열 적외선 재료는 무엇입니까?

November 04, 2023

열 적외선 재료 영상화는 전형적으로 3-5 μm에서의 중간 적외선 (MWIR) 이미징 및 8-10 μm에서의 원거리 적외선 (LWIR) 이미징을 나타냅니다. 이 밴드에서는 가시 광선보다는 열원에 중점을 둡니다. 비파괴 테스트, 장비 과열 또는 열 손실의 위치를 포착 할 수있는 적외선 카메라, 의료 분야에서 측정 할 수있는 국소 표면 온도의 차이, 신속하게 식별 할 수있는 적외선 카메라와 같은 열 적외선 영상의 다양한 응용이 있습니다. 원자력 발전소의 냉각 시스템의 열 누출 지점 및 안전 보호.

가시 광선 시스템에 사용할 수있는 많은 유형의 유리가 있지만 MWIR 및 LWIR 대역에서는 매우 제한된 수의 재료 만 효과적으로 사용할 수 있습니다. 그림 18.107은 일반적으로 사용되는 적외선 투과 물질의 투과율을 보여줍니다. 이들 데이터는 표면의 반사 손실을 포함하므로 효율적인 반사 방송 필름을 적용한 후 상대적으로 높은 투과율을 초래한다. MWIR 및 LWIR 대역에서 매우 제한된 유형의 유리 물질 만 효과적으로 사용될 수 있습니다. 표 18.9는 일반적으로 사용되는 열 적외선 광학 재료와 주요 특성을 나열합니다. ABBE 상수 V는 (N1 λ-1) /(N1 λ-NH λ)로 정의되며, 방정식에서 중심 파장에서 NC λ 굴절률, N1 λ는 짧은 파장 내화 지수, NH λ는 굴절률입니다. 긴 파장.

일반적으로 사용되는 열 적외선 재료가 여러 개 있습니다.

게르마늄은 가장 일반적인 적외선 물질이며 LWIR 및 MWIR 밴드에서 사용할 수 있습니다. LWIR 밴드에서는 아크라마 듀얼 렌즈의 "크라운 플레이트"또는 포지티브 렌즈입니다. MWIR에서는 아크 라틱 이중 렌즈의 "부싯돌"또는 네거티브 렌즈입니다. 이는 두 밴드 간의 분산 특성의 차이 때문입니다. MWIR 대역에서 게르마늄은 낮은 흡수 밴드에 매우 가깝기 때문에 굴절률이 빠르게 변해 상당한 분산이 발생합니다. 이로 인해 Achromatic Double Lense에서 음의 전력 구성 요소로 적합합니다.

(1) 게르마늄 재료 :

게르마늄은 가장 일반적인 적외선 물질이며 LWIR 및 MWIR 밴드에서 사용할 수 있습니다. LWIR 밴드에서는 아크라마 듀얼 렌즈의 "크라운 플레이트"또는 포지티브 렌즈입니다. MWIR에서는 아크 라틱 이중 렌즈의 "부싯돌"또는 네거티브 렌즈입니다. 이는 두 밴드 간의 분산 특성의 차이 때문입니다. MWIR 대역에서 게르마늄은 낮은 흡수 밴드에 매우 가깝기 때문에 굴절률이 빠르게 변해 상당한 분산이 발생합니다. 이로 인해 Achromatic Double Lense에서 음의 전력 구성 요소로 적합합니다.

게르마늄 재료는 두 가지 중요한 매개 변수를 가지고 있습니다 : 굴절률과 DN/DT. 게르마늄의 굴절률은 4.0보다 약간 크다. 이는 얕은 표면이 합리적이고 위상차를 줄이기 쉽다는 것을 의미합니다. 이는 설계에 유리합니다. 파라미터 DN/DT는 굴절률 및 온도의 변화입니다. 게르마늄의 DN/DT는 0.000369C입니다. 이것은 일반적인 유리의 경우 큰 값, dn/dt = 0.000360C입니다. 이로 인해 온도에 따라 다른 초점 이동이 발생할 수 있으며, 일반적으로 비 가열 기술이 필요합니다 (온도에 대한 초점의 보상).

게르마늄은 단일 또는 다결정 형태로 생성되는 결정질 물질입니다. 성장 과정에 따르면, 단결정 게르마늄은 다결정 게르마늄보다 비싸다. 다결정 게르마늄의 굴절률은 충분히 균일하지 않으며, 주로 입자 경계에서의 불순물에 의해 야기되며, 이는 FPA 이미징의 이미지 품질에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서, 단결정 게르마늄이 선호되는 물질입니다. 고온에서 게르마늄 물질은 흡수성이되고 투과율은 200C에서 0에 접근합니다.

단일 결정 게르마늄의 굴절률 비 불균형 계수는 0.00005 ~ 0.0001이고, 다결정 게르마늄의 반면은 0.0001 ~ 0.00015입니다. 광학 목적으로 일반적으로 ώ. 게르마늄의 저항 계수는 CM에 지정되며 전체 블랭크의 저항 계수는 5-40 °입니다. CM은 일반적으로 허용됩니다. 그림 18.109는 오른쪽에 다결정 영역이있는 전형적인 게르마늄 블랭크를 보여줍니다. 단결정 영역의 저항 계수는 방사상으로 정상적이고 천천히 변하는 반면, 다결정 영역의 저항 계수는 빠르게 변합니다. 적절한 적외선 카메라가 재료를 관찰하는 데 사용되는 경우, 스파이더 웹과 유사한 이상한 소용돌이 이미지를 볼 수 있으며, 이는 주로 입자 경계에 집중되어 있습니다. 이것은 경계에서의 불순물 유도 때문입니다. 실리콘과 다른 결정질 물질의 단점 중 하나는 그들의 브리틀과 취약성입니다.

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(2) 실리콘 재료
실리콘은 게르마늄과 유사한 결정질 물질입니다. 주로 3-5 μm의 MWIR 대역에 사용되며 8-12 μm의 LWIR 대역에서 흡수가 있습니다. 실리콘의 굴절률은 게르마늄의 굴절률보다 약간 낮지 만 여전히 수차 제어를 용이하게하기에 충분히 큽니다. 또한, 실리콘의 분산은 비교적 낮다. 실리콘은 다이아몬드로 돌릴 수 있습니다.
(3) 황화 아연
황화 아연은 MWIR 및 LWIR 밴드에서 일반적으로 사용되는 물질입니다. 일반적으로 녹슨 노란색과 반 세미는 가시 광선에 투명하게 보입니다. 황화 아연 생산을위한 가장 일반적인 과정을 화학 증기 침전이라고합니다.
뜨거운 프레스에 의해 만들어진 황화 아연은 가시 광선에 투명 할 수 있습니다. 투명한 황화 아연은 가시 광선에서 LWIR 대역에 이르기까지 다중 스펙트럼 창과 렌즈를 제조하는 데 사용될 수 있습니다.
(4) 아연 셀레 나이드
아연 셀레 나이드는 여러 측면에서 황화 아연과 유사합니다. 그것의 굴절률은 황화 아연보다 약간 높고, 그 구조는 황화 아연만큼 견고하지 않습니다. 따라서, 환경 적 내구성 이유를 고려할 때, 때로는 황화 아연의 얇은 층이 두꺼운 아연 셀레 나이드 기질에 증착된다. 황화 아연과 비교하여, 아연 셀레 나이드의 가장 중요한 이점은 매우 작은 흡수 계수이므로 아연 셀레 나이드는 일반적으로 고 에너지 CO2 에너지 시스템에 사용됩니다.

(5) 불소 마그네슘
불소 마그네슘은 또한 결정질 물질이다. 그 결정 재료는 자외선에서 MWIR까지 스펙트럼 범위를 전달할 수 있습니다. 불소 마그네슘은 결정 성장 또는 "핫 프레스"방법에 의해 생성 될 수 있으며, 이는 유백색 유리 물질의 형성을 초래한다. MWIR 대역에서는 양호한 전송이 있지만 원치 않는 산란이있을 수 있으며, 대비 및 오프 축 길 잃은 빛이 감소합니다. 입자의 산란은 파장의 네 번째 전력에 반비례하기 때문에 가시 광선 아래의 유백색 외관은 5UM에서 1/16만큼 줄어 듭니다.
C501545f8816da6744a0fe5efc53bb5 Jpg (6) 사파이어

사파이어는 매우 단단한 재료입니다. 깊은 UV에서 MWIR 대역으로 빛을 전달할 수 있습니다. 사파이어의 독특한 특성은 고온에서 열방 방사율이 낮습니다. 이는 재료가 고온에서 다른 재료보다 열 방사선이 덜 방출된다는 것을 의미합니다. 사파이어는 창문을 통해 적외선 밴드에 적합한 고온을 견딜 수있는 공동 창을 만드는 데 사용될 수 있습니다. 사파이어의 주요 단점은 경도로 인해 광학 처리가 어렵다는 것입니다. 또 다른 유사한 재료를 스피넬이라고합니다. 스피넬은 Hot Pressed Sapphire와 유사하며 사파이어를 대체 할 수 있습니다. 스피넬 스톤은 또한 높은 분산을 가지고 있습니다. 사파이어는 복굴절 특성을 가지고 있으며, 굴절률은 입사 편광 표면의 함수입니다.

(7) 비소 트리 설파이드

비소 트리 설파이드는 MWIR 및 LWIR 대역에서 사용할 수있는 물질입니다. 그것은 깊은 빨간색 모양이며 매우 비쌉니다.

(8) 기타 이용 가능한 재료

불소 칼슘, 불화 바륨, 불화 나트륨, 리튬 플루오 라이드 및 칼륨 브로마이드를 포함한 다른 많은 이용 가능한 물질이 있습니다. 이 재료는 깊은 자외선에서 중간파 적외선까지 밴드에서 사용될 수 있습니다. 그들의 색상 특성은 광범위한 스펙트럼 적용, 특히 근적외선에서 중간 적외선 및 원거리 적외선에 매우 매력적입니다. 이러한 재료 중 다수는 바람직하지 않은 특성, 특히 흡습성을 가지고 있습니다. 수분의 손상을 피하기 위해 적절한 코팅이 필요하며, 구조는 종종 건조 질소 가스로 정제해야합니다.

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Mr. Terry

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