1) Bevezetés az infravörös optikába
Az infravörös optikát a 760 és 14 000 nm közötti hullámhossz-tartományban történő fény összegyűjtésére, fókuszálására vagy kollimálására használják. Az infravörös sugárzás ezen része négy különböző spektrális tartományra oszlik:
| Közeli infravörös tartomány (NIR) | 700-900 nm |
| Rövidhullámú infravörös tartomány (SWIR) | 900-2300 nm |
| Középhullámú infravörös tartomány (MWIR) | 3000-5000 nm |
| Hosszúhullámú infravörös tartomány (LWIR) | 8000 – 14000 nm |
2) Rövidhullámú infravörös (SWIR)
A SWIR alkalmazások a 900 és 2300 nm közötti tartományt fedik le. A magából az objektumból kibocsátott MWIR és LWIR fénnyel ellentétben a SWIR a látható fényhez hasonlít abban az értelemben, hogy a fotonokat egy tárgy visszaveri vagy elnyeli, így biztosítja a szükséges kontrasztot a nagy felbontású képalkotáshoz. A természetes fényforrások, például a környezeti indítási fény és a háttérsugárzás (más néven éjszakai fény) a SWIR ilyen kibocsátói, és kiváló megvilágítást biztosítanak az éjszakai kültéri képalkotáshoz.
Számos olyan alkalmazás megvalósítható a SWIR használatával, amelyek problémás vagy lehetetlen látható fény használatával végrehajtani. SWIR-ben történő képalkotáskor a vízgőz, a tűzfüst, a köd és bizonyos anyagok, például a szilícium átlátszóak. Ezen túlmenően, a látható színben szinte azonosnak tűnő színek könnyen megkülönböztethetők a SWIR segítségével.
Az SWIR képalkotást többféle célra használják, például elektronikus táblák és napelemek ellenőrzésére, termékellenőrzésre, azonosításra és válogatásra, felügyeletre, hamisítás elleni küzdelemre, folyamatminőség-ellenőrzésre és még sok másra.
3) Középhullámú infravörös (MWIR)
Az MWIR rendszerek a 3-5 mikronos tartományban működnek. Az MWIR és LWIR rendszerek közötti döntés során több tényezőt is figyelembe kell venni. Először is figyelembe kell venni a helyi légköri összetevőket, mint a páratartalom és a köd. Az MWIR rendszereket kevésbé befolyásolja a páratartalom, mint az LWIR rendszereket, így kiválóan alkalmasak olyan alkalmazásokhoz, mint a part menti megfigyelés, a hajóforgalom megfigyelése vagy a kikötővédelem.
Az MWIR a legtöbb éghajlaton nagyobb légköri átvitellel rendelkezik, mint az LWIR. Ezért az MWIR általában előnyösebb nagyon nagy hatótávolságú megfigyelési alkalmazásokhoz, amelyek távolsága meghaladja az objektumtól 10 km-t.
Ezen túlmenően, az MWIR akkor is jobb megoldás, ha magas hőmérsékletű objektumokat, például járműveket, repülőgépeket vagy rakétákat szeretne észlelni. Az alábbi képen látható, hogy a forró kipufogógázok lényegesen jobban láthatók az MWIR-ben, mint az LWIR-ben.
4) Hosszúhullámú infravörös (LWIR)
Az LWIR rendszerek 8-14 mikronos tartományban működnek. Szobahőmérséklethez közeli tárgyakhoz előnyösek. Az LWIR kamerákat kevésbé érinti a nap, ezért kültéri használatra alkalmasak. Ezek jellemzően hűtetlen rendszerek, amelyek fókuszsíkú mikrobolométereket használnak, bár léteznek hűtött LWIR kamerák is, és higany-kadmium tellúr (MCT) detektorokat használnak. Ezzel szemben az MWIR kamerák többsége hűtést igényel, folyékony nitrogénnel vagy Stirling-ciklusú hűtővel.
Az LWIR rendszerek számos alkalmazási lehetőséget találnak, mint például az épületek és az infrastruktúra ellenőrzése, a hibaészlelés, a gázérzékelés és így tovább. Az LWIR kamerák fontos szerepet játszottak a COVID-19 világjárvány idején, mivel lehetővé teszik a testhőmérséklet gyors és pontos mérését.
5) IR szubsztrátumok kiválasztásának útmutatója
Az infravörös anyagoknak olyan jellegzetes tulajdonságaik vannak, amelyek lehetővé teszik, hogy jól teljesítsenek az infravörös spektrumban. Infravörös olvadású szilícium-dioxid, germánium, szilícium, zafír és cink-szulfid/szelenid mindegyiknek megvan az erőssége az infravörös alkalmazásokhoz.
Cink-szelenid (ZnSe)
A cink-szelenid halványsárga, szilárd vegyület, amely cinket és szelént tartalmaz. Cinkgőz és H2Se gáz szintézisével jön létre, grafit hordozón lapok formájában. Alacsony abszorpciós sebességéről ismert, és kiváló CO2 lézereket tesz lehetővé.
| Optimális sebességváltó tartomány | Ideális alkalmazások |
| 0,6 - 16 μm | CO2 lézerek és hőmérő és spektroszkópia, lencsék, ablakok és FLIR rendszerek |
germánium (Ge)
A germánium sötétszürke, füstös megjelenésű, törésmutatója 4,024 alacsony optikai diszperzió mellett. Jelentős sűrűsége van, és Knoop keménysége (kg/mm2): 780,00, ami lehetővé teszi, hogy zord körülmények között is jól teljesítsen terepi optikában.
| Optimális sebességváltó tartomány | Ideális alkalmazások |
| 2 - 16 μm | LWIR - MWIR Hőképalkotás (AR bevonattal), masszív optikai helyzetek |
Szilícium (S)
A szilícium kékesszürke megjelenésű, nagy hőkapacitással, így ideális lézertükrökhöz és szilíciumlapkákhoz a félvezetőiparban. A törésmutatója 3,42. A szilícium alkatrészeket elektronikai eszközökben használják, mivel elektromos áramai sokkal gyorsabban tudnak áthaladni a szilícium vezetőkön, mint más vezetők, kevésbé sűrű, mint a Ge vagy a ZnSe. Az AR bevonat a legtöbb alkalmazáshoz ajánlott.
| Optimális sebességváltó tartomány | Ideális alkalmazások |
| 1,2 - 8 μm | MWIR, NIR képalkotás, IR spektroszkópia, MWIR detektáló rendszerek |
Cink-szulfid (ZnS)
A cink-szulfid kiváló választás infravörös érzékelőkhöz, jól sugároz az infravörös és látható spektrumban. Általában költséghatékony választás más infravörös anyagokkal szemben.
| Optimális sebességváltó tartomány | Ideális alkalmazások |
| 0,6 - 18μm | LWIR - MWIR, látható és középhullámú vagy hosszúhullámú infravörös érzékelők |
A szubsztrátum és a tükröződésmentes bevonat kiválasztása attól függ, hogy melyik hullámhosszhoz van szükség elsődleges áteresztőképességre az Ön alkalmazásában. Például, ha az MWIR tartományban sugároz infravörös fényt, a germánium jó választás lehet. NIR alkalmazásokhoz a zafír ideális lehet.
Az infravörös optika kiválasztásakor figyelembe veendő egyéb jellemzők közé tartoznak a hőtulajdonságok és a törésmutató. A szubsztrátum termikus tulajdonságai számszerűsítik, hogyan reagál a hőre. Az infravörös optikai elemek gyakran igen változó hőmérsékleteknek vannak kitéve. Egyes infravörös alkalmazások is nagy mennyiségű hőt termelnek. Annak megállapításához, hogy egy infravörös szubsztrátum megfelelő-e az Ön alkalmazásához, ellenőriznie kell az index gradienst és a hőtágulási együtthatót (CTE). Ha egy adott szubsztrátum nagy index gradienssel rendelkezik, akkor termikusan illékony környezetben használva az optikai teljesítménye szuboptimális lehet. Ha magas CTE-je van, akkor nagy hőmérséklet-változás esetén nagy sebességgel tágulhat vagy zsugorodik. Az infravörös optikában leggyakrabban használt anyagok törésmutatója igen eltérő. A germánium törésmutatója például 4,0003, szemben a MgF 1,413-mal. Az ilyen széles törésmutató-tartományú hordozók elérhetősége további rugalmasságot biztosít a rendszer tervezésében. Az infravörös anyag diszperziója a hullámhossz indexének hullámhosszhoz viszonyított változását, valamint a kromatikus aberrációt vagy a hullámhossz szétválását méri. A diszperziót fordítottan, az Abbe-számmal kell számszerűsíteni, amely a d hullámhossz mínusz 1 törésmutatójának az f és c vonalak törésmutatója közötti különbséghez viszonyított aránya. Ha egy szubsztrátum Abbe-száma 55-nél nagyobb, akkor kevésbé diszperzív, és koronaanyagnak nevezzük. Az 55-nél kisebb Abbe-számú, diszperzívebb szubsztrátumokat kovakő anyagoknak nevezzük.
Infravörös optikai alkalmazások
Az infravörös optikát számos területen alkalmazzák, a nagy teljesítményű CO2 lézerektől, amelyek 10,6 μm-en működnek, az éjjellátó hőkamerákig (MWIR és LWIR sávok) és az infravörös képalkotásig. A spektroszkópiában is fontosak, mivel sok nyomgáz azonosítására használt átmenetek a középső infravörös tartományban vannak. Lézeres vonaloptikát, valamint infravörös alkatrészeket gyártunk, amelyek széles hullámhossz-tartományban jól teljesítenek, és tapasztalt csapatunk teljes körű tervezési támogatást és tanácsadást tud nyújtani.
A Paralight Optics egy sor fejlett feldolgozási technikát használ, például az egypontos gyémántesztergálást és a CNC polírozást, hogy szilíciumból, germániumból és cink-szulfidból nagy pontosságú optikai lencséket állítson elő, amelyek MWIR és LWIR kamerákban is alkalmazhatók. 0,5 PV-nél kisebb pontosságot és 10 nm-nél kisebb érdességtartományt tudunk elérni.
A részletesebb specifikációért kérjük, tekintse meg oldalunkatkatalógus optikavagy további információért forduljon hozzánk bizalommal.
Feladás időpontja: 2023.04.25
