赤外線熱画像システムの光学窓

典型的な熱画像温度計の動作波長範囲は、中波から長波赤外線、2〜14 µ m (2000〜14000 nm) です。または7-14 µ m (7000-14000 nm)。 特定の動作波長範囲は、メーカーの製品によって異なる場合があります。 しかし、通常の光学レンズは完全に切断され、3000 nmを超えて不透明になる。

このタイプのガラスは、熱画像装置に使用される場合、温度変化を示さず、したがって、熱画像温度測定には有効ではない。 この場合、中波から長波の赤外線波長を伝送できるフィルタを使用する必要があります。 この目的のために一般的に使用される材料は、単結晶シリコンおよび単結晶ゲルマニウムである。

一部の熱画像装置では、使用することもできますシリコーンレンズゲルマニウムガラスを取り替える水晶。 シリコン結晶の動作波長範囲は、ゲルマニウムガラスほど広くはありません。 単結晶シリコン (Si) は、高硬度の化学的に不活性な材料であり、水に不溶である。 1〜7 µ mの波長範囲で優れた光伝達特性を備えています。

ゲルマニウムガラス窓2〜16 µ mの波長範囲で優れた光透過特性を持ち、化学的に安定しているため、金属酸化物、酸性物質、空気、水との反応に耐性があります。 赤外線温度計と熱画像装置には、中波から長波の赤外線波長を送信できるフィルターが必要です。 これらのデバイスは通常2〜13 µ mの範囲で動作し、ゲルマニウムガラスは中波から長波赤外線での優れた透過性により、この目的に適しています。 通常の光学ガラスは、これらの波長の透過率が非常に低く、そのような用途には適していません。 さらに、ゲルマニウムガラスを光学薄膜でコーティングすることにより、その透過率を大幅に高めることができ、その表面反射率を下げることができます。 ゲルマニウムガラスは、可視光の波長範囲で不透明です。

さらに、ゲルマニウムの光学窓300〜3000 µ mの遠赤外線波長範囲で優れた光透過特性を備えています。これは、他の赤外線材料では共有されない特性です。 単結晶シリコン (Si) は、通常、中波赤外線光学窓および3〜5 µ mの範囲の光学フィルター基板に使用されます。 シリコンは、熱伝導率が高く密度が低いため、レーザーミラー、赤外線温度計、赤外線光学レンズの製造にも一般的に使用されている材料です。

通常、ゲルマニウムガラスは、主に8〜14 µ mの波長範囲を考慮して、赤外線熱画像装置および赤外線温度計のウィンドウに使用されます。 コーティングがなければ、ゲルマニウムガラスの透过率はわずか40-50% です。 ただし、反射防止コーティングを施した後、透過率は最大90% に達する可能性があり、それによって製品の検出感度と温度測定範囲が向上します。 さらに、多くの顧客は、硬度を高め、ある程度の爆発保護を提供するために、ゲルマニウムガラスをダイヤモンド様炭素 (DLC) フィルムでコーティングすることを要求しています。