Dirisha Zenye Metallized Optical: Viwezeshaji Visivyotumika katika Optiki za Usahihi

Katika mifumo ya usahihi ya optics na optoelectronic, vipengele tofauti kila kimoja kina jukumu maalum, kufanya kazi pamoja ili kukamilisha kazi ngumu. Kwa sababu vipengele hivi vinatengenezwa kwa njia tofauti, matibabu yao ya uso pia yanatofautiana. Miongoni mwa vipengele vinavyotumiwa sana,madirisha ya machokuja katika lahaja nyingi za mchakato. Sehemu ndogo inayoonekana kuwa rahisi lakini muhimu nidirisha la macho lenye metali-sio tu "mlinda lango" wa njia ya macho, lakini pia kwelikiwezeshajiya utendaji wa mfumo. Hebu tuangalie kwa karibu.

Dirisha la macho lililo na metali ni nini-na kwa nini kulifanya kuwa metali?

1) Ufafanuzi

Kwa ufupi, adirisha la macho lenye metalini sehemu ya macho ambayo substrate yake—kwa kawaida glasi, silika iliyounganishwa, yakuti, n.k—ina safu nyembamba (au safu-nyingi) ya chuma (km, Cr, Au, Ag, Al, Ni) iliyowekwa kwenye kingo zake au kwenye sehemu za uso zilizoteuliwa kupitia michakato ya utupu ya usahihi wa hali ya juu kama vile kuyeyuka au kumwagika.

Kutoka kwa mfumo mpana wa kuchuja, madirisha yenye metali nisivyo"vichungi vya macho" vya jadi. Vichujio vya kawaida (kwa mfano, bandpass, pasi ndefu) vimeundwa ili kupitisha au kuakisi bendi fulani za spectral, kubadilisha wigo wa mwanga. Andirisha la macho, kinyume chake, kimsingi ni kinga. Ni lazima kudumishamaambukizi ya juujuu ya bendi pana (kwa mfano, VIS, IR, au UV) wakati wa kutoakutengwa kwa mazingira na kuziba.

Kwa usahihi zaidi, dirisha la metali ni adarasa ndogo maalumya dirisha la macho. Tofauti yake iko katikauimarishaji wa metali, ambayo hutoa utendakazi kwa dirisha la kawaida ambalo haliwezi kutoa.

2) Kwa nini chuma? Madhumuni ya msingi na faida

Kupaka kijenzi kisicho na uwazi na chuma kisicho wazi kunaweza kusikika kama kipingamizi, lakini ni chaguo mahiri, linaloendeshwa na kusudi. Uchimbaji kwa kawaida huwezesha moja au zaidi ya yafuatayo:

(a) Kinga ya uingiliaji wa sumakuumeme (EMI).
Katika mifumo mingi ya kielektroniki na optoelectronic, vitambuzi nyeti (kwa mfano, CCD/CMOS) na leza zinaweza kuathiriwa na EMI ya nje—na pia zinaweza kutoa usumbufu zenyewe. Safu ya chuma inayoendelea, inayoongoza kwenye dirisha inaweza kutenda kama aNgome ya Faraday, kuruhusu mwanga kupita huku ukizuia sehemu zisizohitajika za RF/EM, na hivyo kuleta utulivu wa utendakazi wa kifaa.

(b) Kuunganisha umeme na kutuliza
Safu ya metali ni conductive. Kwa kutengenezea risasi ndani yake au kwa kuwasiliana nayo kwenye nyumba ya chuma, unaweza kuunda njia za umeme kwa vipengele vilivyowekwa kwenye upande wa ndani wa dirisha (kwa mfano, hita, sensorer za joto, electrodes) au kufunga dirisha chini ili kufuta tuli na kuimarisha kinga.

(c) Kufunga kwa hermetic
Hii ni kesi ya matumizi ya msingi. Katika vifaa vinavyohitaji utupu wa juu au angahewa ajizi (kwa mfano, mirija ya leza, mirija ya kuzidisha picha, vitambuzi vya angani), dirisha lazima liunganishwe na kifurushi cha chuma namuhuri wa kudumu, unaotegemewa zaidi. Kutumiakupiga shabaha, ukingo wa dirisha ulio na metali umeunganishwa kwenye nyumba ya chuma ili kufikia ubora bora zaidi kuliko kuunganisha wambiso, kuhakikisha utulivu wa mazingira wa muda mrefu.

(d) Matundu na vinyago
Uchimbaji wa metali hauhitaji kufunika uso wote; inaweza kuwa na muundo. Kuweka kinyago cha chuma kilicholengwa (kwa mfano, mviringo au mraba) hufafanua kwa usahihishimo wazi, huzuia mwangaza, na kuboresha SNR na ubora wa picha.

Ambapo madirisha ya metali hutumiwa

Shukrani kwa uwezo huu, madirisha ya metali yanasambazwa sana popote mazingira yanadai:

• Ulinzi na anga:wanaotafuta makombora, mizigo ya setilaiti, mifumo ya IR inayopeperushwa kwa hewa—ambapo mtetemo, viwango vya juu vya joto, na EMI kali ni kawaida. Uchumaji huleta ulinzi, kuziba, na kukinga.

• Utafiti wa hali ya juu na viwanda:leza zenye nguvu nyingi, vigundua chembe, vituo vya kutazama utupu, cryostats—programu zinazohitaji ukamilifu wa utupu, uwezo wa kustahimili mionzi na miingiliano ya umeme inayotegemewa.

• Sayansi ya matibabu na maisha:vyombo vilivyo na leza zilizounganishwa (kwa mfano, saitomita za mtiririko) ambazo lazima zifunge kaviti ya leza huku ukiruhusu boriti nje.

• Mawasiliano na hisi:moduli za fiber-optic na vitambuzi vya gesi vinavyonufaika kutokana na ulinzi wa EMI kwa ajili ya usafi wa mawimbi.

Vigezo kuu na vigezo vya uteuzi

Wakati wa kubainisha au kutathmini madirisha ya macho yenye metali, zingatia:

1. Nyenzo za substrate- Huamua utendaji wa macho na kimwili:

• BK7/K9 kioo:kiuchumi; inafaa kwa inayoonekana.

• Silika iliyounganishwa:maambukizi ya juu kutoka UV hadi NIR; CTE ya chini na utulivu bora.

• Sapphire:ngumu sana, inayostahimili mikwaruzo, yenye uwezo wa halijoto ya juu; matumizi pana ya UV-mid-IR katika mazingira magumu.

• Si/Ge:kimsingi kwa bendi za IR.

2. Kipenyo cha wazi (CA)- Mkoa umehakikishiwa kukidhi vipimo vya macho. Maeneo yenye metali kwa ujumla yapo nje (na kubwa kuliko) ya CA.

3. Aina na unene wa metali-

• Crmara nyingi hutumika kwa vipenyo vya kuzuia mwanga na kama msingi wa mshikamano/ubavu.

• Auhutoa conductivity ya juu na upinzani wa oxidation kwa soldering / brazing.
  Unene wa kawaida: makumi hadi mamia ya nanomita, iliyoundwa kufanya kazi.

4. Uambukizaji– Asilimia ya upitishaji juu ya bendi lengwa (λ₁–λ₂). Dirisha za utendaji wa juu zinaweza kuzidi99%ndani ya bendi ya kubuni (pamoja na mipako ya AR inayofaa kwenye aperture wazi).

5. Hermeticity- Muhimu kwa madirisha ya brazed; huthibitishwa kwa kawaida kupitia majaribio ya uvujaji wa heliamu, kwa viwango vikali vya uvujaji kama vile< 1 × 10⁻⁸ cc/s(Atm Yeye).

6. Utangamano wa brazing- Rafu ya chuma lazima iwe na unyevu na iungane vizuri na vichungi vilivyochaguliwa (kwa mfano, AuSn, AgCu eutectic) na kuhimili baiskeli ya joto na mkazo wa kiufundi.

7. Ubora wa uso- Chimba-Chimba (kwa mfano,60-40au bora); nambari ndogo zinaonyesha kasoro chache/nyepesi.

8. Kielelezo cha uso- Mkengeuko wa kujaa, kwa kawaida hubainishwa katika mawimbi kwa urefu fulani (kwa mfano,λ/4, λ/10 @ 632.8 nm); maadili madogo yanamaanisha ubapa bora.

Mstari wa chini

Dirisha za macho zenye metali hukaa kwenye uhusiano wautendaji wa machonautendaji wa mitambo/umeme. Wanaenda zaidi ya maambukizi tu, wakihudumia kamavizuizi vya kinga, ngao za EMI, miingiliano ya hermetic, na madaraja ya umeme. Kuchagua suluhisho sahihi kunahitaji utafiti wa biashara wa kiwango cha mfumo: Je, unahitaji utendakazi? Brazed hermeticity? Bendi ya uendeshaji ni nini? Je, mizigo ya mazingira ni kali kiasi gani? Majibu yanaendesha uteuzi wa substrate, stack ya metallization, na njia ya usindikaji.

Ni hasa mchanganyiko huu wausahihi wa kiwango kidogo(makumi ya nanometers ya filamu za chuma zilizotengenezwa) nauimara wa kiwango kikubwa(kustahimili tofauti za shinikizo na mabadiliko ya kikatili ya joto) ambayo hufanya madirisha ya macho yenye metali kuwa ya lazima."dirisha kuu"-kuunganisha kikoa laini cha macho na hali ngumu zaidi za ulimwengu.