本发明涉及一种多孔碳纳米薄膜及其微测辐射热计，碳纳米薄膜中sp2杂化状态的碳含量高于75％，薄膜的孔隙半径为30nm～500nm，孔隙率为30％～70％，多孔碳纳米薄膜的厚度为30nm～3000nm。采用两步刻蚀的方法制备：在溅射沉积碳纳米薄膜过程中通入氧气进行选择性刻蚀，形成孔隙结构；进而，引入超薄金属掩蔽，在氧气刻蚀气氛中进行二次刻蚀，最终形成具有较好孔隙率的多孔碳纳米薄膜；该多孔碳纳米薄膜可以应用于微测辐射热计中，作为红外吸收增强材料或者单独作为红外吸收层，不仅提高器件的红外吸收率和探测灵敏度，而且可以实现宽波段红外吸收，器件结构简单，工艺兼容，有优异的非制冷红外探测性能。