الجسم الأسود

تُعتبر مصادر إشعاع الجسم الأسود المرجع الأساسي للمعايرة لأنظمة قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء وأنظمة التصوير الحراري.

وبالنسبة لأجسام سوداء تعمل عند درجات حرارة متوسطة ومنخفضة (عادةً ما تتراوح بين -٤٠°م و+١٥٠°م)، فإن دقة الإشعاع تتحدد مباشرةً باستقرار وتجانس درجة حرارة السطح.

تعاني الطرق التقليدية — مثل السخانات المقاومية المدمجة مع أنظمة التبريد القائمة على الضواغط، أو التبريد بالنيتروجين السائل، أو التبريد بالهواء المُجبر — من قيود جوهرية:

١. استجابة حرارية بطيئة وكفاءة تحكم منخفضة

٢. انحراف درجة الحرارة وعدم تجانسها على سطح التجويف

٣. هياكل ميكانيكية كبيرة ومعقدة تتسبب في الاهتزاز والضوضاء

٤. تكلفة تشغيل مرتفعة وعبء صيانة كبير ومخاوف أمنية

٥. عدم القدرة على تحقيق تحكم دقيق ثنائي الاتجاه (التسخين والتبريد) فعليًّا

وباستبدال التبريد الميكانيكي بهيكل متعدد القنوات لمُبرِّدات الكهروحرارية (TEC) والتحكم الحلقي المغلق من نوع PID، يتحسَّن أداء الجسم الأسود جذريًّا:

١. دقة التحكم في درجة الحرارة تصل إلى ±٠٫٠١°م

٢. تجانس سطح الإشعاع أفضل من ±٠٫١°م

٣. تسخين وتبريد ثنائي الاتجاه سريع مع الحفاظ على الاستقرار في ظل ظروف بيئية متغيرة

٤. زمن الاستجابة عند التشغيل أقل من ٣٠ ثانية، مع تحسُّن معدلات التسخين/التبريد بنسبة تزيد على ٥٠٪

5. استقرار خالٍ من التجاوز، مما يمكّن من دورات معايرة أسرع وأكثر تكرارًا

1. تشغيل حالتها الصلبة وخالٍ من الاهتزاز → يحافظ على استقرار الإشعاعية

2. التحكم الحراري ثنائي الاتجاه → تنظيم دقيق وديناميكي لدرجة الحرارة

3. صفائف مدمجة وقابلة للتعديل من وحدات التبريد الكهروحرارية (TEC) → قابلة للتوسع لتغطي فتحات بقطر 50–200 مم

4. ضوضاء منخفضة وتشغيل خالٍ من الصيانة → مثالي للمعايرة في المختبرات والميدان

5. مرونة عالية في التكامل → يدعم تصاميم جسم أسود محمول أو ثابت على المنضدة

تمثل النماذج التالية نماذج وحدات التبريد الكهروحرارية (TEC) متعددة المراحل، والتي تُستخدم عادةً في تطبيقات الجسم الأسود. وهي مقدمة للرجوع إليها ولأغراض المقارنة فقط، وليست قائمة كاملة بالمنتجات.