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    金剛石在紅外領域的應用
    發布日期:2021-03-11

    關鍵詞:粒子探測器、X射線窗口、紫外探測器、紅外窗口、超高功率激光窗口、

                    微波/射頻/太赫茲窗口、MEMS、同步加速器、高透過性、熱穩定性、

                     抗輻射沖擊、單色儀、FITR、CO2激光

     

    金剛石在紅外領域也有廣泛的應用,包括在8-12μm波段的高功率激光器、紅外成像技術,過程控制以及分析研究應用領域,比如傅立葉變換紅外光譜儀。

    大功率激光輸出窗口

    金剛石窗口在高功率CO2激光領域中得到應用。CO2激光器正越來越多地用于工業切割、加工和焊接方面,其工作波長是10.6μm附近的中紅外波段。通過使用金剛石窗口,這些激光器的輸出功率增加了幾千瓦,這促使更快和更深入的切割和焊接變成可能。

    在高功率激光器中使用CVD金剛石光學薄膜克服了常見光學窗口材料的熱變形問題。光束畸變是由于傳播光束對窗口材料加熱過程中熱誘導折射率不同產生的溫差變化引起的。用CVD金剛石做光學窗口材料,光束畸變可以最小化,因為金剛石具有極高的熱導率,低的吸收系數和低的折射率隨溫度變化系數。

    熱成像應用

    CVD金剛石窗口在熱成像領域的應用已經超過十年。熱成像原理就是宇宙中任何物體都會產生紅外輻射。物體的溫度越高,輻射峰值波長越短;物體的溫度接近室溫時,其峰值波長為遠紅外波段(8-12μm)。熱追蹤導彈的夜視攝像頭和紅外探測器是熱成像系統的典型應用。

    在8-12μm波段, CVD多晶金剛石薄膜的研究已經證明此種材料適合高速飛行應用,它可以克服惡劣的環境同時又具有良好的、一致性的光學性能。半球形的CVD金剛石已經在導彈中有所應用。CVD金剛石窗口和穹頂用于紅外領域有兩個主要功能:為精密的傳感和電子元器件提供保護,防止環境干擾同時允許傳感器接受信號。因此,在一個熱跟蹤導彈頭部的圓頂需要保持透明,即使在最高的操作溫度下也要有良好的圖像分辨率,同時抵抗避免塵埃和雨點等惡劣環境的影響。它還必須在導彈發射時承受極端的熱沖擊和載荷壓力。

    在炎熱的環境中,比如在軍事或醫療領域,由于窗口發光會模糊正在被掃描的視圖。這意味著光的傳輸、發射和相關的反射、折射、散射都很重要。金剛石窗口也適合在化工、制藥、食品等行業的過程控制應用。在過程控制應用中,金剛石的一個關鍵特性是,它是一個極其惰性材料,不被大多數的酸性物質所腐蝕。

    紅外研究應用

    傅立葉變換紅外光譜(FTIR)是一種研究工具。金剛石窗口在FTIR中的應用是結合其優異的光學特性、耐磨損和生物相容性。光學零件的壽命延長可降低更換維修次數和減少故障時間,從而節約成本。FTIR光譜技術是一種表征材料的方法。當紅外光通過樣品時,一些被樣品吸收而其他的透過。由此產生的光譜吸收和傳輸特性就能夠表征材料的結構等。FTIR是一個非常有用的研究工具,因為從紅外光譜分析可以得出材料的名稱,成分和結構。

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