1) Ievads infrasarkanajā optikā
Infrasarkanā optika tiek izmantota, lai savāktu, fokusētu vai kolimētu gaismu viļņu garuma diapazonā no 760 līdz 14 000 nm. Šī IR starojuma daļa ir sadalīta četros dažādos spektrālos diapazonos:
| Tuvs infrasarkanais diapazons (NIR) | 700-900 nm |
| Īsviļņu infrasarkanais diapazons (SWIR) | 900-2300 nm |
| Vidēja viļņa infrasarkanais diapazons (MWIR) | 3000-5000 nm |
| Garo viļņu infrasarkanais diapazons (LWIR) | 8000 – 14000 nm |
2) Īsviļņu infrasarkanais starojums (SWIR)
SWIR lietojumi aptver diapazonu no 900 līdz 2300 nm. Atšķirībā no MWIR un LWIR gaismas, ko izstaro pats objekts, SWIR atgādina redzamo gaismu tādā nozīmē, ka fotoni tiek atspoguļoti vai absorbēti objektā, tādējādi nodrošinot nepieciešamo kontrastu augstas izšķirtspējas attēlveidošanai. Dabiskie gaismas avoti, piemēram, apkārtējā sākuma gaisma un fona spožums (pazīstams arī kā nakts spīdums), ir šādi SWIR izstarotāji un nodrošina izcilu apgaismojumu āra attēlveidošanai naktī.
Vairākas lietojumprogrammas, kuras ir problemātiskas vai neiespējamas, izmantojot redzamo gaismu, ir iespējamas, izmantojot SWIR. Attēlojot SWIR, ūdens tvaiki, uguns dūmi, migla un daži materiāli, piemēram, silīcijs, ir caurspīdīgi. Turklāt krāsas, kas redzamajā ir gandrīz identiskas, var viegli atšķirt, izmantojot SWIR.
SWIR attēlveidošanu izmanto vairākiem mērķiem, piemēram, elektronisko paneļu un saules bateriju pārbaudei, produktu pārbaudei, identificēšanai un šķirošanai, uzraudzībai, viltošanas novēršanai, procesa kvalitātes kontrolei un citiem.
3) Vidēja viļņa infrasarkanais starojums (MWIR)
MWIR sistēmas darbojas diapazonā no 3 līdz 5 mikroniem. Izvēloties starp MWIR un LWIR sistēmām, ir jāņem vērā vairāki faktori. Pirmkārt, jāņem vērā vietējās atmosfēras sastāvdaļas, piemēram, mitrums un migla. MWIR sistēmas mazāk ietekmē mitrums nekā LWIR sistēmas, tāpēc tās ir labākas, piemēram, piekrastes uzraudzībai, kuģu satiksmes uzraudzībai vai ostu aizsardzībai.
MWIR ir lielāka atmosfēras caurlaidība nekā LWIR lielākajā daļā klimatu. Tāpēc MWIR parasti ir vēlams ļoti liela attāluma novērošanas lietojumiem, kas pārsniedz 10 km attālumu no objekta.
Turklāt MWIR ir arī labāks risinājums, ja vēlaties atklāt augstas temperatūras objektus, piemēram, transportlīdzekļus, lidmašīnas vai raķetes. Zemāk esošajā attēlā var redzēt, ka karstās izplūdes strūklas ir ievērojami labāk redzamas MWIR nekā LWIR.
4) garo viļņu infrasarkanais starojums (LWIR)
LWIR sistēmas darbojas diapazonā no 8 līdz 14 mikroniem. Tie ir ieteicami lietojumiem ar tuvu istabas temperatūras objektiem. LWIR kameras mazāk ietekmē saule, tāpēc tās ir labākas lietošanai ārpus telpām. Tās parasti ir neatdzesētas sistēmas, kurās tiek izmantoti fokusa plaknes masīva mikrobolometri, lai gan pastāv arī atdzesētas LWIR kameras un tās izmanto dzīvsudraba kadmija telūra (MCT) detektorus. Turpretim lielākajai daļai MWIR kameru ir nepieciešama dzesēšana, izmantojot vai nu šķidro slāpekli, vai Stirlinga cikla dzesētāju.
LWIR sistēmām ir pieejams plašs lietojumu skaits, piemēram, ēku un infrastruktūras pārbaude, defektu noteikšana, gāzes noteikšana un daudz kas cits. LWIR kamerām ir bijusi svarīga loma COVID-19 pandēmijas laikā, jo tās ļauj ātri un precīzi izmērīt ķermeņa temperatūru.
5) IR substrātu izvēles rokasgrāmata
IR materiāliem ir atšķirīgas īpašības, kas ļauj tiem labi darboties infrasarkanajā spektrā. IR kausētais silīcija dioksīds, germānija, silīcijs, safīrs un cinka sulfīds/selenīds, katram ir stiprās puses infrasarkanajiem lietojumiem.
Cinka selenīds (ZnSe)
Cinka selenīds ir gaiši dzeltens, ciets savienojums, kas satur cinku un selēnu. To rada cinka tvaiku un H2 Se gāzes sintēze, veidojot loksnes uz grafīta pamatnes. Tas ir pazīstams ar zemo absorbcijas ātrumu un ļauj lieliski izmantot CO2 lāzerus.
| Optimālais transmisijas diapazons | Ideāli pielietojumi |
| 0,6 - 16 μm | CO2 lāzeri un termometrija un spektroskopija, lēcas, logi un FLIR sistēmas |
Germānija (Ge)
Ģermānijam ir tumši pelēks dūmu izskats ar refrakcijas indeksu 4,024 ar zemu optisko dispersiju. Tam ir ievērojams blīvums ar Knoop cietību (kg/mm2): 780,00, kas ļauj tam labi darboties lauka optikai skarbos apstākļos.
| Optimālais transmisijas diapazons | Ideāli pielietojumi |
| 2 - 16 μm | LWIR — MWIR Termiskā attēlveidošana (ja ir AR pārklājums), izturīgas optiskās situācijas |
Silīcijs (S)
Silīcijam ir zili pelēks izskats ar augstu siltuma jaudu, kas padara to ideāli piemērotu lāzera spoguļiem un silīcija plāksnēm pusvadītāju rūpniecībā. Tam ir refrakcijas indekss 3,42. Silīcija komponentus izmanto elektroniskajās ierīcēs, jo tā elektriskās strāvas var iziet cauri silīcija vadītājiem daudz ātrāk nekā citiem vadītājiem, tas ir mazāk blīvs nekā Ge vai ZnSe. AR pārklājums ir ieteicams lielākajai daļai lietojumu.
| Optimālais transmisijas diapazons | Ideāli pielietojumi |
| 1,2 - 8μm | MWIR, NIR attēlveidošana, IR spektroskopija, MWIR noteikšanas sistēmas |
Cinka sulfīds (ZnS)
Cinka sulfīds ir lieliska izvēle infrasarkanajiem sensoriem, kas labi pārraida infrasarkano staru un redzamo spektru. Tā parasti ir rentabla izvēle salīdzinājumā ar citiem IR materiāliem.
| Optimālais transmisijas diapazons | Ideāli pielietojumi |
| 0,6 - 18μm | LWIR - MWIR, redzamie un vidēja viļņa vai garo viļņu infrasarkanie sensori |
Pamatnes un pretatspīdumu pārklājuma izvēle būs atkarīga no tā, kuram viļņa garumam ir nepieciešama galvenā caurlaidība jūsu pielietojumā. Piemēram, ja jūs raidāt IR gaismu MWIR diapazonā, germānija var būt laba izvēle. NIR lietojumiem safīrs var būt ideāls.
Citas specifikācijas, kuras, iespējams, vēlēsities apsvērt, izvēloties infrasarkano optiku, ietver termiskās īpašības un refrakcijas indeksu. Substrāta termiskās īpašības nosaka to, kā tas reaģē uz siltumu. Bieži vien infrasarkanie optiskie elementi tiks pakļauti ļoti dažādām temperatūrām. Dažas IR lietojumprogrammas rada arī lielu siltuma daudzumu. Lai noteiktu, vai IR substrāts ir piemērots jūsu lietojumam, jums būs jāpārbauda indeksa gradients un termiskās izplešanās koeficients (CTE). Ja konkrētajam substrātam ir augsts indeksa gradients, tam var būt neoptimāla optiskā veiktspēja, ja to izmanto termiski gaistošā vidē. Ja tam ir augsts CTE, tas var strauji izplesties vai sarukt, ņemot vērā lielas temperatūras izmaiņas. Infrasarkanajā optikā visbiežāk izmantotie materiāli atšķiras pēc refrakcijas indeksa. Piemēram, ģermānijam ir refrakcijas indekss 4,0003, salīdzinot ar 1,413 MgF. Substrātu pieejamība ar šo plašo refrakcijas indeksa diapazonu nodrošina papildu elastību sistēmas projektēšanā. IR materiāla dispersija mēra viļņa garuma indeksa izmaiņas attiecībā pret viļņa garumu, kā arī hromatisko aberāciju vai viļņa garuma atdalīšanu. Izkliedi kvantitatīvi nosaka apgriezti ar Abbe skaitli, kas tiek definēts kā refrakcijas koeficienta attiecība pie d viļņa garuma mīnus 1 pret starpību starp refrakcijas indeksu f un c līnijās. Ja substrātam ir Abbe skaitlis, kas ir lielāks par 55, tas ir mazāk izkliedējošs, un mēs to saucam par vainaga materiālu. Izkliedējošākus substrātus, kuru Abbe skaits ir mazāks par 55, sauc par krama materiāliem.
Infrasarkanās optikas lietojumprogrammas
Infrasarkanā optika ir pielietojama daudzās jomās, sākot no lieljaudas CO2 lāzeriem, kas darbojas ar 10,6 μm, līdz nakts redzamības termiskās attēlveidošanas kamerām (MWIR un LWIR joslas) un IR attēlveidošanai. Tie ir svarīgi arī spektroskopijā, jo pārejas, ko izmanto daudzu gāzu identificēšanai, atrodas vidējā infrasarkanajā reģionā. Mēs ražojam lāzera līniju optiku, kā arī infrasarkano staru komponentus, kas labi darbojas plašā viļņu garuma diapazonā, un mūsu pieredzējusī komanda var sniegt pilnu dizaina atbalstu un konsultācijas.
Paralight Optics izmanto virkni progresīvu apstrādes metožu, piemēram, viena punkta dimanta virpošanu un CNC pulēšanu, lai ražotu augstas precizitātes optiskās lēcas no silīcija, germānija un cinka sulfīda, ko var izmantot MWIR un LWIR kamerās. Mēs varam sasniegt precizitāti, kas ir mazāka par 0,5 PV malām un nelīdzenumu diapazonā, kas ir mazāks par 10 nm.
Lai iegūtu padziļinātu specifikāciju, lūdzu, skatiet mūsukatalogu optikavai arī sazinieties ar mums, lai iegūtu vairāk informācijas.
Publicēšanas laiks: 25.04.2023
