Sono disponibili in commercio grezzi per finestre industriali diamantati con trasmissività ottica per applicazioni IR. Le lunghezze d'onda applicabili degli attuali componenti delle finestre ottiche diamantate includono fondamentalmente tutte le lunghezze d'onda dai raggi X, dall'ultravioletto profondo alle microonde. Pertanto, vi è un grande significato per lo sviluppo di finestre/carenature ottiche utilizzate nei sistemi di ricerca e tracciamento a infrarossi a bordo di aerei, missili e navi, nuove armi (come armi a microonde elettriche e armi laser ad alta energia), finestre dielettriche per reattore nucleare ECRH e tubi a onde mobili per le bande terahertz. Informazioni più dettagliate sul prodotto, vedere di seguito:
1. Specifiche di Diamond Windows
PAMP17032-DW
Ø2,5 mm x 0,5 mm, optical grade, double side polished: transmission rate>64% @ infrared light, and transmission rate is about 60%@ultraviolet and visible light;
Ø 4,0 mm x 1,0 mm, optical grade, double side polished;
PAM170417-DW
Ø6,0 mm x 1,0 mm Diamond window, optical clear material: transmission rate>65% @ infrared light, and transmission rate is about 50%@ultraviolet and visible light.
2. Confronto delle proprietà tra i materiali tipici delle finestre a infrarossi
| Proprietà fisiche | Larghezza del gap di banda (Eg/eV) | Coefficiente di assorbimento (α) | Microdurezza /(kg-mm-2) | Indice di rifrazione (n) | Coefficiente termo-ottico (dn/dT/10-3K-1) | Conducibilità termica (W-cm-1-K-1) | Coefficiente di espansione termica (α/10-6K-1) |
| Diamante | 5.48 | 0.1-0.3 | 8300 | 2.38 | 1.0 | 20-22 | 1.3 |
| Si | 1.11 | 0.35 | 1150 | 3.42 | 13 | 1.63 | 2.56 |
| GaAs | 1.42 | 0.01 | 721 | 3.28 | 15 | 0.55 | 5.9 |
| Ge | 0.664 | 0.02 | 780 | 4.00 | 40 | 0.59 | 5.9 |
| Al2O3 | 9.9 | – | 190 | 1.63 | 1.3 | 0.35 | 5.8 |
| ZnSe | 2.7 | 0.005 | 137 | 2.40 | 6.4 | 0.19 | 7.6 |
| ZnS | 3.9 | 0.2 | 230 | 2.19 | 4.1 | 0.27 | 7.9 |
Dopo il confronto, si può trovare che altri materiali a infrarossi, tranne il diamante, hanno un compromesso tra trasmittanza e resistenza meccanica. Ad esempio, come materiale per finestre per infrarossi a onde lunghe, il solfuro di zinco è attualmente il materiale per finestre ottiche a infrarossi più ampiamente utilizzato nella banda di 8-12 μm, ma il solfuro di zinco ha una consistenza morbida e scarse proprietà meccaniche ed è difficile da resistere ad ambienti difficili. Al contrario, la finestra IR del diamante ha buone proprietà meccaniche, stabilità chimica e buona permeabilità ottica nella banda infrarossa.
Inoltre, il diamante ha tangente di perdita @140GHz<10-5, costante dielettrica 5,7 e rigidità dielettrica 10.000 KV/cm, quindi la pellicola per finestre diamantata appropriata può emettere una potenza di 2 MW senza dispositivo di raffreddamento. Le proprietà meccaniche, termiche e ottiche rendono il materiale diamantato con la più piccola distorsione fototermica e il materiale per finestre più ideale
3. Informazioni sulla finestra Diamond autoportante ultrasottile
I componenti relativi alla finestra ottica diamantata sono preparati mediante processo di deposizione di vapore chimico al plasma a microonde, processo di deposizione di vapore chimico a filo caldo, processo di deposizione di vapore chimico a getto di plasma ad arco DC e altri metodi sintetici. Hanno diverse strutture geometriche e possono essere utilizzati in condizioni estreme. Prendiamo ad esempio la finestra di diamante di deposizione chimica da vapore policristallino di grado ottico (CVD):
La finestra diamantata CVD è prodotta mediante deposizione chimica da vapore. Dopo la lucidatura su entrambi i lati, il colore è trasparente. Il diametro normale può raggiungere più di 100 mm e lo spessore di 1 mm e la trasmissione della luce può raggiungere più del 60%. Tra tutti i materiali ottici a infrarossi, Pellicola diamantata CVD è l'unico materiale che combina trasmittanza luminosa, shock termico ed elevata durabilità contro l'impatto di gocce di pioggia, particelle solide e corrosione chimica. Ancora più importante, il coefficiente di espansione termica estremamente basso e l'elevata conduttività termica del diamante rendono il diamante un'eccellente resistenza alle vibrazioni termiche e mantengono buone prestazioni ottiche in ambienti ad alta temperatura, rendendo la finestra del filtro antiriflesso a infrarossi vicino al diamante il miglior materiale per finestre ottiche a infrarossi per il servizio in ambienti difficili.
La trasmittanza della finestra del diamante CVD di grado ottico è mostrata nei seguenti diagrammi:
Trasmittanza del diamante CVD di grado ottico, 1 mm di spessore
Trasmittanza del diamante CVD di grado ottico, spessore 0,4 mm
La finestra di diamante CVD policristallino di grado ottico può essere applicata a infrarossi, UV a onde corte, dispositivo a microonde ad alta potenza, CO2 finestra di uscita del laser e accoppiatore di uscita. E la trasparenza può essere migliorata rivestendo anti-flessione sul componente.
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