Ien artikel om te begripen: Wêrom't Chalcogenide glês it ûnferfangbere kearnmateriaal is foar optyske filters foar midden- oant fier-ynfraread

Freegje in ynfraread optyske yngenieur wat it lestichste materiaalseleksjeprobleem is yn 'e midden- oant fier-ynfraread band, en jo sille wierskynlik itselde antwurd krije: it finen fan in materiaal dat tagelyk tige transparant is yn it midden- oant fier-ynfraread, meganysk robuust genôch, en yn steat is om echte wurkomjouwings te oerlibjen - is ekstreem lestich.

Germanium is goed, mar djoer en beheind yn 'e bân. Fluoridekristallen hawwe in breed transmissieberik, mar se binne ekstreem hygroskopysk en begjinne sels yn wat fochtige omstannichheden op te lossen. Silisium prestearret ridlik goed yn it midden-ynfraread, mar syn transmissie begjint merkber te sakjen boppe 8μm en wurdt ûngeskikt foar langere fier-ynfrareade golflingten.

Chalcogenideglês is ien fan 'e pear systemyske oplossingen foar dit seleksjedilemma.

Wat is Chalcogenide-glês, en wêrom docht it útblinke yn it midden- oant fier-ynfraread?

Chalcogenideglês is in amorf glêsmateriaal dat benammen gearstald is út Groep VI-eleminten - swevel (S), selenium (Se) en tellurium (Te). Typyske gearstallingen omfetsje As-S, As-Se, Ge-Sb-Se, Ge-As-Se-Te, en ferskate oare formulearringen.

De fûnemintele reden foar syn poerbêste transmissie yn it midden- oant fier-ynfraread leit yn 'e relatyf lege bânenerzjy fan syn gemyske biningen.

Ynfrareadtransmissie wurdt bepaald troch de fonon-ôfsnijfrekwinsje fan it materiaal - de trillingsfrekwinsje fan 'e gemyske biningen tusken atomen bepaalt de absorptionsrâne foar ynfraread ljocht. Legere bânenerzjy en hegere atoommassa resultearje yn legere fononfrekwinsjes, wêrtroch it materiaal langere ynfrareadgolflingten kin trochstjoere.

Kalkogen-eleminten hawwe hege atoommassa's. As se gemyske bannen foarmje mei arseen, germanium en oare eleminten, binne de bânenerzjy's leech, en kin de fonon-ôfsnijfrekwinsje fierder gean as 10 μm of sels langer. Dit stelt kalkogenideglês yn steat om in hege transmittânsje te behâlden oer it heule lange-weach ynfrareadfinster fan 8-14 μm en fierder. Yn tsjinstelling hawwe oksideglês lykas SiO₂ hege Si-O-bânenerzjy, mei fonon-ôfsnijfrekwinsjes om de 4-5 μm hinne, wêrtroch't se folslein ûntrochsichtich binne yn it lange-weach ynfraread - dat is krekt wêrom't jo neat kinne sjen troch gewoan glês mei in termyske ôfbylding.

Ferskillende formulearringen fan chalcogenideglês hawwe ferskillende transmissieberiken. Systemen op basis fan swevel (bygelyks As₂S₃) hawwe in transmissiefinster fan sawat 0,6 μm oant 11 μm. Systemen op basis fan selenium (bygelyks As₂Se₃) kinne fierder gean as 15 μm. Systemen op basis fan tellurium hawwe in noch bredere transmissie, dy't boppe de 20 μm komt. Dizze ôfstimmberens makket it mooglik foar chalcogenideglês om meardere tapassingsbannen te dekken - fan middengolf oant langegolf en sels tige langegolf ynfraread - en biedt folle gruttere fleksibiliteit as elk ienkristallijn materiaal.

Fergeliking mei Germanium: Elk hat syn sterke punten, mar Chalcogenide Glass biedt unike ûnferfangberens

Germanium is it meast brûkte materiaal yn optyske apparaten foar midden- oant fier-ynfraread. De brekingsyndeks by 8–14 μm is sawat 4.0, wat in poerbêste ljochtsammelingsmooglikheid biedt, wêrtroch't it de mainstream kar is foar termyske ôfbyldingslenzen.

Germanium hat lykwols trije wichtige beheiningen:

Earst, priisvolatiliteit. Germanium is in seldsum metaal mei in tige konsintrearre wrâldwide oanfier. Beynfloede troch eksportbelied en downstreamfraach kin de priis binnen in pear jier ferdûbelje of halvearje, wat wichtige risiko's foar de oanfierketen mei him bringt.

Twadde, beheinde hurdens. Germanium hat in Vickers-hurdens fan sawat 780HV. Yn rûge omjouwings mei sân, stof of rein is it oerflak gefoelich foar skuring en krassen, wêrtroch't de lange libbensdoer as finster- of filtersubstraat beheind wurdt yn ferliking mei hurdere materialen.

Tredde, in eindige oerdrachtberik. It transmissiefinster fan germanium spant sawat 2–15 μm, mei in transmissie dy't merkber sakket boppe 15 μm.

Chalcogenideglês prestearret oars oer dizze trije diminsjes, mar it foardiel yn transmissieberik is struktureel - foar tapassingen dy't in dekking nedich binne boppe 12 μm yn it heul lange-weach ynfraread, is chalcogenideglês ien fan 'e pear praktyske karren. Derneist kin chalcogenideglês, as in amorf materiaal, massaal produsearre wurde yn komplekse oerflakprofilen troch foarmjouwingsprosessen, mei produksjekosten leger as presyzjebewerking fan germanium, wêrtroch it tige geskikt is foar grutskalige sivile tapassingen.

DLC-coating: it oanpakken fan it hurdheidstekoart fan kalkogenideglês

Chalcogenideglês hat in opmerklike meganyske swakte: syn hurdens is leech, typysk yn it berik fan 100–200HV, fier ûnder dy fan germanium (780HV) en silisium (1000HV). In ûnbeklaaid chalcogenideglêsoerflak mist foldwaande slijtvastheid yn bûtenomjouwings mei sân en stof, of yn yndustriële omjouwings dy't faak skjinmeitsjen fereaskje - wat syn libbensdoer yn rûge omstannichheden beheint.

DLC (Diamond-Like Carbon) coating is de meast folwoeksen technyske oplossing foar dit probleem.

DLC is in amorfe koalstoffilm mei in Vickers-hurdens dy't typysk farieart fan 1500 oant 3000HV, in lege wriuwingskoëffisjint (sawat 0,05–0,15 yn droege omstannichheden), en goede transmittânsje yn 'e midden- oant fier-ynfrareade band. As it ôfset wurdt op chalcogenide glêzen oerflakken, ferbetteret it de substraatwjerstân tsjin slijtage, krassen en korrosje signifikant, wylst de ynfloed op ynfraread-transmittânsje beheind wurdt ta binnen 1-2 persintaazjepunten.

De betsjutting fan dizze kombinaasje is dat chalcogenideglês breedbân-mid- oant fier-ynfraread-oerdracht leveret, wylst DLC meganyske beskerming biedt. Tegearre yntegrearje se twa eigenskippen dy't selden tagelyk berikt wurde yn ien materiaal - "breedbân-oerdracht" en "miljeu-duorsumens" - yn ien optysk elemint.

MULTI IR hat ûnôfhinklik DLC-coated chalcogenide glêsfilters ûntwikkele, mei prosessen dy't meardere substraatsystemen omfetsje, ynklusyf As-S, As-Se, en Ge-Sb-Se. De adhesion en uniformiteit fan 'e DLC-films binne spesifyk optimalisearre foar dizze substraten. De termyske útwreidingskoëffisjint-oerienkomst tusken ferskate chalcogenide glêssubstraten en de DLC-film fariëarret signifikant, wat direkt ynfloed hat op 'e adhesionstabiliteit fan' e DLC-laach - dit is it technysk meast útdaagjende aspekt fan DLC-coating op chalcogenide glês, en it lestichste diel om te kontrolearjen foar produksjekonsistinsje. Op it stuit wurde de DLC-coated chalcogenide glêsprodukten fan MULTI IR ferstjoerd yn tapassingen lykas militêre ynfrareadfinsters, yndustriële termyske ôfbylding, en automotive lange-weach ynfrareadsystemen.

Wichtige seleksjekritearia foar kalkogenide glêsfilters

Seleksje op applikaasjenivo fereasket typysk it befêstigjen fan trije dingen:

1. Easken foar de wurkingsbân. Ferskillende formulearrings fan chalcogenideglês hawwe ferskillende transmissiefinsters. Foar tapassingen yn 'e 8-12μm-band binne As-Se-systemen oer it algemien genôch. Foar behoeften dy't fierder geane as 14μm binne formulearrings mei tellurium of in heger seleniumgehalte fereaske. As de substraatformulering ferkeard selektearre is en de transmissie net oan 'e spesifikaasjes foldocht, kin gjin folgjende coatingproses dit kompensearje.

2. Easken foar de meganyske omjouwing. Foar fêste binnenynstallaasjes kinne ûncoated chalcogenide glêssubstraten brûkt wurde, wêrby't DLC-coating ekstra kosten feroarsaket. Foar bûten-, auto-, loft- of marine-tapassingen mei sân, stof, rein of trillingen is DLC-coating essensjeel. De wurkomjouwing bepaalt oft coating nedich is, lykas de dikte- en hurdensspesifikaasjes fan 'e DLC-laach.

3. Ofwaging tusken transmittânsje en blokkearjen. De trochstjoering fan chalcogenide glêsfilters wurdt beynfloede troch sawol substraatabsorpsje as oerflakrefleksje. Antireflektearjende coatings kinne de pyk trochstjoering signifikant ferbetterje, mar har ûntwerp moat tegearre mei de optyske skaaimerken fan 'e DLC-laach wurde beskôge - se kinne net ûnôfhinklik optimalisearre wurde.

Fan detektorfinsters yn militêre termyske ôfbyldingssystemen oant filterfront-ends yn sivile gasanalysators, de brede tapassingsgebiet fan chalcogenideglês yn it midden- oant fier-ynfraread fjild reflektearret de unike fysike eigenskippen fan dit materiaal: heul pear materialen kinne tagelyk in hege transmittânsje, ferwurkberens en in ridlike mjitte fan kostenkontrôle behâlde oer it heule finster fan 8-14 μm.

Dit is net om't nimmen nei alternativen socht hat - it is om't molekulêre natuerkunde hjir in hege drompel stelt, en chalcogenideglês oer de drompel komt.

Ofbyldings generearre troch AI

MULTI-IR, in spesjalisearre en ferfine ûndernimming op nasjonaal nivo "Lyts Reus", mei mear as 10.000 soarten ynfrareadgefoelige komponinten op foarried, dy't wrâldwiid yn 'e top 3 heart yn wiidweidige sterkte, en de liedende ûntwerper fan 'e yndustrystandert foar ynfrareadfilters.

Webside: www.mirhz.com | Globale side: www.miroptech.com