Fronir: Produse optoelectronice
Prezentare generală
Lentilele cu infraroșu se referă la lentile utilizate pentru a reflecta, refracta, și să transmită lumină infraroșu. Utilizează proprietăți fizice unice pentru a realiza controlul luminii infraroșii, Deci este de o importanță deosebită în domeniul opticii cu infraroșu. Datorită problemei transmisiunii, Există doar câteva materiale disponibile pentru utilizare în intervalul de lungime de undă infraroșu, cum ar fi Si, Ge, Znse, Zns, și MGF2.
În general, Duritatea butonului de sticlă vizibilă este între 300-700. Cu cât este mai greu materialul, Cu cât durează mai mult pentru a macina și a lustrui lentila optică. Printre materialele de sticlă utilizate frecvent în domeniul imaginii termice cu infraroșu, duritatea ge este 780 , în timp ce duritatea SI a ajuns 1150. În comparație cu lumina vizibilă, Duritatea lentilelor optice cu imagini termice cu infraroșu este mult mai mare, Deci, dificultatea procesului său de măcinare și a orelor de lucru sunt mult mai mari decât cea a luminii vizibile. Deși atât GE cât și SI sunt materiale dure, dar și foarte fragil. Acest lucru îi face predispuși la rupere în timpul proceselor de producție și procesare, ceea ce duce la o scădere a randamentului. Prin urmare, Sunt plasate cerințe stricte pe tehnicile de procesare; În plus, Costul pe gram al acestor materiale este relativ ridicat, Făcând procesarea să riscă semnificativă.
Proprietate
1.greu
2.fragil
3.Materialul are un cost ridicat
Testul de duritate Knop este deosebit de potrivit pentru testarea materialelor dure și fragile. Poate fi, de asemenea, utilizat pentru a determina adâncimea efectivă a straturilor de întărire a suprafeței. Se aplică pentru testarea durității pieselor mici, zone mici, Materiale subțiri, fire fine, duritate în apropierea marginilor lamei, Placarea straturilor, și materiale dentare.
Material comun
Material GE
GE este un material extrem de important pentru lentilele optice cu infraroșu, Dar datorită deficitului său pe pământ și a prețului ridicat, Multe companii adoptă treptat alte materiale optice cu infraroșu cu costuri reduse la scară largă. Odată cu dezvoltarea industriei infraroșii, Cererea de materiale optice cu infraroșu se extinde, Iar cercetarea și dezvoltarea și producția de materiale optice cu infraroșu au devenit factori cheie de îngrijorare pentru multe companii specializate.
Simbolul chimic al germaniului: Ge, este un metaloid alb-cenușiu, lucios, greu, aparținând familiei de carbon, și are proprietăți non-metalice evidente. GE are proprietăți chimice stabile și nu reacționează cu aerul sau vaporii de apă la temperatura camerei.
GE Glass are o performanță bună de transmisie a luminii la 2-16um. Prin depunerea acoperirilor optice pe GE Glass, Transmiterea sa poate fi semnificativ crescută, reducând în același timp reflectivitatea pe suprafața sticlei. Cu toate acestea, GEL -ul GE nu poate transmite lumină în intervalul de lungime de undă a luminii vizibile.
GE are un conținut de aproximativ 0.0007% în crusta pământului, făcându -l unul dintre cele mai dispersate elemente din crustă. Există puține minereuri de germaniu concentrate. O cantitate semnificativă de GE există în diverse minereuri de silicat metalic, minereuri de sulfură, și diferite tipuri de cărbune sub formă dispersată; anumite cupru, fier, Minereurile de sulfură și minereurile de argint conțin și GE; Urmele de GE pot fi găsite în stânci, soluri, și apă de izvor; Cantități limitate de G sunt prezente în multe plante. GE este utilizat pe scară largă în câmpurile electronice, optică, Industria chimică, Biomedicină, energie, și alte industrii de înaltă tehnologie.
Ca material infraroșu, GE poate fi utilizat în Ranges Lwir și Mwir. În gama lwir, este lentila pozitivă în lentila dubletă achromatică; în timp ce se află în mwir, este lentila negativă în lentila dubletă achromatică. Acest lucru se datorează diferenței în caracteristicile sale de dispersie în cele două intervale de lungime de undă. În gama Mwir, GE este foarte aproape de banda sa de absorbție scăzută, rezultând schimbări rapide în indicele său de refracție și dispersie semnificativă. Acest lucru îl face potrivit ca element de putere negativă într -un obiectiv dublet achromatic.
GE este un material cristalin care poate fi produs sub formă de cristale unice sau policristale. În funcție de procesul de creștere, GE cu un singur cristal este mai scump decât GE policristalin. Indicele de refracție al GE policristalin nu este suficient de uniform, în primul rând din cauza impurităților la limitele cerealelor, care poate afecta calitatea imaginii pe FPA. Prin urmare, este preferat un singur cristal GE. La temperaturi ridicate, Materialul GE devine absorbant, iar raportul său de transmisie se apropie de zero la 200 ° C.
GE are o duritate ridicată de butoi și este adesea folosită în sisteme cu infraroșu care necesită intensitate mare. Datorită indicelui de refracție ridicat, Acoperirile anti-reflecție sunt adesea aplicate la GE, cu intervale de lungime de undă utilizate frecvent 3-12 μm sau 8-12 μm. Transmiterea GE scade odată cu creșterea temperaturii, și strict vorbind, Temperatura sa optimă de funcționare este mai jos 100 grade Celsius. Când este aplicat unui sistem sensibil la cerințele de greutate, Proiectanții ar trebui să ia în considerare caracteristicile de înaltă densitate ale GE. Raportul dintre dimensiunea lentilelor și grosime ar trebui să respecte proporțiile de procesare, În timp ce greutatea ar trebui să îndeplinească cerințele de proiectare.
Coeficientul de temperatură al indicelui de refracție (DN/DT) este utilizat pentru a măsura modificarea indicelui de refracție cu temperatura. Pentru majoritatea materialelor cu infraroșu, DN/DT este mai multe ordine de mărime mai mare decât cea a sticlei vizibile ușoare, rezultând o schimbare semnificativă a indicelui de refracție. Densitatea unei substanțe este aproape întotdeauna invers proporțională cu temperatura, ceea ce înseamnă că densitatea scade pe măsură ce temperatura crește. Prin urmare, Indicele de refracție scade odată cu creșterea temperaturii.
DN/DT de GE este de 0,000369c, În timp ce DN/dt de sticlă obișnuită este de 0,000360c. Acest lucru poate provoca o schimbare focală semnificativă cu variații de temperatură, Adesea necesitând o anumită formă de tehnică de atermalizare.
Material
SI este un material cristalin care este similar cu GE. Si cu un singur cristal este un material inert chimic, cu duritate ridicată și insolubilitate în apă.
Are o performanță bună de transmisie a luminii atât în intervalul de lungime de undă de 1,2-7 μm, cât și în intervalul de lungime de undă cu infraroșu îndepărtat de 30-300 μm, care este o caracteristică unică care nu se găsește în alte materiale infraroșii.
Si unic-cristal este utilizat în mod obișnuit ca substrat pentru ferestre optice cu infraroșu de 3-5 μm și filtre optice. Datorită conductivității sale termice bune și a densității mici, este adesea utilizat în producerea de oglinzi laser și ocazii sensibile la volum și greutate.
Indicele de refracție al Si este puțin mai mic decât cel al GE, Dar este încă suficient de mare pentru controlul aberațiilor. În plus, SI are o dispersie relativ scăzută. Si poate fi diamant întors.
Unul dintre dezavantajele siliciului și alte materiale cristaline este că sunt fragile și fragile.
Zns
ZNS este un material inert din punct de vedere chimic, cu caracteristicile de puritate ridicată, insolubil în apă, densitate moderată, și procesare ușoară. Este un material utilizat frecvent în benzile Mwir și Lwir.
ZNS este un material cu o bună uniformitate și consistență a indexului de refracție, și are o performanță bună de transmisie a imaginii în 8-12 μm bandă, Dar începe să se absoarbă parțial după 10 μm. Materialul are, de asemenea, o transmisie ridicată în mijlocul infraroșilor, Dar absorbția și împrăștierea cresc pe măsură ce lungimile de undă devin mai scurte. Comparativ cu ZnSE, ZNS are o duritate ridicată, de două ori rezistența la fractură a Znse, și o rezistență puternică la medii dure.
ZNS este, în general, galben de rugină și translucid luminii vizibile. ZN -urile realizate prin presare fierbinte poate fi transparentă la lumina vizibilă. ZN -urile transparente pot fi utilizate pentru fabricarea ferestrelor și lentilelor multispectrale de la benzi vizibile la lwir.
ZNS este un material transparent transparent în infraroșu. Are o transmisie stabilă în banda infraroșu și are proprietăți optice excelente, și este unul dintre principalele materiale pentru fabricarea ferestrelor cu infraroșu. În procesul de fabricație în infraroșu, ZN -urile pot fi utilizate prin tehnici de depunere a filmului subțire pentru a -și crește efectul de reflecție în infraroșu. Materialele ZNS sunt utilizate pe scară largă la fabricarea senzorilor infraroșii, lentile optice, Imagini termice, FASTRURI ȘI COMPONENTE OPTICE INFRATE.
Znse
ZNSE este similar cu ZNS în multe privințe. Indicele său de refracție este puțin mai mare decât cel al Zn -urilor, iar structura sa nu este la fel de puternică ca Zn -urile. Prin urmare, Un strat subțire de ZNS este uneori depus pe un substrat ZnSE gros din motive de durabilitate a mediului din motive. Comparativ cu ZnS, Cel mai semnificativ avantaj al ZNSE este coeficientul său de absorbție extrem de mic.
ZNSE este un material de film reflectant în infraroșu utilizat frecvent, iar intervalul său de lungime de undă de reflecție este 2-14 μm. Are avantajele unei transmisii ridicate, Proces de pregătire simplă, Rezistență bună la coroziune și rezistență la uzură. Filmul ZNSE poate fi utilizat și cu alte tipuri de materiale cu lentile cu infraroșu pentru a crește efectul reflecției în infraroșu. Lentilele ZNSE sunt utilizate în senzorii infraroșii, Imagini termice, și diverse sisteme de control infraroșu.
Deoarece ZNSE are un coeficient de absorbție scăzut și un coeficient de expansiune termică ridicat, Este de obicei utilizat ca material de bază al reflectoarelor și al despărțitorilor de fascicul. Cu toate acestea, Deoarece ZNSE este relativ moale (Duritatea knopului 120) și ușor de zgâriat, nu este recomandat să fie utilizat în medii dure. Acordați atenție forței uniforme atunci când dețineți și curățați, Și cel mai bine este să purtați pătuțuri sau mănuși.
Fluorură
MGF2
MGF2 este, de asemenea, un material cristalin. Materialul său cristalin transmite banda spectrală de la UV la Mwir. MGF2 poate fi produs prin creșterea cristalului sau “presare la cald”, rezultând un material sticlos lăptos. Se transmite bine în banda Mwir, Dar s -ar putea să existe o împrăștiere nedorită, provocând pierderea contrastului și a luminii rătăcite în afara axei.
CUF2
CUF2 este un material comun cu absorbție în infraroșu. Poate absorbi banda infraroșu de 2-14μm, și poate reduce transmitența în regiunea spectrului vizibil în același timp. Prin urmare, Filtrele cu infraroșu realizate din CUF2 pot fi utilizate în sisteme anti-glare și imagistică termică pentru a filtra interferența vizibilă de lumină și infraroșu pentru a obține rezultate mai bune de detectare a infraroșilor. Materialele CUF2 pot fi utilizate și în lentile optice și ferestre cu infraroșu și alte câmpuri.
Caf2
CAF2 are o transmisie ridicată între ultraviolete și mijlocul infraroșilor (250NM ~ 7μm), Deci este utilizat pe scară largă la fabricarea de prisme, ferestre și lentile, etc. În unele aplicații cu o gamă spectrală largă, Poate fi utilizat direct fără acoperire. În special, are o absorbție scăzută și un prag ridicat laser, care este foarte potrivit pentru sistemul optic cu laser excimer.
Baf2
Gama de transmisie ușoară a cristalului BAF2 este largă, iar transmiterea luminii este bună în intervalul lungimii de undă de 0,13μm ~ 14μm. Proprietățile unui singur cristal și policristalin sunt practic aceleași, iar materialul este dificil de produs un singur cristal, Deci, prețul unui singur cristal este de două ori mai mare decât al policristalinei. BAF2 Crystal este un material ideal pentru realizarea componentelor optice, cum ar fi diverse ferestre optice, prisme și lentile. Poate fi utilizat în ferestrele cabinetului de distribuție a energiei cu infraroșu, Ferestre de analiză a gazelor Fourier, Detectarea petrolului și a gazelor, Lasere de mare putere, Instrumente optice, etc.
Safir
Compoziția safirului este oxidul de aluminiu, care este albastru datorită urmelor de titan (Ti4 +) sau fier (Fe2+). De fapt, Corundul de calitate bijuterie în natură se numește safir, cu excepția celui roșu numit Ruby, și alte culori, cum ar fi albastru, albastru deschis, verde, galben, gri, incolor, etc.
Sapphire este un material extrem de dur. Transmite lumină de la UV profund la mwir. O proprietate unică a Sapphire este emisivitatea termică foarte scăzută la temperaturi ridicate. Aceasta înseamnă că la temperaturi ridicate, materialul emite mai puține radiații termice decât alte materiale. Sapphire poate fi folosit pentru a face ferestre cavității care rezistă la temperaturi ridicate și sunt potrivite pentru trecerea ferestrelor în banda infraroșu.
Principalul dezavantaj al Sapphire este că duritatea sa îngreunează procesarea optică. Un alt material similar se numește spinel. Spinel este similar în efect de safir presat la cald și poate fi utilizat în locul safirului. Stone Spinel are, de asemenea, o dispersie ridicată.
Câmpurile de aplicare ale Sapphire implică în principal materiale de substrat LED, Electronică de consum și aplicații militare. Este un material important pentru a sprijini dezvoltarea conservării energiei, Protecția mediului, Tehnologia informației de nouă generație, vehicule energetice noi și alte industrii.