Фронир: Оптоэлектронная продукция
Обзор
Инфракрасные линзы относятся к линзам, используемым для отражения, преломлять, и передают инфракрасный свет. Он использует уникальные физические свойства для реализации контроля инфракрасного света., поэтому это имеет большое значение в области инфракрасной оптики. Из-за проблемы пропускания, существует лишь несколько материалов, доступных для использования в инфракрасном диапазоне длин волн., такой как Си, Ге, ZnSe, ZnS, и MgF2.
В целом, Твердость по Кнупу стекла видимого света находится между 300-700. Чем тверже материал, тем больше времени требуется на шлифовку и полировку оптической линзы. Среди стеклянных материалов, обычно используемых в области инфракрасного тепловидения, твердость Ge 780 , в то время как твердость Si достигла 1150. По сравнению с видимым светом, твердость инфракрасной тепловизионной оптической линзы намного выше, поэтому сложность процесса его измельчения и время работы намного больше, чем у видимого света.. Хотя и Ge, и Si — твердые материалы., но и очень хрупкий. Это делает их склонными к поломке в процессе производства и обработки., что приводит к снижению урожайности. Поэтому, к технологии обработки предъявляются строгие требования; кроме того, стоимость грамма этих материалов относительно высока, делая риски обработки значительными.
Свойство
1.жесткий
2.хрупкий
3.материал имеет высокую стоимость
Тест на твердость по Кнупу особенно подходит для испытаний твердых и хрупких материалов.. Его также можно использовать для определения эффективной глубины слоев поверхностной упрочнения.. Он применим для проверки твердости мелких деталей., небольшие площади, тонкие материалы, тонкие провода, твердость вблизи кромок лезвия, слои покрытия, и стоматологические материалы.
общий материал
Ge материал
Ge является чрезвычайно важным материалом для инфракрасных оптических линз., но из-за его редкости на земле и высокой цены, многие компании постепенно внедряют в больших масштабах другие недорогие инфракрасные оптические материалы.. С развитием инфракрасной промышленности, спрос на инфракрасные оптические материалы растет, а исследования, разработки и производство инфракрасных оптических материалов стали ключевыми факторами беспокойства для многих специализированных компаний..
Химический символ германия: Ге, представляет собой серовато-белый металлоид, блестящий, жесткий, принадлежащий к семейству углеродов, и имеет очевидные неметаллические свойства. Ge имеет стабильные химические свойства и не вступает в реакцию с воздухом или водяным паром при комнатной температуре..
Ge стекло имеет хорошие характеристики светопропускания при 2-16 мкм.. Путем нанесения оптических покрытий на германиевое стекло., его коэффициент пропускания можно значительно увеличить при одновременном снижении отражательной способности поверхности стекла.. Однако, Ge-стекло не может передавать свет в видимом диапазоне длин волн..
Ge имеет содержание примерно 0.0007% в земной коре, что делает его одним из наиболее рассеянных элементов в земной коре.. Обогащенных германиевых руд мало.. Значительное количество Ge присутствует в различных металлосиликатных рудах., сульфидные руды, и различные виды угля в дисперсном виде; определенная медь, железо, сульфидные руды и серебряные руды также содержат Ge.; Следовые количества Ge можно найти в горных породах., почвы, и родниковая вода; ограниченные количества Ge присутствуют во многих растениях. Ge широко используется в области электроники., оптика, химическая индустрия, биомедицина, энергия, и другие высокотехнологичные отрасли.
В качестве инфракрасного материала, Ge можно использовать в диапазонах LWIR и MWIR.. В диапазоне LWIR, это положительная линза ахроматической дублетной линзы.; находясь в МВИР, это отрицательная линза ахроматической дублетной линзы.. Это связано с различием его дисперсионных характеристик в двух диапазонах длин волн.. В диапазоне МВИР, Ge очень близок к своей полосе низкого поглощения., что приводит к быстрым изменениям его показателя преломления и значительной дисперсии.. Это делает его пригодным в качестве отрицательного оптического элемента в ахроматических дублетных линзах..
Ge — кристаллический материал, который может быть получен в виде монокристаллов или поликристаллов.. В зависимости от процесса роста, Монокристаллический Ge дороже поликристаллического Ge.. Показатель преломления поликристаллического Ge недостаточно однороден., в первую очередь из-за примесей на границах зерен, что может повлиять на качество изображения на ФПА. Поэтому, монокристалл Ge предпочтителен. При высоких температурах, Ge материал становится поглощающим, а его коэффициент передачи приближается к нулю при 200°C..
Ge имеет высокую твердость по Кнупу и часто используется в инфракрасных системах, требующих высокой интенсивности.. Благодаря высокому показателю преломления, на Ge часто наносят просветляющие покрытия., с обычно используемыми диапазонами длин волн 3-12 мкм или 8-12 мкм. Пропускание Ge уменьшается с повышением температуры., и, строго говоря, его оптимальная рабочая температура ниже 100 градусов Цельсия. Когда он применяется к системе, чувствительной к требованиям по весу, проектировщикам следует учитывать характеристики Ge с высокой плотностью. Соотношение размера линзы и ее толщины должно соответствовать пропорциям обработки., при этом вес должен соответствовать проектным требованиям.
Температурный коэффициент показателя преломления (дн/дТ) используется для измерения изменения показателя преломления с температурой. Для большинства инфракрасных материалов, dn/dT на несколько порядков выше, чем у стекла видимого света., что приводит к значительному изменению показателя преломления. Плотность вещества почти всегда обратно пропорциональна температуре., Это означает, что плотность уменьшается с повышением температуры.. Поэтому, показатель преломления уменьшается с повышением температуры.
dn/dT Ge составляет 0,000369C., тогда как dn/dT обычного стекла составляет 0,000360C.. Это может вызвать значительное смещение фокуса при изменении температуры., часто требуется какая-либо техника атермализации.
Si материал
Si — кристаллический материал, похожий на Ge.. Монокристаллический кремний — химически инертный материал, обладающий высокой твердостью и нерастворимостью в воде..
Он имеет хорошие характеристики светопропускания как в диапазоне длин волн 1,2–7 мкм, так и в дальнем инфракрасном диапазоне длин волн 30–300 мкм., это уникальная характеристика, которой нет у других инфракрасных материалов..
Монокристалл Si обычно используется в качестве подложки для средневолновых инфракрасных оптических окон и оптических фильтров 3–5 мкм.. Благодаря хорошей теплопроводности и низкой плотности, он часто используется при производстве лазерных зеркал и в случаях, чувствительных к объему и весу..
Показатель преломления Si немного ниже, чем у Ge., но он все еще достаточно высок для контроля аберраций. Кроме того, Si имеет относительно низкую дисперсию. Si можно превратить в алмаз.
Одним из недостатков кремния и некоторых других кристаллических материалов является то, что они хрупкие и хрупкие..
ZnS
ZnS — химически инертный материал с характеристиками высокой чистоты., нерастворим в воде, умеренная плотность, и легкая обработка. Это материал, обычно используемый в диапазонах MWIR и LWIR..
ZnS — материал с хорошей однородностью и стабильностью показателя преломления., и имеет хорошие характеристики передачи изображения в 8-12 мкм диапазон, но он начинает частично впитываться после 10 мкм. Материал также имеет высокий коэффициент пропускания в среднем инфракрасном диапазоне., но поглощение и рассеяние увеличиваются по мере того, как длины волн становятся короче.. По сравнению с ZnSe, ZnS имеет высокую твердость., в два раза выше прочность на излом, чем у ZnSe, и сильная устойчивость к суровым условиям окружающей среды.
ZnS обычно имеет ржаво-желтый цвет и полупрозрачен для видимого света.. ZnS, изготовленный методом горячего прессования, может быть прозрачным для видимого света.. Прозрачный ZnS можно использовать для изготовления мультиспектральных окон и линз от видимого до LWIR диапазонов..
ZnS — прозрачный для инфракрасного излучения материал.. Он имеет стабильный коэффициент пропускания в инфракрасном диапазоне и превосходные оптические свойства., и является одним из основных материалов для изготовления инфракрасных окон.. В процессе инфракрасного производства, ZnS может использоваться методами осаждения тонких пленок для увеличения эффекта отражения инфракрасного излучения.. Материалы ZnS широко используются при производстве инфракрасных датчиков., оптические линзы, тепловизоры, обтекатели и инфракрасные оптические компоненты.
ZnSe
ZnSe во многом похож на ZnS.. Его показатель преломления немного выше, чем у ZnS., и его структура не такая прочная, как у ZnS. Поэтому, тонкий слой ZnS иногда наносится на толстую подложку ZnSe из соображений экологической устойчивости.. По сравнению с ZnS, Самым значительным преимуществом ZnSe является чрезвычайно малый коэффициент поглощения..
ZnSe — широко используемый пленочный материал, отражающий инфракрасное излучение., а диапазон длин волн его отражения равен 2-14 мкм. Он имеет преимущества высокой пропускаемости, простой процесс приготовления, хорошая коррозионная стойкость и износостойкость. Пленка ZnSe также может использоваться с другими типами материалов инфракрасных линз для усиления эффекта отражения инфракрасного излучения.. Линзы ZnSe используются в инфракрасных датчиках., тепловизоры, и различные инфракрасные системы управления.
Поскольку ZnSe имеет низкий коэффициент поглощения и высокий коэффициент теплового расширения., обычно используется в качестве основного материала отражателей и светоделителей.. Однако, поскольку ZnSe относительно мягкий (Твердость по Кнупу 120) и легко поцарапать, не рекомендуется использовать в суровых условиях. Обратите внимание на равномерную силу при удержании и чистке., и лучше всего носить напальчники или перчатки.
фторид
MgF2
MgF2 также является кристаллическим материалом.. Его кристаллический материал передает спектральный диапазон от УФ до СВИК.. MgF2 можно получить выращиванием кристаллов или “горячее прессование”, в результате получается молочно-стеклянный материал. Он хорошо передает в диапазоне MWIR., но может быть нежелательный разброс, вызывая потерю контраста и внеосевой рассеянный свет.
CuF2
CuF2 — распространенный материал, поглощающий инфракрасное излучение.. Он может поглощать инфракрасный диапазон 2-14 мкм., и может одновременно уменьшить коэффициент пропускания в видимой области спектра. Поэтому, инфракрасные фильтры из CuF2 можно использовать в антибликовых и тепловизионных системах для фильтрации видимого света и инфракрасных помех для достижения лучших результатов инфракрасного обнаружения.. Материалы CuF2 также можно использовать в оптических линзах, инфракрасных окнах и других областях..
СаF2
CaF2 имеет высокий коэффициент пропускания между ультрафиолетом и средним инфракрасным диапазоном. (250нм~7 мкм), поэтому его широко используют при изготовлении призм, окна и линзы, и т. д.. В некоторых приложениях с широким спектральным диапазоном, его можно использовать напрямую без покрытия. В частности, имеет низкое поглощение и высокий лазерный порог, который очень подходит для эксимерной лазерной оптической системы.
БаФ2
Диапазон светопропускания кристалла BaF2 широк., и коэффициент пропускания света хороший в диапазоне длин волн 0,13~14 мкм.. Свойства монокристалла и поликристалла в основном одинаковы., и материал трудно произвести монокристалл, поэтому цена монокристалла в два раза выше, чем у поликристалла.. Кристалл BaF2 — идеальный материал для изготовления оптических компонентов, таких как различные оптические окна., призмы и линзы. Его можно использовать в окнах шкафов распределения инфракрасной энергии., Окна газового анализа Фурье, обнаружение нефти и газа, лазеры высокой мощности, оптические инструменты, и т. д..
Сапфир
В состав сапфира входит оксид алюминия., который имеет синий цвет из-за микроэлемента титана (Ти4+) или железо (Fe2+). Фактически, Корунд ювелирного качества в природе называется сапфиром, за исключением красного, называемого рубином., и другие цвета, такие как синий, светло-синий, зеленый, желтый, серый, бесцветный, и т. д..
Сапфир – чрезвычайно твердый материал.. Он передает свет от глубокого УФ до MWIR.. Уникальным свойством сапфира является его очень низкий коэффициент теплоизлучения при высоких температурах.. Это означает, что при высоких температурах материал излучает меньше теплового излучения, чем другие материалы.. Сапфир можно использовать для изготовления полых окон, выдерживающих высокие температуры и пригодных для пропускания окон в инфракрасном диапазоне..
Основным недостатком сапфира является то, что его твердость затрудняет оптическую обработку.. Другой подобный материал называется шпинель.. Шпинель по своему действию аналогична сапфиру горячего прессования и может использоваться вместо сапфира.. Шпинель также имеет высокую дисперсию..
Области применения сапфира в основном связаны с материалами подложек светодиодов., бытовая электроника и военное применение. Это важный материал для поддержки развития энергосбережения., защита окружающей среды, информационные технологии нового поколения, транспортные средства на новых источниках энергии и другие отрасли промышленности.