Инфракрасное излучение и стекло: выбор подходящих марок кварца для ИК-окон и обогревателей

Взаимосвязь между инфракрасным излучением и стеклом определяется длиной волны, а не тем, насколько четко деталь выглядит на стенде. Несколько лет назад клиент прислал нам чертеж диска из плавленого кварца диаметром 60 мм и толщиной 5 мм, который будет установлен перед тепловизионной камерой и наблюдать за камерой печи с температурой 900 °C. Все размеры были правильными. Материал был неправильным. В диапазоне от 8 до 14 микрометров, который использовала камера, плавленый кварц вообще не является окном; это стена. Камера увидела бы излучение поверхности самого диска плюс отражение цеха за ним, а печь осталась бы невидимой за идеально обработанной заготовкой.

В этом запросе цены инфракрасное излучение и стекло описываются лучше, чем в любой главе учебника. Стекло не является категорически прозрачным или непрозрачным для инфракрасного излучения. Он прозрачен в определенном диапазоне, слеп за пределами этого диапазона, а края диапазона меняются в зависимости от состава, содержания гидроксилов и толщины. Выбирайте правильно, и кварцевое стекло станет одним из самых полезных материалов в инфракрасной системе: оно выдерживает температуру 1100 °C при непрерывной эксплуатации, выдерживает термический удар и пропускает большую часть того, что излучает средневолновый обогреватель. Сделайте неверный выбор и вы станете обладателем дорогого декоративного диска.

Эта статья написана для людей, которым действительно приходится делать этот звонок: инженеры-технологи, определяющие корпус нагревателя, проектировщики приборов, выбирающие окно, группы технического обслуживания, устраняющие неисправности пирометра, и сотрудники по закупкам, сравнивающие предложения от производителя кварцевого стекла. Мы производим кварцевые трубки, стержни, пластины, окна, тигли и инфракрасные нагревательные элементы каждую неделю, поэтому приведенные ниже примеры взяты из реальных заказов на поставку, а не из учебной программы по физике.

Краткая версия: подберите стакан к ленте

Если вы помните только одно, помните следующее: кварцевое стекло — это материал, работающий в ближнем инфракрасном и коротковолновом инфракрасном диапазоне. Плавленый кварц высокой чистоты пропускает свет примерно от 180 нанометров в ультрафиолетовом диапазоне до примерно 2,5 микрометров, а сорта с низким содержанием гидроксила увеличивают полезное пропускание примерно до 3,5 микрометров. За пределами примерно 4 микрометров поглощение резко возрастает. Кремниево-кислородная сетка толщиной примерно от 8 до 10 микрометров поглощает настолько сильно, что окно толщиной 3 мм фактически становится черным.

Этот единственный факт распределяет почти каждый получаемый нами запрос в одну из трех групп:

• От 1 до 3 микрометров. Кварцевое стекло – выбор по умолчанию. Здесь работают инфракрасные лампы, излучатели из углеродного волокна, волоконные лазеры диаметром 2 микрометра, датчики газа, измерения влажности, разогрев пластиковых преформ и большинство промышленных процессов сушки.
• От 3 до 5 микрометров. Вы находитесь на обочине кривой. Плавленый кварц с низким содержанием ОН по-прежнему работает, но толщина имеет огромное значение, содержание гидроксила должно быть указано, а не предполагаемо, и каждый дополнительный миллиметр стоит реального сигнала.
• От 8 до 14 микрометров. Кварц вам не поможет. Для тепловидения, большинства пирометров и длинноволновой радиометрии необходимы германий, селенид цинка, сульфид цинка, кремний для более короткого конца или халькогенидное стекло. Кварцевое окно в длинноволновой камере — это фильтр, а не окно.

Все остальное в этой статье подробно основано на этой схеме: как поглощается гидроксил, как толщина усугубляет проблему, как покрытия меняют цифры и как написать спецификацию покупки, которой поставщик действительно может соответствовать.

Почему кремнезем пропускает ближний инфракрасный диапазон, но блокирует тепловой инфракрасный диапазон

Прозрачность не является свойством материала абстрактно; это разрыв между двумя механизмами поглощения. Что касается коротковолновых волн, фотоны в конечном итоге несут достаточно энергии, чтобы поднять электроны через запрещенную зону стекла, поэтому плавленый кварц становится непрозрачным при длине волны ниже 180 нанометров. Что касается длинноволновых волн, фотоны в конечном итоге несут нужную энергию для возбуждения колебаний самой кремниево-кислородной сети. Эти вибрационные поглощения находятся в тепловом инфракрасном диапазоне, и они сильны.

Практическим следствием является окно передачи с мягкой, а не жесткой границей. Плавленый кварц превосходен при толщине 1 микрометра, хорош при толщине 2 микрометра, пригоден для использования при толщине 3 микрометра в нужном классе, пограничен при толщине 4 микрометра и безнадежен при толщине 9 микрометров. Обычное натриево-кальциевое флоат-стекло достигает своего предела гораздо раньше, потому что примеси оксидов железа сильно поглощают в ближнем инфракрасном диапазоне, и именно поэтому толстое оконное стекло кажется теплым на летнем солнце: видимый свет проникает внутрь, и энергия ближнего инфракрасного диапазона преобразуется в тепло внутри стекла.

Три инфракрасных диапазона простыми словами

Ближний и коротковолновый инфракрасный диапазон, примерно от 0,7 до 2,5 микрометра. Это диапазон лампового обогрева, оптоволоконной связи, спектроскопического измерения влажности и коротковолновых инфракрасных инспекционных камер. Здесь преобладает кварцевое стекло, и оно не нуждается в особых объяснениях.

Средневолновое инфракрасное излучение, примерно от 3 до 5 микрометров. Это диапазон термометрии горячих объектов, анализа дымовых газов, некоторой военной оптики и растущего числа газовых датчиков. Плавленый кварц с низким содержанием ОН может служить нижней половине этой полосы, если оптический путь короткий. При толщине выше 4 микрометров вам следует честно оценивать другие материалы.

Длинноволновое инфракрасное излучение, примерно от 8 до 14 микрометров. Именно здесь работают тепловизионные камеры, поскольку объекты комнатной температуры там сильно излучают. Стекло непрозрачно почти по всей полосе, поэтому тепловизионная камера, направленная на окно, видит температуру поверхности окна и отражение всего, что находится за камерой.

Что делает гидроксил внутри стекла

Вода, включенная в сетку кремнезема во время плавления, оставляет после себя гидроксильные группы, и эти группы имеют собственное колебательное поглощение примерно на 1,38, 2,22 и 2,73 микрометра. Плавленый кварц, пригодный для УФ-излучения, с содержанием гидроксила от 800 до 1200 частей на миллион превосходен при толщине менее 2 микрометров и вполне обычен при толщине 2,7 микрометра. Материал инфракрасного класса с содержанием гидроксила ниже 10 частей на миллион устраняет большую часть этого поглощения и дает вам дополнительный микрометр рабочего диапазона.

Это самый распространенный пробел в спецификациях, который мы видим. Покупатель запрашивает «кварцевое стекло толщиной 3 мм, высокое пропускание» и получает грамотно изготовленное окно с УФ-защитой, которое теряет почти половину своего сигнала на длине волны 2,7 микрометра. Ничего не было дефектным. Оценка просто никогда не была указана.

Сравнительная таблица семейств стекол в инфракрасном диапазоне

В таблице ниже приведены характеристики семейств стекол, о которых нас спрашивают чаще всего. Диапазоны — это типичные значения передачи для обычных толщин, а не гарантированные пределы для каждого расплава, поскольку примеси, содержание железа и уровень гидроксилов смещают края.

Считайте таблицу фильтром, а не рейтингом. JGS1 не лучше JGS3; он оптимизирован для другого конца спектра. Поставщик, указывающий один сорт для каждой работы с инфракрасным излучением, либо неправильно понял запрос, либо надеется, что вы этого не заметите.

Под цифрами находятся два практических примечания. Во-первых, видимая прозрачность почти ничего не говорит о характеристиках инфракрасного излучения, поэтому визуальный осмотр доставленного окна мало что дает. Во-вторых, стекло, которое на толстых участках выглядит слегка серым или зеленым, обычно обнаруживает содержание железа, которое безвредно в смотровом стекле и неприемлемо в окне ближнего инфракрасного диапазона.

Пропускание на расстоянии 3 микрометров: где различаются сорта

В приведенной ниже таблице сравниваются ориентировочные внутренние коэффициенты пропускания на расстоянии 3 микрометров на пути длиной 10 мм для четырех распространенных материалов. Он намеренно ориентирован на эту длину волны, потому что на длине волны 3 микрометра в результате доминирует содержание гидроксила, а не толщина или полировка.

Выделяются три вещи. Разрыв между двумя марками кремнезема — это ширина гидроксильной полосы, а не разница в чистоте или мастерстве изготовления, поэтому исправлением является смена сорта, а не смена полировки. Боросиликат в этом регионе не просто «немного хуже»; это другой класс материала, и его не следует заменять во время нехватки поставок без свежей оптической проверки. А фигура с натронной известью объясняет, почему обычное стекло бесполезно в качестве инфракрасного окна, даже если оно выглядит совершенно прозрачным.

Именно поэтому для нашей собственной работы с инфракрасным излучением мы храним запасы пластин и трубок с низким содержанием гидроксильных групп отдельно от запасов, предназначенных для УФ-излучения, и отмечаем номера партий плавки в упаковочном листе. Именно поэтому мы спрашиваем у клиентов целевую длину волны до предложения, а не после. Если размер приложения составляет 2 микрометра, стандартное окно с УФ-защитой будет работать хорошо и сэкономит деньги. Если оно составляет 3,2 микрометра, то же самое окно уменьшит сигнал вдвое, и покупатель будет винить в этом покрытие, полировку или выравнивание, прежде чем кто-либо заподозрит стекло.

Толщина усиливает эффект экспоненциально, а не линейно, поэтому окно шириной 5 мм не просто «немного тусклее», чем окно толщиной 3 мм на краю полосы. На практике, если вам приходится работать близко к отсечке, укажите самое тонкое окно, которое допускает механическая конструкция, и потратьте сэкономленные средства на более высокий класс.

Инфракрасные обогреватели: почему кварцевый конверт не является фильтром

Наиболее широкое промышленное применение инфракрасного излучения и стекла — это кварцевая инфракрасная нагревательная трубка, и она работает, потому что оболочка прозрачна для заключаемого в ней излучения. Согласно закону смещения Вина, нить из углеродного волокна, работающая при температуре около 1200 К, наиболее сильно излучает вблизи 2,4 микрометра. Никель-хромовый элемент при аналогичной температуре ведет себя аналогично. Вольфрамовая нить в трубке, наполненной галогеном, нагревается выше, около 2800 К, а ее пиковая толщина приближается к 1 микрометру. Все три удобно расположены внутри передающего окна кварцевой оболочки, поэтому стенка трубки поглощает очень мало энергии, которую она генерирует.

Это не тривиальная деталь. Если бы оболочка поглощала собственную мощность, трубка нагревалась бы сама, а не заготовка, эффективность снижалась бы, а стенка размягчилась бы. Кварц позволяет избежать всех трех видов отказа одновременно, а также имеет температуру размягчения выше 1600 °C и коэффициент теплового расширения около 0,55 × 10⁻⁶ на кельвин, поэтому нагреватель можно облить холодной водой на производственной линии, не разбив его.

Прозрачные кварцевые инфракрасные нагревательные трубки Прозрачная кварцевая трубка обеспечивает прямую инфракрасную передачу для целенаправленного нагрева, быстрый отклик и устойчивость к тепловому удару; полезен там, где важны плотное изображение нити и высокая эффективность. Посмотреть продукт →

Прозрачные, молочные и легированные конверты

Прозрачный кварц обеспечивает высочайшую прямую передачу и плотное изображение нити, что подходит для целенаправленного нагрева, термоформования и быстрой термической обработки полупроводников. Молочный или непрозрачный кварц рассеивает излучение, смягчая горячие точки и обеспечивая более равномерное распределение по широкой цели, что обычно предпочтительнее для сушки в печах, отверждения краски и подогрева пищи.

Легированная кварцевая трубка добавляет третий вариант, смещая места поглощения оболочки. Трубка, легированная для снижения ультрафиолетового излучения, снижает образование озона и защищает термочувствительные продукты, в то время как знакомая красная или рубиновая трубка заметно фильтрует короткие волны, не блокируя инфракрасный выход. Для производителей ламп именно в этом часто заключается разница между соответствием или невыполнением требований по выбросам.

Соответствующий эмиттер для нагрузки

Согласование длин волн имеет большее значение, чем ожидает большинство покупателей. Покрытия на водной основе, бумага и текстиль сильно поглощают энергию толщиной около 3 микрометров, поэтому средневолновые углеродные излучатели эффективно передают тепло. Тонкие полимерные пленки и ПЭТ-преформы хорошо поглощают свет в диапазоне от 1 до 2 микрометров, что благоприятствует коротковолновым галогенным лампам. Прозрачные пластмассы, которые кажутся прозрачными для глаз, все же могут сильно поглощать ближний инфракрасный диапазон, и именно поэтому инфракрасная сварка и термоусадочная посадка вообще работают.

Прежде чем рекомендовать конверт, мы обычно задаем три вопроса: каков целевой материал, какой температуры он должен достигать и насколько однородным должен быть результат. Эти три ответа сужают выбор эмиттера, диаметра трубки, толщины стенки и качества поверхности гораздо быстрее, чем это можно сделать в технических характеристиках.

Инфракрасные окна и смотровые стекла для горячих процессов

Окно, выходящее в камеру с температурой 1000 °C, должно выполнять три задачи одновременно: оставаться прозрачным на рабочей длине волны, выдерживать температурный градиент и сохранять технологическую атмосферу на своем месте. Кварц справляется со всеми тремя лучше, чем большинство альтернатив, но только если механическая конструкция поддерживает это.

Рассмотрим типичное смотровое стекло печи. Температура технологической стороны составляет 900 °C, внешней поверхности — 60 °C, а камера или пирометр просматривает на расстоянии 1,5 микрометра. Кварцевый диск с низким содержанием ОН диаметром 5 мм легко удовлетворяет оптическим требованиям. Режим отказа почти никогда не является передачей; оно монтируется. Если окно жестко зажато с обеих сторон, дифференциальное расширение кварца и фланца из нержавеющей стали приведет к его растрескиванию, поскольку кварц расширяется гораздо меньше, чем металл вокруг него. Мы рекомендуем мягкую прокладку, плавающее седло и четкое указание того, какая сторона горячая.

Продувка — второе дизайнерское решение. Кварцевое окно в насыщенной сажей или конденсирующейся атмосфере теряет пропускание из-за поверхностных отложений задолго до того, как само стекло разрушается. Тангенциальная продувка воздухом или азотом через технологическую поверхность сохраняет поверхность чистой и, в качестве бонуса, охлаждает ее. При отсутствии продувочного газа тот же результат часто достигается при небольшом положительном давлении внутри корпуса.

Кварцевые окна высокой чистоты для оптического и термического использования Кварцевое окно высокой чистоты подходит для высокотемпературного и термически стабильного оптического просмотра; рассмотрите необходимость очистки и широкополосного антиотражения там, где потери при передаче имеют значение. Посмотреть продукт →

Толщина, покрытия и качество поверхности

Плавленый кварц без покрытия теряет от 3 до 4 процентов на поверхность из-за отражения Френеля в ближней инфракрасной области. Две поверхности, четыре процента и дальнейшие потери внутри материала: номинально отличное окно может обеспечить 90 процентов, а не 96 процентов еще до начала процесса. Антиотражающие покрытия восстанавливают большую часть этого, но только в том диапазоне, для которого они были разработаны, поэтому широкополосная характеристика имеет значение, когда датчик сканирует длину волны.

Допуски на размеры также стоит указать явно. Окно с толщиной ±0,05 мм и качеством поверхности с царапинами 40/20 стоит дороже, чем заготовка общего назначения с толщиной ±0,2 мм, и в большинстве случаев применения смотровых стекол не требуется более прочный класс. И наоборот, лазерное окно, которое незаметно заменяет коммерческие полироли для отделки лазерного качества, будет страдать от рассеяния, а при высокой мощности - от локального нагрева.

Качество кромки заслуживает упоминания, потому что именно здесь начинается большинство поломок. Отшлифованная и скошенная кромка предотвращает сколы при обращении и снижает вероятность распространения трещины в отверстие при термоциклировании.

Инфракрасный оптический кварц: что вы покупаете с помощью JGS3 и сколько это стоит

Плавленый кварц для инфракрасного диапазона, обычно обозначаемый обозначением JGS3, — это то, что мы поставляем, когда клиенту требуется эффективная передача сигнала на расстояние примерно до 3,5 микрометров. Содержание гидроксила поддерживается ниже примерно 10 частей на миллион, что устраняет полосу поглощения 2,73 микрометра, которая ограничивает материал УФ-класса.

Оптические кварцевые пластины JGS3 для инфракрасного диапазона Оптическая кварцевая пластина JGS3 покрывает 0,26–3,5 мкм и избегает полосы поглощения гидроксила 2,7 мкм; полезен для передачи инфракрасного излучения, где диапазон УФ менее критичен. Посмотреть продукт →

Прежде чем указывать компромиссы, стоит понять их. Удаление гидроксила смещает границу ультрафиолетового излучения в сторону более длинных волн, обычно превышающих 250 нанометров, поэтому инфракрасный класс — плохой выбор для оболочки УФ-лампы. Он также стоит дороже, чем материал, предназначенный для УФ-излучения, поскольку процесс плавления и консолидации более сложен и более чувствителен в том смысле, что поставщик должен фактически измерять гидроксил, а не предполагать его.

Где мы видим, что JGS3 оправдывает свою цену: оптические окна для волоконных лазеров размером 2–3 микрометра, газопоглощающие ячейки для измерения метана и водяного пара, защитные окна над охлаждаемыми средневолновыми детекторами и эталонная оптика, которая не должна дрейфовать при поглощении влаги. Где его тратят впустую: окна видимого света, оборудование для УФ-отверждения и общее наблюдение за печью с точностью до 1 микрометра, где более дешевый сорт ведет себя идентично.

Атрибуты качества, которые имеют такое же значение, как и передача

На инфракрасный оптический путь влияет не только кривая передачи. Пузырьки и твердые включения рассеивают свет и при высокой мощности действуют как горячие точки, которые могут привести к повреждению. Стрии, слабые композиционные полосы, оставленные в результате плавления, искажают волновые фронты и имеют огромное значение для визуализации или интерферометрии, но почти не имеют значения для простого измерения переноса излучения. Однородность индекса имеет значение для больших апертур и едва ли для диска диаметром 10 мм.

Мы советуем указывать область применения, а не общие требования «наилучшего качества». Затем поставщик может предложить класс пузырьков, класс полос и характеристики поверхности, соответствующие заданию, и вы избежите платы за однородность интерферометрического уровня в детали, которой нужно только передавать тепло в камеру.

Когда стекло – неправильный ответ: тепловидение через окно

Тепловизионные камеры являются наиболее частым источником путаницы в инфракрасном диапазоне и стекле, и честный ответ заключается в том, что кварц не может решить эту проблему. Длинноволновая тепловизионная камера, работающая в диапазоне от 8 до 14 микрометров, рассматривает стекло как непрозрачную поверхность с коэффициентом излучения около 0,9, поэтому она сообщает температуру стекла с поправкой на то, что стекло отражает. В мастерской этим отражением являются люди и освещение, поэтому тепловые изображения окон выглядят как зеркала.

Все обычные исправления являются законными, и ни одно из них не связано с кварцем:

• Откройте прозрачное отверстие и измерьте через отверстие, принимая поток воздуха, идущий вместе с ним.
• Используйте материал окна, который действительно пропускает свет в диапазоне от 8 до 14 микрометров, например германий, селенид цинка или халькогенидное стекло, и примите его стоимость и его тепловые ограничения.
• Вместо этого используйте коротковолновую инфракрасную камеру, работающую примерно в диапазоне от 0,9 до 1,7 микрометра, где кварц прозрачен и измерения при высоких температурах все еще возможны.
• Измерьте внешнюю поверхность контактным датчиком или пирометром с надлежащей коррекцией излучательной способности, работающим на более короткой длине волны.

Коротковолновый вариант чаще всего упускают из виду. Для работы в печи и печи при температуре выше 700 °C коротковолновая камера за кварцевым окном может быть лучшим инженерным решением, чем дорогая длинноволновая камера за экзотическим окном, поскольку более короткая длина волны также снижает чувствительность к ошибке излучательной способности и к поверхностному загрязнению.

Стекло перед камерой не является плохой идеей автоматически; стекло выбрано не для той полосы. Когда вы описываете измерения поставщику кварцевого стекла, указывайте спектральный диапазон камеры, а не слово «термический», поскольку само слово «термический» указывает ответственному поставщику на неправильный материал.

Ошибки в спецификациях, которые мы видим неоднократно

Большинство проблем с инфракрасным стеклом решаются при заказе на поставку за несколько месяцев до поставки. Это повторяющиеся события, примерно в порядке частоты.

1. Указание класса по имени без длины волны. «Кварцевое стекло» описывает семейство, а не уровень производительности. Укажите рабочий диапазон и приемлемую передачу в этом диапазоне.
2. Забываем содержание гидроксила. Любое требование, превышающее 2,5 микрометра, должно указывать предел OH, например, ниже 10 частей на миллион, и содержать вопрос о том, как он проверяется.
3. Игнорирование толщины. Пропускание вблизи края полосы экспоненциально по толщине. Два поставщика, указывающие один и тот же сорт при разной толщине, указывают на разные характеристики.
4. Предполагается, что покрытие всегда помогает. Антибликовое покрытие, оптимизированное для толщины 1 микрометра, повредит при толщине 3 микрометра. Укажите полосу покрытия или оставьте ее.
5. Проектирование жесткого крепления. Кварц расширяется примерно в пять раз быстрее нержавеющей стали; разница должна куда-то деваться. Используйте совместимые сиденья.
6. С видом на чистку. Идеально оформленное окно в грязной обстановке за смену становится бесполезным. Планируйте расход газа на стадии проектирования.
7. Качество оцениваю на глаз. Деталь, которая выглядит безупречно, может быть неподходящего сорта, а деталь с видимым пузырьком может быть вполне приемлемой для применения в радиационном нагреве. Проверяйте в соответствии со спецификацией, а не вопреки интуиции.

Исправление каждой из этих проблем на этапе предложения обходится дешево, а после поставки — дорого. Пятиминутный разговор о длине волны, толщине, температуре и атмосфере предотвращает почти все из них.

Как купить: что вам должен сказать производитель кварцевого стекла

Купить инфракрасный кварц не сложно, но это вознаграждает поставщика, который отвечает на вопросы измерениями, а не прилагательными. Независимо от того, имеете ли вы дело напрямую с производителем, региональным поставщиком или оптовым торговцем, обслуживающим несколько линеек продукции, в техническом ответе должны присутствовать одни и те же десять пунктов.

1. Измеренная кривая передачи для предлагаемого класса и предлагаемой толщины, а не каталожный рисунок, скопированный из типового технического паспорта. Инфракрасное измерение с преобразованием Фурье занимает несколько минут и разрешает большинство споров.
2. Заявленное гидроксильное число и метод, используемый для его получения, обычно из полосы поглощения около 2,73 микрометра.
3. Пузырьковый и инклюзивный класс выражается в признанной системе оценок, а не как «высокое качество».
4. Информация о полосах и однородности где задействована визуализация или интерферометрия.
5. Размерные допуски для толщины, диаметра, плоскостности и параллельности, а также метода измерения.
6. Спецификация поверхности в чистом виде, с указанием степени полировки.
7. Детали покрытия , включая расчетную длину волны, полосу пропускания, угол падения и ожидаемый коэффициент передачи.
8. Температурные пределы и рекомендуемые скорости изменения температуры , включая максимальный градиент по всей детали.
9. Упаковка и отслеживаемость , ведь пришедшее со сколами окно диаметром 300 мм – это полная потеря, независимо от его оптического качества.
10. Политика образца и времени выполнения заказа , особенно для первого изделия, которое необходимо протестировать в реальном приспособлении.

Также полезно знать, о чем поставщик должен вас спросить. Если предложение приходит без единого вопроса о длине волны, толщине или температуре, цена, вероятно, основана на предположении. В нашей собственной форме запроса сначала намеренно запрашивается рабочий диапазон, поскольку он определяет, указываем ли мы трубку УФ-класса, пластину инфракрасного диапазона или молочную оболочку.

Нестандартные размеры, небольшие партии и повторные заказы.

Большинство инфракрасных проектов начинаются как разовые и становятся запланированными. Заранее спросите, может ли поставщик хранить партию плавки для повторных заказов, будет ли храниться чертеж с прикрепленной к нему измеренной передачей и как будет сообщаться об изменении сорта. Эти ответы имеют большее значение, чем несколько процентов в первом счете, когда производство запущено уже шесть месяцев, а новая партия ведет себя немного по-другому.

Для изготовления по индивидуальному заказу, будь то ступенчатое окно, перфорированная диафрагма, куполообразная оболочка или смотровое окно с фланцем, практический способ — отправить чертеж с отмеченными на нем оптическими требованиями. Сами по себе размеры редко передают то, что на самом деле должна делать деталь.

Где эти продукты находятся в нашем ассортименте

Две точки входа охватывают большую часть описанной выше инфракрасной работы. Первая — это наша услуга по изготовлению окон по индивидуальному заказу, которая занимается проемами, просверленными пластинами, ступенчатыми профилями и координацией антибликового покрытия для смотровых стекол и окон приборов. Второй — это линейка инфракрасных обогревателей, которая включает конструкции элементов из прозрачного, молочного и углеродного волокна для промышленного нагревательного оборудования.

Обе страницы соседствуют с более широким каталогом трубок, стержней, пластин, тиглей и лабораторной посуды, поэтому один запрос обычно может охватывать всю сборку, а не отдельный компонент.

Часто задаваемые вопросы: Инфракрасное излучение и стекло

Проходит ли инфракрасное излучение через стекло?

Некоторые из них да, и их количество полностью зависит от длины волны. Обычное оконное стекло достаточно хорошо пропускает ближний инфракрасный свет на глубине ниже 2,5 микрометров и блокирует почти все, что находится за пределами 5 микрометров. Плавленый кварц расширяет полезное пропускание примерно до 3,5 микрометров в сортах с низким содержанием гидроксила. В термическом диапазоне от 8 до 14 микрометров обычное стекло практически непрозрачно.

Почему тепловизионная камера не видит через окно?

Потому что камера работает в длинноволновом инфракрасном диапазоне, где стекло скорее поглощает, чем пропускает. Таким образом, камера считывает саму стеклянную поверхность, которая сильно излучает, а также отражает окружающую среду. Направление тепловизионной камеры на окно обычно создает изображение отраженного обратно тепла самого оператора камеры.

Кварцевое стекло — это то же самое, что инфракрасное стекло?

Не совсем. Кварцевое стекло — это семейство изделий из плавленого кварца, и только некоторые представители этого семейства оптимизированы для работы в инфракрасном диапазоне. Материал, пригодный для инфракрасного излучения, характеризуется очень низким содержанием гидроксила, что устраняет полосы поглощения, которые ограничивают размер кремнезема, пригодного для ультрафиолетового излучения, за пределами 2,5 микрометров.

Какую марку мне следует выбрать для процесса размером от 2 до 3 микрометров?

Стандартный кварцевый кварц толщиной менее 2,5 микрометров обычно работает хорошо и стоит дешевле. Между 2,5 и 3,5 микрометрами укажите низкогидроксильный инфракрасный класс с содержанием гидроксила ниже примерно 10 частей на миллион и сделайте окно настолько тонким, насколько это позволяет механическая конструкция.

Задерживает ли более толстое окно больше инфракрасного излучения?

Да, и эффект скорее экспоненциальный, чем пропорциональный, особенно вблизи края окна передачи. Окно, которое работает приемлемо на расстоянии 3 мм, может потерять большую часть своего сигнала на расстоянии 8 мм на той же длине волны. Толщина — это оптическая переменная, а не только механическая.

Могут ли покрытия улучшить передачу инфракрасного излучения?

Антиотражающие покрытия могут восстановить большую часть примерно 3–4 процентов потерь на каждой непокрытой поверхности, но только в пределах диапазона, для которого они были разработаны. Покрытие, оптимизированное для видимого света, обычно ухудшает характеристики при длине волны 3 микрометра, поэтому на чертеже необходимо указать расчетную длину волны.

Какую максимальную температуру может выдержать кварцевое окно?

Плавленый кварц размягчается при температуре выше 1600 °C и обычно используется непрерывно при температуре около 1100 °C, но практическим ограничением для окна обычно является температурный градиент поперек окна и метод монтажа, а не температура размягчения материала. Постепенное нагревание, податливая посадка и даже зажим имеют большее значение, чем просто цифра в заголовке.

Инфракрасное излучение и стекло — одна из тех тем, где небольшая точность на раннем этапе позволяет сэкономить значительные средства в дальнейшем. Физика стабильна, варианты материалов хорошо изучены, а режимы отказа почти все предсказуемы: сорт выбирается по привычке, а не по длине волны, окно, спроектированное без соответствующего крепления, оболочка нагревателя указана без учета того, насколько равномерно должно поступать тепло, или тепловизионная камера, призванная просматривать материал, который поглощает именно ту полосу, от которой она зависит.

Если вы находитесь на этапе эскиза детали, а не заказа ее, самое полезное, что вы можете сделать, это описать процесс простыми словами: что нагревается или измеряется, при какой температуре, на какой длине волны, в какой атмосфере и как долго деталь должна прослужить. Эти пять ответов сужают выбор марки, толщины, отделки поверхности и покрытия быстрее, чем любая таблица спецификаций, и они дают производителю достаточно информации, чтобы предложить что-то, что будет работать в цехах и через год.