1) Infrapunaoptika tutvustus
Infrapuna-optikat kasutatakse valguse kogumiseks, fokuseerimiseks või kollimeerimiseks lainepikkuste vahemikus 760–14 000 nm. See osa IR-kiirgusest on jagatud nelja erinevasse spektrivahemikku:
| Lähis-infrapuna leviala (NIR) | 700–900 nm |
| Lühilaine infrapuna ulatus (SWIR) | 900-2300 nm |
| Kesklaine infrapuna vahemik (MWIR) | 3000-5000 nm |
| Pikalaine infrapuna vahemik (LWIR) | 8000-14000 nm |
2) Lühilaine infrapuna (SWIR)
SWIR-rakendused hõlmavad vahemikku 900–2300 nm. Erinevalt objektist endast kiirgavast MWIR- ja LWIR-valgusest sarnaneb SWIR nähtavale valgusele selles mõttes, et footonid peegelduvad või neelduvad objektis, tagades seega vajaliku kontrasti kõrge eraldusvõimega pildistamiseks. Looduslikud valgusallikad, nagu ümbritsev stardivalgus ja taustakiirgus (teise nimega nightglow), on sellised SWIR-i kiirgajad ja pakuvad suurepärast valgustust öises välitingimustes pildistamiseks.
SWIR-i abil on võimalik kasutada mitmeid rakendusi, mis on probleemsed või nähtava valgusega võimatud. SWIR-pildistamisel on veeaur, tulesuits, udu ja teatud materjalid, näiteks räni, läbipaistvad. Lisaks saab SWIR-i abil hõlpsasti eristada värve, mis näivad nähtaval peaaegu identsed.
SWIR-kujutist kasutatakse mitmel otstarbel, näiteks elektrooniliste tahvlite ja päikesepatareide kontrollimiseks, toodangu kontrollimiseks, tuvastamiseks ja sorteerimiseks, järelevalveks, võltsimise vastu võitlemiseks, protsesside kvaliteedikontrolliks ja muuks.
3) Kesklaine infrapuna (MWIR)
MWIR-süsteemid töötavad vahemikus 3 kuni 5 mikronit. MWIR- ja LWIR-süsteemide vahel otsustamisel tuleb arvesse võtta mitmeid tegureid. Esiteks tuleb arvesse võtta kohalikke atmosfääri komponente nagu niiskus ja udu. MWIR-süsteeme mõjutab niiskus vähem kui LWIR-süsteeme, seega on need paremad selliste rakenduste jaoks nagu rannikuvalve, laevaliikluse valve või sadamakaitse.
Enamikus kliimatingimustes on MWIR-il suurem atmosfääriülekanne kui LWIR-il. Seetõttu on MWIR üldiselt eelistatav väga pikamaa seirerakenduste jaoks, mis asuvad objektist kaugemal kui 10 km.
Lisaks on MWIR ka parem valik, kui soovite tuvastada kõrge temperatuuriga objekte, nagu sõidukid, lennukid või raketid. Alloleval pildil on näha, et kuumad heitgaasid on MWIR-is oluliselt paremini nähtavad kui LWIR-is.
4) Pikalaineline infrapuna (LWIR)
LWIR-süsteemid töötavad vahemikus 8 kuni 14 mikronit. Neid eelistatakse toatemperatuuri lähedal asuvate objektide jaoks. LWIR-kaameraid mõjutab päike vähem ja seetõttu on see parem välitingimustes kasutamiseks. Tavaliselt on need jahutamata süsteemid, mis kasutavad fookustasandi massiivi mikrobolomeetreid, kuigi on olemas ka jahutatud LWIR-kaamerad ja need kasutavad elavhõbeda kaadmiumtelliumi (MCT) detektoreid. Seevastu enamik MWIR-kaameraid vajab jahutamist, kasutades kas vedelat lämmastikku või Stirlingi tsükli jahutit.
LWIR-süsteemid leiavad suure hulga rakendusi, nagu hoone ja infrastruktuuri kontrollimine, defektide tuvastamine, gaasi tuvastamine ja palju muud. LWIR-kaamerad on COVID-19 pandeemia ajal mänginud olulist rolli, kuna võimaldavad kiiret ja täpset kehatemperatuuri mõõtmist.
5) IR substraatide valiku juhend
IR-materjalidel on erinevad omadused, mis võimaldavad neil infrapunaspektris hästi toimida. IR-sulatatud ränidioksiid, germaanium, räni, safiir ja tsinksulfiid/seleniidid, millest igaühel on infrapunarakenduste jaoks tugevad küljed.
Tsingileniid (ZnSe)
Tsinkseleniid on helekollane tahke ühend, mis sisaldab tsinki ja seleeni. See tekib tsingi auru ja H2 Se gaasi sünteesil, moodustades lehtedena grafiidist substraadile. See on tuntud oma madala neeldumiskiiruse poolest ja võimaldab suurepäraselt kasutada CO2 lasereid.
| Optimaalne ülekandeulatus | Ideaalsed rakendused |
| 0,6 - 16 μm | CO2 laserid ja termomeetria ja spektroskoopia, läätsed, aknad ja FLIR-süsteemid |
germaanium (ge)
Germaaniumil on tumehall suitsune välimus, murdumisnäitaja on 4,024 ja optiline dispersioon on madal. Sellel on märkimisväärne tihedus ja Knoopi kõvadus (kg/mm2): 780,00, mis võimaldab sellel hästi töötada karmides tingimustes välioptika jaoks.
| Optimaalne ülekandeulatus | Ideaalsed rakendused |
| 2-16 μm | LWIR – MWIR Termiline pildistamine (AR-kattega), vastupidavad optilised olukorrad |
Räni (S)
Ränil on sinakashall välimus ja kõrge soojusmahtuvus, mis muudab selle ideaalseks laserpeeglite ja räniplaatide jaoks pooljuhttööstuses. Selle murdumisnäitaja on 3,42. Räni komponente kasutatakse elektroonikaseadmetes, kuna selle elektrivoolud läbivad ränijuhtmeid palju kiiremini kui teised juhid, see on vähem tihe kui Ge või ZnSe. AR-katet soovitatakse enamiku rakenduste jaoks.
| Optimaalne ülekandeulatus | Ideaalsed rakendused |
| 1,2 - 8 μm | MWIR, NIR pildistamine, IR spektroskoopia, MWIR tuvastussüsteemid |
Tsinksulfiid (ZnS)
Tsinksulfiid on suurepärane valik infrapunaandurite jaoks, mis edastab hästi infrapuna- ja nähtavas spektris. Tavaliselt on see teiste IR-materjalide ees kulutõhus valik.
| Optimaalne ülekandeulatus | Ideaalsed rakendused |
| 0,6 - 18 μm | LWIR - MWIR, nähtava ja kesklaine või pika laine infrapunaandurid |
Teie substraadi ja peegeldusvastase katte valik sõltub sellest, milline lainepikkus nõuab teie rakenduses parimat läbilaskvust. Näiteks kui edastate infrapunavalgust MWIR-i vahemikus, võib germaanium olla hea valik. NIR-rakenduste jaoks võib safiir olla ideaalne.
Muud spetsifikatsioonid, mida võiksite infrapunaoptika valikul kaaluda, hõlmavad termilisi omadusi ja murdumisnäitajat. Substraadi termilised omadused näitavad, kuidas see kuumusele reageerib. Sageli puutuvad infrapuna optilised elemendid kokku väga erineva temperatuuriga. Mõned infrapunarakendused toodavad ka palju soojust. Selleks et teha kindlaks, kas IR-substraat sobib teie rakendusega, peaksite kontrollima indeksi gradienti ja soojuspaisumistegurit (CTE). Kui teatud substraadil on kõrge indeksiga gradient, võib selle optiline jõudlus olla termiliselt lenduvas keskkonnas kasutamisel ebaoptimaalne. Kui sellel on kõrge CTE, võib see suure temperatuurimuutuse tõttu kiiresti laieneda või kokku tõmbuda. Infrapunaoptikas kõige sagedamini kasutatavate materjalide murdumisnäitaja on väga erinev. Näiteks germaaniumi murdumisnäitaja on 4,0003, võrreldes MgF-i 1,413-ga. Selle laia murdumisnäitaja vahemikuga substraatide kättesaadavus annab süsteemi kavandamisel paindlikumaks. IR-materjali dispersioon mõõdab lainepikkuse indeksi muutust lainepikkuse suhtes, samuti kromaatilist aberratsiooni või lainepikkuse eraldumist. Dispersiooni kvantifitseeritakse pöördvõrdeliselt Abbe arvuga, mis on defineeritud kui murdumisnäitaja suhe lainepikkusel d miinus 1 murdumisnäitaja vahega f ja c joontel. Kui substraadi Abbe arv on suurem kui 55, on see vähem hajuv ja me nimetame seda kroonimaterjaliks. Hajutatumaid substraate, mille Abbe arv on alla 55, nimetatakse tulekivimaterjalideks.
Infrapuna-optika rakendused
Infrapuna-optikat saab kasutada paljudes valdkondades, alates suure võimsusega CO2 laseritest, mis töötavad lainepikkusel 10,6 μm, kuni öise nägemise termokaamerate (MWIR- ja LWIR-ribad) ja IR-pildistamiseni. Need on olulised ka spektroskoopias, kuna paljude jälggaaside tuvastamisel kasutatavad üleminekud on keskmises infrapuna piirkonnas. Toodame laserliinioptikat ja infrapunakomponente, mis toimivad hästi laias lainepikkuste vahemikus, ning meie kogenud meeskond suudab pakkuda täielikku disainituge ja konsultatsioone.
Paralight Optics kasutab räni-, germaaniumi- ja tsinksulfiidist ülitäpsete optiliste läätsede tootmiseks mitmesuguseid täiustatud töötlemistehnikaid, nagu ühepunktiline teemanttreimine ja CNC-poleerimine, mis leiavad rakendust MWIR- ja LWIR-kaamerates. Oleme võimelised saavutama täpsust alla 0,5 PV ja kareduse vahemikus alla 10 nm.
Põhjalikuma spetsifikatsiooni saamiseks vaadake meiekataloogi optikavõi või võtke meiega julgelt ühendust lisateabe saamiseks.
Postitusaeg: 25. aprill 2023
