本发明公开了一种高温度均匀性面源黑体控温结构。本发明面源黑体结构采用黑体和温控冷板一体化设计，黑体内部设计有两相工质流道，流道内两相工质直接作用于黑体，消除了温控冷板与黑体间的接触热阻，有效减小了两相工质与黑体间的换热温差，增强了两相工质对于黑体表面的温度调节能力。两相工质流道由多条平行微型槽道并联组成，均匀分布在黑体内部，使得两相工质在黑体内部均匀分配，两相工质在黑体内部发生流动沸腾，换热系数较单相回路高一个数量级，温度控制能力强，且控温范围大、稳定性好、精度高。同时，采用嵌入接触式测温测量黑体表面温度，避免环境干扰，测温精度高。