Какви материали се използват за направата на охладени топлинни ядра?
Като водещ доставчик на охладени топлинни ядра, често ме питат за материалите, които влизат в тези сложни компоненти. Охладените термични ядра са в основата на много високоефективни устройства за термични изображения, катоМини термична камера,Охладена IR камераиОхладен модул за термична камера. Разбирането на материалите, използвани в тяхното изграждане, е от решаващо значение за оценка на техните възможности и ограничения.
Полупроводникови материали
Един от най -критичните материали в охладените топлинни ядра е полупроводниковият материал, използван за масива на детектора. Двата основни типа, използвани полупроводникови материали, са живак кадмий telluride (MCT) и индиев антимонид (INSB).
Меркурий кадмий Telluride (MCT)
MCT е полупроводник с тройка сплав с химическата формула hg₁₋ₓcdₓte. Той е много универсален, тъй като неговата лента може да бъде точно настроена чрез промяна на стойността на X, мол фракция на кадмий (CD). Тази настройка позволява на MCT детекторите да работят в различни инфрачервени спектрални ленти, включително инфрачервената вълна (MWIR, 3 - 5 µM) и инфрачервената вълна на дълги вълни (LWIR, 8 - 12 µm).
Основното предимство на MCT е високата му детективност, което означава, че може да открие много малки количества инфрачервено лъчение. Това го прави подходящ за приложения, при които се изисква висока чувствителност, като военно наблюдение, научни изследвания и индустриална проверка. Въпреки това, детекторите на MCT също са по -скъпи за производство в сравнение с някои други материали. Те изискват много ниска работна температура, обикновено около 77 К (-196 ° С), което налага използването на криогенни системи за охлаждане.
Индиеви антимониди (ESB)
INSB е полупроводник на двоично съединение. Той има тясна лента, която му позволява да работи в областта MWIR. Детекторите на INSB са известни със своята висока мобилност на електрон, което води до бързи времена на реакция. Това ги прави идеални за приложения, които изискват инфрачервени изображения с висока скорост, като системи за ориентиране на ракети и термични камери с висока скорост.
Детекторите на INSB предлагат добри показатели в лентата на MWIR и имат сравнително висока квантова ефективност. Те също имат по -ниска цена в сравнение с MCT детекторите в някои случаи. Въпреки това, подобно на MCT, детекторите на INSB също трябва да се охлаждат до ниски температури, обикновено около 77 K, за да се постигне оптимална производителност.
Оптични материали
В допълнение към материалите на детектора, оптичните компоненти в охладени топлинни ядра също разчитат на специфични материали за предаване и фокусиране на инфрачервено лъчение.
Германий (GE)
Germanium е широко използван оптичен материал в инфрачервената оптика. Той има висок коефициент на пречупване в инфрачервената област, който позволява проектирането на компактни и ефективни оптични системи. Германските лещи могат да се използват за фокусиране на инфрачервено лъчение върху масива на детектора.
Едно от предизвикателствата с германий е високата му абсорбция на видима светлина. Това означава, че германските лещи трябва да бъдат покрити с покрития против отражение (AR), за да се намалят загубите на отражение и да се подобри цялостното предаване на инфрачервено радиация. Освен това, германският има сравнително висок топлинен коефициент на разширяване, което може да причини промени в оптичните свойства с температурните изменения.
Цинк селенид (ZNSE)
ZNSE е друг важен оптичен материал за инфрачервени приложения. Той има добра прозрачност както в регионите MWIR, така и в LWIR. ZNSE лещите често се използват в лазерни системи с висока мощност и камери за термични изображения, тъй като те могат да издържат на високо -енергийно инфрачервено радиация без значителни щети.
ZNSE има по -нисък показател на пречупване в сравнение с германий, което може да бъде предимство в някои оптични дизайни. В някои случаи има и по -добра термична стабилност от германия. ZNSE обаче е по -скъп от германий и изисква внимателно боравене поради сравнително меката си и крехка природа.
Опаковъчни материали
Детекторът и оптичните компоненти в охладени топлинни ядра трябва да бъдат защитени и настанени в подходящ пакет. Опаковащите материали играят решаваща роля за поддържането на целостта на системата и осигуряването на правилната му работа.
Керамични пакети
Керамичните материали обикновено се използват за опаковане на охладени топлинни ядра. Керамиката има отлични свойства на термични и електрически изолации. Те могат да защитят детектора от външни механични удари и фактори на околната среда, като влага и прах.
Керамичните пакети могат да бъдат проектирани с херметични уплътнения, за да се предотврати навлизането на замърсители. Те също така осигуряват стабилна платформа за монтиране на детектора и други компоненти. Освен това, керамиката може да бъде метализирана, за да се улесни електрическите връзки между детектора и външната верига.
Метални пакети
Металните пакети се използват и в някои приложения. Метали като алуминий и неръждаема стомана предлагат добра механична якост и могат да осигурят електромагнитно екраниране. Те често се използват във военни и промишлени приложения, където топлинното ядро трябва да бъде защитено от тежки среди и електромагнитни смущения.
Металните пакети обаче трябва да бъдат внимателно проектирани, за да се избегнат проблеми с термичната проводимост. Ако не е правилно изолиран, металът може да проведе топлина към детектора, което може да влоши работата му.
Материали за охладителна система
Охладените топлинни ядра изискват криогенни системи за охлаждане, за да поддържат ниските работни температури на детекторите. Материалите, използвани в тези охлаждащи системи, също са от съществено значение за тяхното правилно функциониране.
Криогенни охлаждащи тела
Най -често срещаният криогенна охлаждаща течност, използвана при охладени топлинни ядра, е течен азот (LN₂). Ln₂ има точка на кипене 77 K (-196 ° C), която е подходяща за охлаждане на MCT и INSB детектори. Той е сравнително евтин и широко достъпен.
Ln₂ се съхранява в криогенни потоци, които са изолирани контейнери, предназначени да сведат до минимум топлопредаването и да предотвратят бързото изпаряване на течния азот. Използването на LN₂ изисква редовно пълнене, което може да бъде неудобно в някои приложения.
В допълнение към LN₂, някои усъвършенствани системи за охлаждане използват механични криоколари. Тези криооколчици работят върху принципа на цикъла на Стърлинг или цикъла на пулса - тръба. Материалите, използвани в механичните криоохраня, включват метали с висока якост за компонентите на компресора и ниско -термични материали за проводимост за изолация.
Заключение
Материалите, използвани за направата на охладени топлинни ядра, са внимателно подбрани, за да отговарят на специфичните изисквания на различни инфрачервени приложения за изображения. Полупроводниковите материали, оптичните материали, опаковъчните материали и материалите за охлаждане на системата играят решаващи роли при определяне на производителността, разходите и надеждността на термичното ядро.
Като доставчик на охладени топлинни ядра, ние се ангажираме да използваме най -висококачествените материали и най -новите производствени технологии, които да предоставим на нашите клиенти продукти, които отговарят на техните взискателни нужди. Независимо дали сте във военния, научния, индустриалния или търговския сектор, нашите охладени топлинни ядра, катоМини термична камера,Охладена IR камераиОхладен модул за термична камера, предлагат отлична производителност и надеждност.
Ако се интересувате да научите повече за нашите охладени термични ядра или искате да започнете дискусия за обществени поръчки, ние ви насърчаваме да се свържете с нас. Екипът ни от експерти е готов да ви помогне да намерите най -доброто решение за вашето конкретно приложение.
ЛИТЕРАТУРА
- Rogalski, A. (2011). Инфрачервени детектори: Статус и тенденции. Journal of Infrared, Millimeter и Terahertz Waves, 32 (1), 1 - 105.
- Hanson, CM (2009). Инфрачервени детектори и системи. Spie Press.
- Smith, Dy (2002). Инфрачервени детектори и излъчватели: Материали и устройства. CRC Press.
