SCI 文献同款｜MAURER QKTRD 1485 双色红外高温计：解决真空细丝热阴极、发射探针虚阴极测温难题

在发射探针、真空热电子发射、虚阴极诊断、热阴极电子枪和高功率微波器件研究中，灯丝温度直接决定发射电流、空间电位、虚阴极势垒与空间尺寸的计算可信度。细丝目标小、真空腔需透窗、钨丝发射率随状态变化，传统“公式反算”往往误差偏大。山东大学空间科学团队在《Vacuum》发表的虚阴极实验，采用德国 MAURER 双色红外高温计作为温度真值基准，为该类科研测温提供了可复现方案；上海赛沁光电作为 MAURER 中国区授权服务商，可提供选型、供货与全流程技术支持。

一、科研痛点：细丝灯丝温度不准，虚阴极数据跟着偏

发射探针测等离子体空间电位时，热灯丝表面热电子初速度分布会形成“虚阴极”，是探针电位诊断的重要误差来源。若灯丝温度输入不准，会带来以下问题：

• 理查森-德什曼公式靠热电子发射电流反推温度，弱发射工况误差大，且依赖有效发射面积假设；

  
  

• 斯特藩-玻尔兹曼定律靠加热功率、表面积和辐射系数反推，比发射公式稳定，但仍需多项物理假设；

  
  

• 20μm 级钨丝目标极小，接触式热电偶会扰动灯丝、破坏真空；单色红外又受表面发射率和观察窗衰减影响。

  
  

因此，真空细丝场景应以双色红外实测温度作基准，再用理论模型做日常估算。

二、文献结论：双色红外做真值，斯特藩优、理查森慎

某高校空间科学与物理学院 Li Jian-quan 等发表：Reliable potential and spatial size of virtual cathode obtained by an emissive probe with accurate filament temperature in a vacuum, Vacuum, 200(2022)111013，DOI:10.1016/j.vacuum.2022.111013。

实验在自主圆柱真空仓内进行，仓体内径 80cm、长 100cm；发射探针灯丝为钨丝，直径 20μm、长度 17mm，用双色红外高温计实测灯丝温度，并分别对比理论模型。

主要结论：

1. 斯特藩-玻尔兹曼模型计算灯丝温度与双色红外实测吻合较好，虚阴极势垒和空间尺寸计算结果与实验/PIC 模拟一致，适合发射探针日常处理；

   
   

2. 理查森-德什曼公式在部分高温强发射条件可估算温度趋势，但有效发射面积不确定时，难以给出可靠的虚阴极空间尺寸；

   
   

3. 以实测灯丝温度代入一维虚阴极模型，20μm 钨丝产生的虚阴极势垒为伏特级、空间尺寸为毫米级，并为后续空间电位探针标定提供参考。

   
   

三、推荐设备：MAURER QKTRD 1485 双色红外高温计

德国 Dr. Georg Maurer GmbH 的 QKTRD 1485 为数字型双色光纤高温计，采用两个近红外波段比值测温，适合真空仓外透窗、细丝小目标、快速升温等场景。

双色法对细丝测温的价值：

• 不需准确已知钨丝绝对发射率，两波段能量比值削弱发射率变化影响；

  
  

• 可透过石英观察窗测温，窗口衰减、光路残余气体/轻粉尘对双波段近似同比例影响，比值更稳定；

  
  

• 分体光纤+小光斑光学头可布置窄空间，针对小于视场的高温细丝取温；

  
  

• <1ms 响应可记录灯丝升温、电流阶跃和热瞬态。

  
  

四、典型应用场景

• 等离子体诊断：发射探针、朗缪尔探针配套灯丝温度标定，虚阴极误差修正；

  
  

• 真空电子与高功率微波：热阴极电子枪、虚阴极振荡器势垒/空间尺寸调试；

  
  

• 空间环境模拟：真空仓内等离子体电势、航天器表面充放电地面试验；

  
  

• 科研细丝高温：钨丝、钽丝、金属微丝非接触测温；

  
  

• 工业高温：感应加热、激光、轧制、退火、锻造、真空炉，双色抗窗口污染和小目标干扰。

  
  

五、上海赛沁光电：MAURER 中国区授权服务

上海赛沁光电技术有限公司位于上海松江，是德国 MAURER 品牌中国区授权服务商，负责销售支持、技术方案设计及售后服务，产品线涵盖 QKTRD 1485/1475 双色高温计、KTRD 1485/1475/4465/4475/4485 等光纤与高精度红外高温计。

可提供：

1. 工况选型：按真空仓结构、观察窗材质、灯丝直径、安装距离、目标温度、响应时间和通信接口出配置；

   
   

2. 供货调试：主机、石英光纤、光学头、电源、模拟/数字接口及安装附件；常用型号备货；

   
   

3. 软件部署：IR-LOG 温度曲线、参数存档、数据导出，对接试验管理系统；

   
   

4. 售后维保：安装指导、光路对准、通信联调、操作培训与返修校准建议；

   
   

5. 文献方案：按山东大学 Vacuum 2022 虚阴极测温案例，复现“双色红外真值+理论模型校核”的数据处理流程。