Як мақола барои фаҳмидан: Чаро шишаи халкогенид маводи аслии ивазнашаванда барои филтрҳои оптикии инфрасурхи миёна ва дур аст

Аз ҳар як муҳандиси оптикии инфрасурх пурсед, ки мушкилтарин мушкили интихоби мавод дар банди инфрасурхи миёна ва дур кадом аст ва шумо эҳтимол ҳамон ҷавобро хоҳед гирифт: ёфтани маводе, ки ҳамзамон дар инфрасурхи миёна ва дур хеле шаффоф аст, аз ҷиҳати механикӣ ба қадри кофӣ мустаҳкам аст ва қодир аст дар муҳитҳои воқеии корӣ зинда монад, хеле душвор аст.

Германий хуб аст, аммо гарон ва дорои банд маҳдуд аст. Кристаллҳои фторӣ диапазони васеи интиқол доранд, аммо онҳо хеле гигроскопӣ мебошанд ва ҳатто дар шароити каме намнок ба обшавӣ шурӯъ мекунанд. Кремний дар инфрасурхи миёна хуб кор мекунад, аммо гузариши он аз 8 мкм ба таври назаррас коҳиш меёбад ва барои мавҷҳои дарозтари инфрасурхи дур номувофиқ мегардад.

Шишаи халкогенид яке аз чанд роҳҳои ҳалли системавӣ барои ин мушкили интихобӣ мебошад.

Шишаи халкогенид чист ва чаро он дар инфрасурхи миёна ва дур бартарӣ дорад?

Шишаи халкогенидӣ як маводи шишагии аморфӣ аст, ки асосан аз унсурҳои гурӯҳи VI - сулфур (S), селен (Se) ва теллур (Te) иборат аст. Таркибҳои маъмулӣ As-S, As-Se, Ge-Sb-Se, Ge-As-Se-Te ва формулаҳои гуногуни дигарро дар бар мегиранд.

Сабаби асосии интиқоли аълои он дар инфрасурхи миёна ва дур дар энергияи нисбатан пасти пайвандҳои кимиёвии он мебошад.

Интиқоли инфрасурх аз рӯи басомади буриши фонони мавод муайян карда мешавад - басомади ларзиши пайвандҳои кимиёвӣ байни атомҳо канори ҷабби нури инфрасурхро муайян мекунад. Энергияи пасти пайванд ва массаи баланди атомӣ боиси басомадҳои пасти фонон мешаванд, ки ба мавод имкон медиҳад, ки дарозии мавҷҳои инфрасурхи дарозтарро интиқол диҳад.

Унсурҳои халкоген массаҳои баланди атомӣ доранд. Вақте ки онҳо бо арсен, германий ва дигар унсурҳо пайвандҳои кимиёвӣ ташкил медиҳанд, энергияҳои пайванд пастанд ва басомади қатъи фонон метавонад аз 10 мкм ё ҳатто бештар тӯл кашад. Ин ба шишаи халкогенид имкон медиҳад, ки гузариши баландро дар тамоми тирезаи инфрасурхи мавҷи дарози 8-14 мкм ва берун аз он нигоҳ дорад. Баръакс, шишаҳои оксидӣ ба монанди SiO₂ энергияи баланди пайванди Si-O доранд, ки басомади қатъи фонон тақрибан 4-5 мкм аст, ки онҳоро дар инфрасурхи мавҷи дароз комилан ношаффоф мегардонад - маҳз аз ин рӯ, шумо наметавонед чизеро тавассути шишаи оддӣ бо тасвиргари гармӣ бубинед.

Формулаҳои гуногуни шишаи халкогенидӣ диапазонҳои гуногуни интиқол доранд. Системаҳои дар асоси сулфур (масалан, As₂S₃) равзанаи интиқол аз тақрибан 0,6 мкм то 11 мкм доранд. Системаҳои дар асоси селен (масалан, As₂Se₃) метавонанд аз 15 мкм зиёдтар паҳн шаванд. Системаҳои дар асоси теллурӣ интиқоли боз ҳам васеътар доранд ва ба зиёда аз 20 мкм мерасанд. Ин танзимшавандагӣ ба шишаи халкогенид имкон медиҳад, ки якчанд бандҳои татбиқро - аз мавҷи миёна то мавҷи дароз ва ҳатто инфрасурхи мавҷи хеле дароз - фаро гирад ва нисбат ба ҳама гуна маводи як кристаллӣ чандирии хеле бештарро пешниҳод мекунад.

Муқоиса бо Германий: Ҳар яки онҳо қувватҳои худро дорад, аммо шишаи халкогенид ивазнашавандагии беназирро пешниҳод мекунад

Германий маводи маъмултарин дар оптикаи инфрасурхи миёна ва дур мебошад. Нишондиҳандаи шикасти он дар 8-14 мкм тақрибан 4.0 аст, ки қобилияти аълои ҷамъоварии рӯшноиро фароҳам меорад ва онро ба интихоби асосӣ барои линзаҳои аксбардории гармӣ табдил медиҳад.

Аммо, германий се маҳдудияти назаррас дорад:

Аввалан, ноустувории нархҳо. Германий як металли нодир бо таъминоти баланди консентратсияи ҷаҳонӣ мебошад. Дар зери таъсири сиёсати содирот ва талабот ба он, нархи он метавонад дар тӯли чанд сол ду ё ду баробар афзоиш ёбад, ки хатарҳои назарраси занҷираи таъминотро ба бор меорад.

Дуюм, сахтии маҳдуд. Германий сахтии тақрибан 780HV-и Викерс дорад. Дар муҳитҳои сахт бо рег, чанг ё борон, сатҳ ба фарсудашавӣ ва харошидан осебпазир аст, ки мӯҳлати хидмати дарозмуддати онро ҳамчун субстрати тиреза ё филтр дар муқоиса бо маводҳои сахттар маҳдуд мекунад.

Сеюм, масофаи интиқоли маҳдуд. Равзанаи интиқоли германий тақрибан аз 2 то 15 мкм-ро ташкил медиҳад ва интиқоли он аз 15 мкм ба таври назаррас коҳиш меёбад.

Шишаи халкогенидӣ дар ин се андоза ба таври гуногун кор мекунад, аммо бартарии он дар диапазони интиқол сохторӣ аст - барои барномаҳое, ки фарогирии беш аз 12μm дар инфрасурхи мавҷи хеле дарозро талаб мекунанд, шишаи халкогенидӣ яке аз чанд интихоби амалӣ аст. Илова бар ин, ҳамчун маводи аморфӣ, шишаи халкогенидӣ метавонад тавассути равандҳои қолабсозӣ ба таври оммавӣ ба профилҳои мураккаби сатҳӣ истеҳсол карда шавад, ки хароҷоти истеҳсолӣ нисбат ба коркарди дақиқи германий камтар аст, ки онро барои барномаҳои калонҳаҷми шаҳрвандӣ мувофиқ мегардонад.

Рӯйпӯши DLC: Бартараф кардани камбудии сахтии шишаи халкогенидӣ

Шишаи халкогенидӣ заъфи назарраси механикӣ дорад: сахтии он паст аст, одатан дар ҳудуди 100-200HV, ки хеле пасттар аз германий (780HV) ва кремний (1000HV) аст. Сатҳи шишаи халкогенидии пӯшониданашуда дар муҳитҳои берунӣ бо рег ва чанг ё дар муҳитҳои саноатӣ, ки тозакунии зуд-зуд талаб мекунанд, муқовимати кофии фарсудашавӣ надорад, ки мӯҳлати хидмати онро дар шароити сахт маҳдуд мекунад.

Рӯйпӯши DLC (Diamond-Carbon-Like) роҳи ҳали техникии пухтатарин барои ин мушкилот аст.

DLC як плёнкаи карбонии аморфӣ бо сахтии Викерс, ки одатан аз 1500 то 3000HV аст, коэффитсиенти пасти соиш (тақрибан 0,05-0,15 дар шароити хушк) ва гузариши хуб дар банди инфрасурхи миёна то дур мебошад. Ҳангоми ҷойгиршавӣ дар сатҳҳои шишаи халкогенид, он муқовимати субстратро ба фарсудашавӣ, харошидан ва зангзанӣ ба таври назаррас афзоиш медиҳад ва дар айни замон таъсирро ба гузариши инфрасурх то 1-2 банди фоизӣ маҳдуд мекунад.

Аҳамияти ин омезиш дар он аст, ки шишаи халкогенид интиқоли инфрасурхи миёна ва дурро таъмин мекунад, дар ҳоле ки DLC муҳофизати механикиро таъмин мекунад. Онҳо якҷоя ду хосиятро, ки кам дар як маводи ягона ба даст оварда мешаванд - "интиқоли паҳнобанд" ва "устувории экологӣ" - ба як унсури оптикӣ муттаҳид мекунанд.

Ширкати MULTI IR мустақилона филтрҳои шишагии халкогенидии бо DLC пӯшонидашударо таҳия кардааст, ки равандҳо системаҳои гуногуни субстратӣ, аз ҷумла As-S, As-Se ва Ge-Sb-Se-ро фаро мегиранд. Часпидан ва якрангии плёнкаҳои DLC махсусан барои ин субстратҳо оптимизатсия карда шудаанд. Мутобиқати коэффитсиенти васеъшавии гармӣ байни субстратҳои гуногуни шишагии халкогенид ва плёнкаи DLC ба таври назаррас фарқ мекунад ва мустақиман ба устувории часпакии қабати DLC таъсир мерасонад - ин ҷанбаи аз ҷиҳати техникӣ душвортарини пӯшонидани DLC дар шишаи халкогенид ва душвортарин қисматест, ки назорат кардани мутобиқати истеҳсолӣ мебошад. Дар айни замон, маҳсулоти шишагии халкогенидии бо DLC пӯшонидашудаи MULTI IR дар замимаҳо, аз ҷумла тирезаҳои инфрасурхи ҳарбӣ, аксбардории гармии саноатӣ ва системаҳои инфрасурхи мавҷи дарози автомобилӣ интиқол дода мешаванд.

Меъёрҳои асосии интихоби филтрҳои шишагии халкогенидӣ

Интихоби сатҳи барнома одатан тасдиқи се чизро талаб мекунад:

1. Талабот ба банди корӣ. Формулаҳои гуногуни шишаи халькогенид тирезаҳои интиқоли гуногун доранд. Барои истифода дар банди 8-12μm, системаҳои As-Se одатан кофӣ мебошанд. Барои ниёзҳое, ки аз 14μm зиёдтаранд, формулаҳои дорои теллур ё дорои миқдори зиёди селен лозиманд. Агар формулаи субстрат нодуруст интихоб карда шавад ва гузариш ба мушаххасот ҷавобгӯ набошад, ҳеҷ як раванди минбаъдаи пӯшиш наметавонад инро ҷуброн кунад.

2. Талабот ба муҳити механикӣ. Барои насбҳои дарунӣ, субстратҳои шишагии халкогенидии бепӯшишро истифода бурдан мумкин аст, ки пӯшиши DLC арзиши иловагиро афзоиш медиҳад. Барои истифода дар берун, автомобилӣ, ҳавоӣ ё баҳрӣ, ки рег, чанг, борон ё ларзишро дар бар мегиранд, пӯшиши DLC муҳим аст. Муҳити корӣ муайян мекунад, ки оё пӯшиш лозим аст, инчунин хусусиятҳои ғафсӣ ва сахтии қабати DLC.

3. Мутобиқат байни интиқоли сигнал ва басташавӣ. Гузаришпазирии филтрҳои шишагии халкогенидӣ ҳам аз ҷабби субстрат ва ҳам аз инъикоси сатҳӣ таъсир мегирад. Рӯйпӯшҳои зиддиинъикос метавонанд гузариши қулларо ба таври назаррас беҳтар кунанд, аммо тарҳи онҳо бояд якҷоя бо хусусиятҳои оптикии қабати DLC баррасӣ карда шавад - онҳоро мустақилона оптимизатсия кардан мумкин нест.

Аз тирезаҳои детекторӣ дар системаҳои тасвири гармии ҳарбӣ то қисматҳои пеши филтр дар анализаторҳои гази шаҳрвандӣ, доираи васеи татбиқи шишаи халкогенид дар майдони инфрасурхи миёна ва дур хосиятҳои беназири физикии ин маводро инъикос мекунад: маводҳои хеле кам метавонанд ҳамзамон гузариши баланд, қобилияти коркард ва дараҷаи муносиби назорати хароҷотро дар тамоми тирезаи 8-14 мкм нигоҳ доранд.

Ин аз он сабаб нест, ки касе алтернатива наҷустааст - балки аз он сабаб аст, ки физикаи молекулавӣ дар ин ҷо як остонаи баландро муқаррар мекунад ва шишаи халькогенид тасодуфан аз он мегузарад.

Тасвирҳое, ки аз ҷониби зеҳни сунъӣ тавлид шудаанд

МУЛТИ-ИР, як корхонаи махсусгардонидашуда ва мураккаби "Little Giant" дар сатҳи миллӣ, ки дорои зиёда аз 10,000 намуди ҷузъҳои ҳассоси инфрасурх дар анбор мебошад, ки дар байни 3 беҳтарин дар ҷаҳон аз рӯи қувваи ҳамаҷониба ҷойгир аст ва таҳиягари пешбари стандарти саноати филтрҳои инфрасурх мебошад.

Вебсайт: www.mirhz.com | Сомонаи ҷаҳонӣ: www.miroptech.com