Kızılötesi termal görüntüleme sistemlerinde optik pencere

Tipik termal görüntüleme termometrelerinin çalışma dalga boyu aralığı orta ve uzun dalga kızılötesi, 2-14 µm (2000-14000 nm) veya 7-14 µm (7000-14000 nm). Özel çalışma dalga boyu aralığı farklı üreticilerin ürünleri arasında değişebilir. Ancak sıradan optik lensler tamamen kesilir ve 3000 nm'nin ötesinde opak hale gelir.

Bu tip cam, termal görüntüleme cihazlarında kullanıldığında, sıcaklık değişiklikleri göstermeyecek ve bu nedenle termal görüntüleme sıcaklığı ölçümü için etkili olmayacaktır. Bu durumda, orta ve uzun dalga kızılötesi dalga boylarını iletebilen bir filtre kullanmak gereklidir. Bu amaç için yaygın olarak kullanılan malzemeler tek kristal silikon ve tek kristal germanyumdur.

Bazı termal görüntüleme cihazlarında, germanyum camını değiştirmek için silikon kristalleri de kullanabiliriz. Silikon kristallerin çalışma dalga boyu aralığı germanyum camına kadar geniş değildir. Tek kristal silikon (Si), yüksek sertliğe sahip kimyasal olarak inert bir malzemedir ve suda çözünmez. 1-7 µm dalga boyu aralığında mükemmel ışık iletim özelliklerine sahiptir.

Germanyum cam2-16 µm dalga boyu aralığında mükemmel ışık iletim özelliklerine sahiptir ve kimyasal olarak stabildir, bu da metal oksitler, asidik maddeler, hava ve su ile reaksiyonlara karşı dayanıklıdır. Kızılötesi termometreler ve termal görüntüleme cihazları, orta ve uzun dalga kızılötesi dalga boylarını iletebilen filtreler gerektirir. Bu cihazlar genellikle 2-13 µm aralığında çalışır ve germanyum camı orta ve uzun dalga kızılötesi mükemmel iletimi nedeniyle bu amaç için uygundur. Sıradan optik cam, bu dalga boylarında çok düşük geçirgenliğe sahiptir ve bu tür uygulamalar için uygun değildir. Ayrıca, optik ince filmlerle germanyum camı kaplayarak, geçirgenliği önemli ölçüde artırılabilir ve yüzey yansıması azaltılabilir. Germanyum camı görünür ışık dalga boyu aralığında opak.

Ayrıca, germanyum camı, diğer kızılötesi malzemelerle paylaşılmayan bir özellik olan uzak kızılötesi dalga boyu aralığında 300-3000 µm mükemmel ışık iletim özelliklerine sahiptir. Tek kristal silikon (Si) genellikle 3-5 µm aralığında orta dalga kızılötesi optik pencereler ve optik filtre yüzeyleri için kullanılır. İyi ısı iletkenliği ve düşük yoğunluğu nedeniyle silikon, lazer aynaları, kızılötesi termometreler ve kızılötesi optik lensler üretmek için yaygın olarak kullanılan bir malzemedir.

Tipik olarak, germanyum camı, öncelikle 8-14 µm dalga boyu aralığını göz önünde bulundurarak kızılötesi termal görüntüleme cihazlarının ve kızılötesi termometrelerin pencereleri için kullanılır. Kaplama olmadan, germanyum camının geçirgenliği sadece 40-50% 'dir. Bununla birlikte, anti-yansıtıcı bir kaplama uyguladıktan sonra, geçirgenlik % 90% 'e kadar ulaşabilir, böylece ürünün algılama hassasiyeti ve sıcaklık ölçüm aralığını iyileştirir. Ayrıca, birçok müşteri sertliğini arttırmak ve bir miktar patlama koruması sağlamak için germanyum camının elmas benzeri bir karbon (DLC) filmle kaplanmasını gerektirir.