保护导体材料无线测量与医疗材料的低噪声潜在信号(约0.1 UV)。关键材料之一,一种生物干电电极,由弹性体和导电聚合物组成,该聚合物在材料中形成纳米至微米大小的相位分离结构。此外,通过使用由Ag/Au核心壳纳米线组成的inor-Ganic(金属)材料,它们是肉眼看不见的,作为接线材料,我们已经构建了高度导电和透明的可拉伸接线。由生物干燥电极和可拉伸的接线层组成的透明传感器板,它可以表达高电导率的高电导率,这使其成为与医疗材料相当的低噪声潜在测量的重要探针(图1)。我们还开发了一种新技术,用于上述金属和有机纳米材料的低损伤多层模式,并开发了“薄膜,柔性和透明的电化学晶体管”(图2)。另一方面,我们仅使用一个简单的传感器纸进行了现场测量水溶液浓度(图3)。通过重点关注从液体溶剂本身及其局部吸收的宽带红外辐射,从而实现了无样和无标记的液体质量测量。这种液体质量测量使用我们的研究小组新开发的高度敏感,宽带和可拉伸的薄膜光学传感器表。可以将薄板连接到诸如植物,氯化乙烯基管,蛇形管和橡胶管等软材料上,并且可以稳定遵循由液体流量引起的液体流量的膨胀,收缩,弯曲,弯曲,弯曲和其他变形。这项研究的结果证明了一种有助于无处不在的质量测试的基本技术,预计将来会为基础设施和农业的安全网的建设做出贡献。
激光安全简介 激光已成为医学、物理学、化学、地质学、生物学和工程学领域日益重要的研究工具。如果使用或控制不当,激光会对操作员和其他人员(包括未经授权的实验室访客)造成伤害(包括烧伤、失明或触电),并造成重大财产损失。所有激光的个人用户都必须接受充分培训,以确保充分了解德克萨斯大学激光安全政策中概述的安全实践。大学的激光安全程序遵循德克萨斯州卫生部辐射控制局的要求以及美国国家标准协会 (ANSI) 的指导方针,如 ANSI 标准 Z136.1“激光的安全使用”中所述。什么是激光? LASER 是受激辐射光放大的首字母缩写词。激光产生的能量位于电磁波谱的光学部分或附近。能量通过称为受激辐射的原子过程放大到极高的强度。 “辐射”一词常常被误解,因为该术语也用于描述放射性物质或电离辐射。但在本语境中,该词的使用是指能量转移。能量通过传导、对流和辐射从一个位置移动到另一个位置。激光的颜色通常用激光的波长来表示。表示激光波长的最常用单位是纳米 (nm)。一米有 10 亿纳米 (1 nm = 1 X 10 -9 m)。激光是非电离光,包括紫外线 (100-400nm)、可见光 (400-700nm) 和红外线 (700nm-1mm)。电磁波谱每种电磁波都表现出独特的频率,以及与该频率相关的波长。正如红光有自己独特的频率和波长一样,其他所有颜色的光也都有独特的频率和波长。橙色、黄色、绿色和蓝色各自表现出独特的频率和波长。虽然我们可以用相应的颜色感知这些电磁波,但我们看不到电磁波谱的其余部分。大部分电磁波谱是不可见的,并且其频率遍布整个频谱。频率最高的是伽马射线、X 射线和紫外线。红外辐射、微波和无线电波占据频谱的较低频率。可见光介于两者之间,处于非常狭窄的范围内。
使用十二烷基硫酸钠(SDS)和高纯度分析级硝酸盐,通过化学共沉淀法在控制温度下合成磁钴铁素纳米颗粒(NP)。合成的材料的特征是研究的X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外辐射(FTIR)技术。样品在850 0 c烧结5H。X射线衍射分析证实了用公式AB 2 O 4的单相立方尖晶石结构的形成。在四面体(A位点)和八面体(a-o,b-o)上的晶格常数,X射线密度,结晶石大小,位置半径(R a,r b),键长(A-O,B-O)上的四面体(A位点)和八面体(b site)在样品中计算出来。晶格常数和结晶石尺寸分别为8.361 A 0和27 nm。FTIR光谱在四面体和八面体部位分别在400 cm -1和800 cm -1的范围内显示了两个强吸收带。SEM研究表明,平均晶粒尺寸为0.25 µm,几乎是球形形状的微结构钴铁氧体纳米粒子。关键字:化学合成,纳米颗粒,结晶石大小,XRD,FT-IR,SEM。1。简介:铁磁性材料含有一种称为铁氧体的氧化铁。铁素体具有一个立方尖晶石相,具有通用式AB 2 O 4,其中A是二价金属离子,例如Ni,Zn,Mn,Mn,Cu,Ca,Ca,Co,Mg,Mg和B是Fe,Sm,sm,sm,gd,la,ce,等等的三价金属离子。该结构中氧离子的排列提供了四面体(a)和八面体(b)位点。许多阳离子优先占据了其中一个位置。居住在8个四面体和16个八面体位置的阳离子在铁氧体的独特特征中具有重要作用。由于现代社会不断增长的需求,铁矿的微波特性现在需求很高。钴铁矿是微波工业中最常使用的材料,因为它们的高化学稳定性,机械品质,低成本和易于制造。他们的一般化学公式(AB 2 O 4)具有逆尖晶石结构,其一半占据了四面体A位点的铁离子,其余的以及钴离子,分布在八面体B点上。钴
1800-1870•随后在古代冰中测量的大气中二氧化碳气体(CO 2)的水平约为290 ppm(百万分之一)。平均全球温度(1850- 1890)约为13.6 e c。•第一工业革命。煤炭,铁路和土地清理速度加快了温室气体的排放,而更好的农业和卫生设施加快了人口的增长。1824•傅立叶提出,如果地球缺乏大气,地球会更冷。1859•Tyndall证明了一些气体阻止红外辐射,并指出气体浓度的变化可能会带来气候变化。1879•国际气象组织开始编译和标准化包括温度在内的全球天气数据。1896•Arrhenius发布了CO 2人类排放中全球变暖的首次计算。1897•Chamberlin为全球碳交换的模型提供了一个模型,包括反馈。1870-1910•第二工业革命。 肥料和其他化学物质,电力和公共卫生进一步加速增长。 1914-1918•世界大战I. 政府学会动员和控制工业社会。 1920-1925•开放得克萨斯州和波斯湾油田开设了廉价能源时代。 1930年代•自19世纪后期以来的全球变暖趋势。 •Milankovitch提出轨道变化,作为冰河时代的原因。 1938•Callendar认为CO 2 Greenhouse全球变暖正在进行中,对这个问题产生了兴趣。 1939-1945•第二次世界大战。 1956•Ewing和Donn为突然的气候变化提供了反馈模型。1870-1910•第二工业革命。肥料和其他化学物质,电力和公共卫生进一步加速增长。1914-1918•世界大战I.政府学会动员和控制工业社会。1920-1925•开放得克萨斯州和波斯湾油田开设了廉价能源时代。1930年代•自19世纪后期以来的全球变暖趋势。•Milankovitch提出轨道变化,作为冰河时代的原因。1938•Callendar认为CO 2 Greenhouse全球变暖正在进行中,对这个问题产生了兴趣。1939-1945•第二次世界大战。1956•Ewing和Donn为突然的气候变化提供了反馈模型。军事盛大战略在很大程度上是由控制油田的努力驱动的。1945•美国海军研究办公室开始对许多科学领域进行慷慨的资金,其中有些恰好对于理解气候变化很有用。1955•菲利普斯(Phillips)产生了令人信服的全球气氛计算机模型。•Plass计算将CO 2添加到大气中将对辐射平衡产生重大影响。
标题:迈向多光谱红外成像 演讲者姓名:Elahe Zakizade 博士 公司名称/研究所:弗劳恩霍夫微电子电路与系统研究所 项目名称:Eurostars SPEKTIR 资助小组:Eurostars 摘要是否可以在网站上发表: ☒ 是 ☐ 否 提供最多 500 字的摘要。使用 ARIAL 字体,11 号。如果使用图表,文本和图表必须保持在这一页内。 近年来,热成像相机市场不断增长。主要驱动因素是基于微测辐射热计技术的非制冷红外焦平面阵列 (IRFPA),因为它们是低成本成像仪,不需要额外的复杂和昂贵的冷却系统。大多数当前的热成像应用都基于长波红外 (LWIR) 辐射的检测,波长覆盖从 8 μm 到 14 μm,对人体温度敏感,不仅可用于军事应用,而且在智能手机、监控摄像头或自动驾驶汽车等大众市场应用中也越来越受欢迎。此外,非制冷热像仪在波长范围为 3 μm 至 5 μm 的中波红外 (MWIR) 中也能敏感。MWIR 传感器可用于监测温度高达几百摄氏度的“热源”、检测危险或易燃气体或环境监测等应用。红外区域多光谱成像的实现引起了广泛关注,因为它能够可视化和组合来自 MWIR 和 LWIR 区域的信息。微测辐射热计作为非制冷 IRFPA 的传感元件,采用热原理运行。它们是独立的隔热传感器膜。它们吸收红外辐射并将其转化为温度上升。微测辐射热计膜的温度变化会导致电阻随入射功率的变化而变化。CMOS 读出电路将微测辐射热计随温度变化的电阻变化转换为数字值并生成图像。实现多光谱吸收的一种有前途的方法是使用等离子体超材料吸收器 (PMA)。在过去的几十年中,等离子体领域因其各种潜在应用而备受关注,尤其是在可见光谱范围内。等离子体结构的研究也已扩展到红外区域,以实现高吸收率并调整中波红外和长波红外光谱区域的吸收波长。实现适用于弗劳恩霍夫 IMS 微测辐射热计技术的合适吸收器的有希望的候选材料是金属-绝缘体-金属 (MIM) 结构,该结构由上部周期性金属结构、中间介电层和下部金属反射层组成,以在所需的吸收波长下产生强局部表面等离子体共振。材料选择,弗劳恩霍夫 IMS 研究了沉积技术和图案化工艺,以实现高灵敏度的多光谱热成像。弗劳恩霍夫 IMS 将报告其在实现多光谱红外成像方面取得的进展。它将展示用于多光谱红外成像的带有等离子体超材料吸收器的微测辐射热计的最新模拟结果和实验表征。
图1.1 - AM零件的照片:(a)推进器歧管,该歧管展示了形成内部途径和空腔的能力; (b)晶格立方体,既展示了AM的重量减轻和强度能力; (c)由钛制造的钥匙扣。这些照片不仅展示了AM的实际方面,还展示了该技术的艺术可能性。............................................................................................... 1 Figure 2.1 – Graph illustrating the different material processing techniques and the time for the interaction [34]... 11图2.2 - 直接激光沉积(DED)系统的示意图。......................................................................... 11 Figure 2.3 – A detailed schematic of a direct energy deposition (DED) system......................................................... 12 Figure 2.4 – Schematics of early patents used for the development of a coaxial head: (a) Gale et al.[24],(b)Schaefer等。[25]和(c)Livsey等。[27]。............................................................................................................. 13 Figure 2.5 – Patents of coaxial nozzle designs for comparative purposes: (a) Hammeke [28] and (b) Buongiorno [30]............................................................................................................................................................................... 14 Figure 2.6 – Simplified schematic for a coaxial head with two configurations: axial spray (left) and side spray (right) [33]............................................................................................................................................................................... 16 Figure 2.7 – Mapping of the parameters and the operating region for an DED design [51]....................................... 17 Figure 2.8 – Visual aid of a proposed beam routing system exaggerating the Gaussian profile...................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... reseation图证明了辐射的不同材料与波长的反射率[34]。.............................................................................................................................................................................. 20 Figure 2.10 – Early powder delivery patent schematics by Kenneth [81]................................................................... 23 Figure 3.1 – Design algorithm for DED machine design used to as a final check for the BenchDED....................... 30 Figure 3.2 – The experimental setup used in the development of the preliminary laser system.此实验设置用于确定使用两镜头配置与200瓦ND ND:YAG模块结合使用的最大点大小。The system was designed to be horizontal so that the substrate could be moved to the waist of the beam.................................................................................................................................................... 34 Figure 3.3 – Mirror beam routing system for DED............................................................................... 46 Figure 3.14 – Final design used in the research..................................................................................................... 35 Figure 3.4 – Fiber coupling systems............................................................................................................................ 36 Figure 3.5 – Schematic and photo of the first PDS prototype..................................................................................... 40 Figure 3.6 – Photos of a powder delivery system with pneumatics............................................................................. 41 Figure 3.7 – Photo of a mounted powder delivery system that used gravity to provide a consistent powder flow..... 41 Figure 3.8 – Schematic of the CAD coaxial nozzle..................................................................................................... 43 Figure 3.9 – 3D printed coaxial nozzle mock-up......................................................................................................... 43 Figure 3.10 – Testing optical assembly........................................................................................................................ 44 Figure 3.11 – Final optical assembly design................................................................................................................ 44 Figure 3.12 – Exploded view of the aluminum CNC manufactured coaxial nozzle.................................................... 45 Figure 3.13 – 2D side view of the coaxial nozzle CAD assembly........................................................................................................... 46 Figure 4.1 – Compiled and labeled photos of the BenchDED setup........................................................................... 51 Figure 4.2 – Optical microscope images at a magnification of x250 for varying the laser power density on SS316 substrates...................................................................................................................................................................... 55 Figure 4.3 – Localized vaporization of material experiments, with (a) showing a magnification of Figure 4.2 (d) and (b) showing a magnification of Figure 4.2 (e)............................................................................................................. 56 Figure 4.4 – Graph of melt pool diameter development in relation to power density................................................. 57 Figure 4.5 – The result of different scanning speeds and laser powers....................................................................... 58 Figure 4.6 – A magnified image of the outermost track from scanning rate experiments for a laser power of 125 W and scanning speeds of 50 mm/sec (left) and 200 mm/s (right).................................................................................. 59 Figure 4.7 – A comparison of the real images, versus the topology and depth mapping............................................ 60 Figure 4.8 – Optical images used to analyze the multi-pass deposition results........................................................... 61 Figure 5.1 – A photograph of the BenchDED chamber.绿色来自保护玻璃,该防护玻璃阻塞了所有红外辐射。............................................................................................. 69......................................................................................................................................................... 66 Figure 5.2 – Schematic of BenchDED G code toolpath.
黑体是一个理想化的物体,它吸收所有传入的辐射并反射或传输,同时也是所有波长辐射的完美散热器。这种现象被称为黑体辐射,其特征是热能光谱,该热能光谱显示了在一系列波长或频率上的辐射强度。可以使用量子理论控制的几种原理来描述黑体辐射的定律。需要特殊的望远镜才能观察肉眼不可见的恒星发射辐射。上次审查于2023年1月14日。“黑体”重定向。注意:这与黑体不同(电影)不同。波兰实验室中的黑体散热器近似于普朗克定律描述的理想模型,并作为光谱辐照度的标准。随着黑体的冷却,其辐射强度降低,峰值波长向更长的波长移动。为了进行比较,经典的雷利 - 简 - 与其紫外线灾难一起显示。黑体或黑体是一个理想化的物体,可吸收所有电磁辐射,而不论入射率频率或角度如何。在热平衡处发出的黑体发射的辐射称为黑体辐射。它的名称来自它吸收所有颜色的光。相比之下,白色身体在各个方向均匀地反映了射线。在恒温下的黑体根据普朗克定律发出电磁辐射,其光谱仅由温度决定(见图),不受形状或组成影响。理想的黑体具有两个关键特性:1)它是一个理想的发射极,2)它垂直于发射方向,无论方向如何,它都会辐射各向同性的能量。真实材料会散发出黑色能量水平的分数 - 发射率。按照定义,热平衡中的黑体具有发射率ε= 1。发散性较低的身体称为灰色身体。以高发射率建造黑体仍然是一个令人感兴趣的话题。在天文学,恒星和行星辐射中有时会使用有效温度来表征,该温度代表了发射相同总电磁能通量的黑体温度。艾萨克·牛顿(Isaac Newton)在他的1704年书中介绍了黑色身体的概念,询问黑体是否比其他颜色更容易从光中吸收热量,因为进入它们的光不会反映出,而是被反射的,有时会吸收,有时会散布在内部,直到它消散。古斯塔夫·基尔乔夫(Gustav Kirchhoff)在1860年首先提出了一个黑体的想法:“可以想象到身体完全吸收了所有事件射线,既不反映也没有传播。”黑体被定义为从所有波长和角度的辐射吸收器。理想化的表示,称为黑体,允许所有入射辐射无反射地进入它,并在内部吸收所有辐射。[10]此定义下降了“无限小厚度”的引用。[9]一个用于模拟黑色表面的广泛使用的模型是一个隔离的围墙中的一个小孔,墙壁上有不透明对辐射的壁。但是黑体辐射到底是什么?入射辐射通过孔进入,如果外壳足够大,则几乎没有机会再排放。但是,当入射辐射波长超过孔的直径时,由于反射,该模型并不完美。[10]有限大小的腔体内的辐射不会遵循理想的planck频谱,而波长与腔的大小相当或大。[11]围栏中的一个小孔可以逃脱一些辐射,近似黑体辐射,该辐射表现出温度t的能量分布特征,并且与小于孔的大小的波长无关。[11]热力学的第二定律指出,如果不受干扰,腔内的辐射最终将达到热平衡,[12],尽管此过程可能需要很长时间。[13]通常,通过腔或壁中的材料对辐射的持续吸收和辐射发射达到平衡。这种机制“热化”传入辐射,将能量重新分布直至光子达到普朗克分布。与稀释的气体(如稀释气体)相比,凝结物质的存在速度显着加快了热量化的速度。与与物质的相互作用相比,低于数十亿的开尔文,直接光子 - 光子相互作用通常微不足道。[19]可以将光子视为一种相互作用的玻色子气,[20]在H Theorem下描述,任何相互作用的玻色子气体都将在一般条件下达到热平衡。通过热辐射的身体行为通过其传播(τ),吸收(α)和反射(ρ)来描述。身体及其周围环境之间的界面可能是粗糙的或光滑的。对于非反射界面,将区域与不同的折射率分开,反射和折射定律必须是粗糙的。理想化的不透明体不会传输辐射,但可能反映出某些辐射,而透明的身体会传递所有入射辐射。对于所有波长,灰色体具有常数α,ρ和τ。白色身体在各个方向均匀地反映了所有入射辐射。黑体的特征是τ= 0,α= 1,ρ= 0。普朗克的模型描述了完美的黑色身体,但由于表面缺陷而指出了它们在自然界的不存在。基尔乔夫(Kirchhoff)介绍了一个完美的黑体,具有完全吸收的表面层,但普朗克(Planck)指出了对这一想法的严重限制。黑体的实现包括1898年的Otto Lummer和Ferdinand Kurlbaum的腔辐射源,该辐射源已用于迄今为止用于辐射测量。类似黑体的材料是为了伪装和雷达吸附剂应用以及太阳能用途而寻求的。黑体材料是大多数波长的光吸收器,使它们有效地发射红外辐射。这些特性使其非常适合在空间或真空等极端环境中加热应用。此外,它们是有效的抗反射表面,可减少望远镜和相机中的流浪光,从而更准确地观察。具有高折射率的纳米孔材料也表现出较低的反射率,有些人的平均反射率为0.045%。研究人员一直在探索对传统灯泡涂料(例如碳纳米管)进行改进的新材料,这些材料可以实现近乎完美的黑体行为。创建诸如Nanoblack和Super Black之类的材料的创建已经突破了吸收率的边界,某些材料吸收了多达99.9%的传入光。恒星的有效温度取决于理想的黑体的温度,该温度辐射与恒星相同的能量。可以使用不同的颜色指数(例如B-V和U-B)来计算此值,这些颜色指数提供了有关恒星表面通量的信息。通过分析这些指数,天文学家可以估算恒星的有效温度,并将其与完美的黑体温度进行比较。对主要序列和超级恒星的研究揭示了它们的颜色与有效温度之间存在粗糙的相关性。这些恒星群的曲线位于相应的黑体U-B指数下方,表明它们比具有相同颜色指数的理想黑体发出的紫外线少。有趣的是,太阳的有效温度低于其光球温度,该温度随着深度而变化。还使用颜色颜色图中的B-V和U-B颜色指数计算了黑洞的有效温度。物理学家认为,黑洞的温度非零,辐射具有几乎完美的黑体光谱,最终通过真空波动蒸发。大爆炸理论的基础是宇宙学原理,表明在大范围内,宇宙是同质和各向同性的。最初,在编队后大约一秒钟,它是一个在10^10 K以上的温度下的黑色身体。随着它的扩展,物质和辐射冷却,导致当今的宇宙微波背景辐射,在2.7 k左右,它几乎是理想的planck频谱。这种辐射源于Anisotroproproy的真正黑体的完善,这一辐射由Anisotropropy变体的一部分,一部分大约100,000。Stefan-Boltzmann定律将黑体辐射的总能量为σT^4,其中σ是Stefan-Boltzmann常数(5.67×10^-8 W/M^2/K^4)。一种简化的冷却方法涉及补充该法律的发射ε≤1,并考虑辐射,热容量和温度随时间变化的功率变化。但是,这些假设忽略了细节,例如热重新分布机制,变化的组成,相变和温度变化的发射率。这种简化可以通过将总发射功率与发射表面积联系起来来估计对象尺寸,该功率用于确定X射线突发源自中子星而不是黑洞。热辐射定律与物体如何在各种波长中发出或吸收光线有关。通过引入少量物质可以吸收并散发所有光频率,可以加速腔中辐射的热平衡。这是基于包括普朗克,劳登和曼德尔和狼在内的各种物理学家的工作。实现热力学平衡的关键在于光子之间的相互作用,当仅存在光子时,这可以忽略不计。需要少量物质来促进此过程。当光子彼此相互作用或与物质相互作用时,除非分子的分布达到平衡,否则随着时间的推移会导致热能降低。为了表征这种情况,可以定义称为“ H”的合适数量。这个概念对于理解气体如何随着碰撞而进行的行为和变化至关重要。此外,某些材料在吸收或反射光(包括极端黑暗)方面具有出色的特性。示例包括垂直排列的单壁碳纳米管和低密度纳米管阵列制造的极深的材料。这些概念对于理解量子水平的辐射和物质的行为至关重要,尤其是在热力学和统计力学中。在包括物理,天文学和材料科学在内的各个领域进行了广泛的研究,黑体光谱及其性质的概念已得到广泛的研究。由理查德·布朗(Richard Brown)及其同事在英国国家物理实验室创建的“有史以来最黑的黑色”材料就是这种现象的一个例子。对黑人光谱的研究可以追溯到古代,诸如亚里士多德(Lawrence Hugh Aller,1991年)等哲学家的观察以及后来的天文学家(如David F Gray)(1995年2月)。在天体物理学和恒星天文学的背景下,还探索了与材料相互作用的光子的研究(Kenneth R. Lang,2006; B. Bertotti等,2003)。黑体光谱的形成受源中温度曲线(例如太阳或恒星)的影响(Simon F. Green等,2004; David H. Kelley等,2011)。此外,近年来已经对热力学及其在黑洞中的应用进行了广泛研究(Robert M Wald,2005年)。最近的研究还探索了碳纳米管的特性,可用于创建接近完美的黑色表面(Ghai等,2019)。这些材料的开发对包括能源,电子和航空航天在内的各个领域具有重要意义。总体而言,对黑体光谱及其特性的研究继续促进我们对物理世界及其许多奥秘的理解。目前尚无实验或观察证据来支持黑洞热力学的理论。研究人员提出了各种例子,包括通过中微子的发射和辐射冷却中子恒星,但是这些想法尚未经过经验测试。中子恒星中的冷却过程受热容量和中微子发射之间的平衡的控制,其生命的前105 - 6年。后来,夸克物质核心变得惰性,由于核物质分数的中微子排放,恒星进一步冷却。请注意,此解释版本着重于原始文本中介绍的主要思想和概念,而不是提供有关提到的每个点的详细摘要。**基希霍夫的辐射法及其历史**在柏林,在公元783 - 787年之间,古斯塔夫·基希霍夫(Gustav Kirchhoff)就身体发射和吸收辐射的能力之间的关系做出了重大发现。这个概念后来被称为基尔霍夫的辐射法。**早期实验**基希霍夫(Kirchhoff)的论文之一,“关于光和热的不同物体的辐射和吸收力量之间的关系”,在1860年由弗朗西斯·古斯里(Francis Guthrie)从德语转换为英语。在本文中,基尔乔夫解释说,完美的辐射吸收器也是完美的发射极。**黑体理论的发展**在接下来的几十年中,其他研究人员建立在基希霍夫(Kirchhoff)的作品上,包括路德维希·鲍尔茨曼(Ludwig Boltzmann)和马克斯·普朗克(Max Planck)。他们开发了“黑体”的概念,它是一个理想化的物体,它吸收了所有传入的辐射而无需反映任何传入的辐射。**热力学和天体物理学的进步**在20世纪,科学家继续完善他们对黑体理论的理解。阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)对量子力学的发现,使人们对辐射及其与物质的相互作用有了更深入的了解。**现代发展**如今,研究人员正在努力开发可以模拟完美辐射吸收器的特性的新材料。这些材料在天体物理和光学等领域中有应用。注意:我保留了原始文本的结构和音调,但对其进行了改写,以使其更可读和简洁。一项开创性的实验导致发现了量子力学中的新领域,该领域深入研究了辐射下物质的行为。从定义上讲,没有材料是完美的“黑体”,但是有些像碳相似的东西已经接近。在本文中了解其复杂性,示例和特征。这种现象更多地是关于系统的特征,而不是对其进行震撼的实际辐射。黑体辐射:本质上是一种理论概念,一种完全吸收所有入射辐射的系统或物质,而无需重新传播任何一个辐射,都可以视为完美的黑体。根据热力学定律,这种系统必须发出与吸收的光一样,尽管在不同的温度和能量水平下。完美的黑色身体:理想的场景真正的黑色身体将完全黑色的身体看起来完全黑色,因为它能够吸收所有入射热辐射,而不论波长如何,而没有任何传输。但是,这种情况仍然纯粹是理论上的,因为没有任何材料能够真正体现这些特征。黑体辐射的例子和材料虽然没有完美满足黑体标准的材料,但是像石墨这样的物质在光吸收方面非常有效 - 达到96%。太阳也很近,发出了大量的阳光,但效率约为70%。其他示例包括加热物体,例如烤面包机元素和灯泡细丝。理解黑体辐射可视化吸收并以同样概率排放所有辐射的系统是具有挑战性的。但是,物理学家通常认为黑体是热平衡中理想化的空心金属盒 - 配有一个用于辐射逃生的小孔。这个思想实验有助于说明黑体辐射的概念。黑体辐射光谱:连续现象。任何加热物体发出的光谱落在黑体辐射的伞下。值得注意的是,这种现象表现出连续的特性,该特性受物体温度而不是其固有特征的控制。本质上,黑体根据温度在各种波长中排放热辐射。电子过渡和黑体辐射根据量子力学,电子从较高能量状态到较低的态度导致光的发射 - 导致黑体辐射的连续光谱。这种现象为排放提供了宝贵的见解,并在加热,照明,热成像等方面具有实际应用。黑体辐射特征:关键定律,黑体辐射的行为可以通过支配其特征的几个基本定律来解释...根据位移定律,黑体辐射曲线在与温度成正比的逆波长处达到峰值。Wien的公式λmax= b/t显示最大波长(λmax),Wein的常数(b = 2.8977*10^-3 m.k)和温度(kelvin中的t)。普朗克定律在特定温度下使用eλ= h*c*t^(-5)/cosh(h*c/λkt)-1在特定温度下使用黑体发射的光谱能密度。Stefan-Boltzmann法律显示总发射能量(E)与绝对温度成正比(T^4)。黑体辐射曲线显示,较热的身体在较短的波长处辐射峰值能量,而总能量随温度升高而增加,但在较小的波长下峰值。动物的辐射主要属于红外辐射,而肉眼看不到。然而,Max Planck提出能量以离散量(称为Quanta)来解决这一悖论。的应用包括观察灯泡在加热时从红色变为白光的细丝灯泡,并焊接金属碎片,由于温度的升高而发光不同的颜色,这也用于夜视设备中,通过将红外辐射转换为可见图像,以检测暖血动物和人。黑体辐射具有各种商业应用,包括安全性,测试,照明和供暖,因为它能够发射热能。这种现象用于许多过程中,例如电加热器,炉灶,白炽灯灯泡,太阳,星星,防盗警报,温水动物和夜视设备。Planck的辐射定律允许在任何波长和温度下计算能量强度,从而确定黑体辐射源的特性。选择此类来源取决于诸如发射率,温度,发射面积的大小,冷却时间,热身时间和调节稳定性等因素。在物理学中,理想黑体的概念导致了紫外线灾难,该灾难预测了热平衡时无限能量。偏离瑞利 - 吉恩法律的方程式,构成了量子力学的基础。