Шайыр, шыны және кремний карбидті толқын өткізгіш материалдарын салыстыру дегеніміз не?

Бұған дейін » деген мақала жариялаған болатынбыз.Шайыр, шыны және кремний карбиді толқын өткізгіштерінің өнімділік сипаттамаларын салыстыру '(Көру үшін басыңыз). Бүгін біз үш материалды толығырақ таныстырамыз.

Шайыр материалының толқын жетекі

Оптикалық қасиеттер

1. **Сыну көрсеткіші**: шайырдың сыну көрсеткіші әдетте 1,49-дан 1,60-қа дейін ауытқиды, бұл шыны және кремний карбидімен салыстырғанда төмен. Төменгі сыну көрсеткіші толқын өткізгіш жүйесіндегі толық ішкі шағылысу үшін критикалық бұрыштың үлкенірек екенін білдіреді, бұл жоғары сыну көрсеткіштері бар басқа материалдарға қарағанда оптикалық сигнал беру тиімділігінің төмен болуына әкеледі. (n = sin i / sin r, мұндағы n - сыну көрсеткіші, sin i - түскен бұрыштың синусы, sin r - сынған бұрыштың синусы).

2. **Өткізгіштік**: Шайыр материалдары көрінетін жарық диапазонында жақсы өткізгіштікке ие, бірақ олардың оптикалық біркелкілігіне молекулалық орналасу әсер етеді. Төменгі жарық шашырау қасиеттері мөлдірлікті сақтауға көмектеседі, бірақ ұзақ уақыт пайдалану қартаюға байланысты өткізгіштіктің төмендеуіне әкелуі мүмкін.

3. **Қос сыну**: Шайырлар әдетте салыстырмалы түрде кездейсоқ молекулалық құрылымы мен ішкі кернеуі төмен болғандықтан, жарықтың таралуы кезінде ең аз фазалық айырмашылықтарға әкеледі. Дегенмен, белгілі бір жағдайларда сыртқы кернеу біркелкі емес оптикалық қасиеттерді тудыруы мүмкін.

Механикалық қасиеттері

1. **Қаттылық**: шайырдың қаттылығы әдетте төмен (Виккерс қаттылығы шамамен 15-20 HV), оны шыны және кремний карбидімен салыстырғанда механикалық зақымдануға бейім етеді, әсіресе беті үйкеліске ұшыраған кезде. Бұл төмен қаттылық оның дәл оптикалық жүйелердегі қызмет ету мерзімін шектейді.

2. **Тұйықтық және серпімділік модулі**: Шайыр салыстырмалы түрде жоғары қаттылық пен серпімділік модулін әдетте 2-5 ГПа диапазонында көрсетеді, бұл соққы кезінде жарықшақтарға біршама төзімділік береді. Дегенмен, серпімділік модулінің төмендеуі оптикалық құрылғылардың құрылымдық тұрақтылығын, әсіресе жоғары температурада немесе ұзақ пайдалану кезінде әлсіретуі мүмкін. (Икемділік модулі: E = σ / ε, мұнда серпімділік модулі неғұрлым үлкен болса, материалдың икемділігі соғұрлым жақсы болады, бұл кернеуден кейін бастапқы пішініне тез оралуын көрсетеді.)

Химиялық қасиеттері

1. **Химиялық коррозияға төзімділік**: шайыр жақсы химиялық тұрақтылық көрсетеді және көптеген қышқылдардың, негіздердің және органикалық еріткіштердің коррозиясына қарсы тұра алады. Дегенмен, ол ультракүлгін (УК) сәулеге өте сезімтал және ультракүлгін сәулеленуге ұзақ әсер ету сарғаюға немесе морттануға әкелуі мүмкін.

2. **Ылғалды сіңіру**: шайыр материалдарының әдетте белгілі бір гигроскопиялық дәрежесі болады, бұл суды сіңіргеннен кейін оптикалық өнімділіктің төмендеуіне әкелуі мүмкін, мысалы, сыну көрсеткішінің өзгеруі және мөлдірліктің төмендеуі. Сонымен қатар, ылғалды сіңіру материалдың механикалық қасиеттерін әлсіретіп, термиялық кеңею коэффициентін арттыруы мүмкін.

Шыны материалының толқын жетекі

Оптикалық қасиеттер

1. **Сыну көрсеткіші**: Оптикалық дәрежедегі шынының сыну көрсеткіші оның құрамына байланысты әдетте 1,5 пен 1,9 аралығында болады. BK7 сияқты қарапайым оптикалық әйнек 1,5168 сыну көрсеткішіне ие, бұл әйнектің жалпы ішкі шағылысу толқын өткізгіш конструкцияларында жоғары оптикалық өткізу тиімділігін қамтамасыз етуге және жарық жоғалуын азайтуға мүмкіндік береді. (n = sin i / sin r, мұндағы n - сыну көрсеткіші, sin i - түскен бұрыштың синусы, sin r - сынған бұрыштың синусы).

2. **Дисперсия коэффициенті**: Әйнектің Аббе саны (V-мәні) әдетте 50-ден 60-қа дейін ауытқиды, бұл дисперсияның төмен коэффициентін көрсетеді, бұл әртүрлі толқын ұзындықтары бойынша сыну көрсеткішінің өзгеруі минималды екенін білдіреді. Сондықтан, AR толқын бағыттағыштарында әйнек дисперсиялық құбылыстарды тиімді түрде азайтып, кескіннің анықтығы мен түс үйлесімділігін қамтамасыз ете алады. (σ = δλ * D * L, мұндағы δλ – жарық көзінің орташа квадраттық спектрлік ені, D(λ) – дисперсия коэффициенті және L – ұзындық. Бір режимді оптикалық талшықтар үшін дисперсия коэффициенті әдетте 20 пс/км·нм шамасында болады, яғни ұзағырақ талшық ұзындығы жалпы дисперсияға әкеледі.)

3. **Өткізгіштік және сіңіру коэффициенті**: Жоғары сапалы оптикалық шыны 95%-дан асатын өте жоғары өткізгіштікке ие. Оның жұту коэффициенті төмен, әсіресе көрінетін жарық спектрінде, жарық энергиясының ең аз жұтылуы, осылайша оптикалық сигналдардың тиімді берілуін қамтамасыз етеді.

Механикалық қасиеттері

1. **Қаттылық және қаттылық**: Шыны жоғары қаттылыққа ие (әдетте 500-700 ВВ), сызаттарға тамаша төзімділік пен беріктікті қамтамасыз етеді. Шыны салыстырмалы түрде сынғыш болғанымен, химиялық күшейту және физикалық шынықтыру сияқты заманауи өңдеу әдістері оның соққыға төзімділігі мен қаттылығын айтарлықтай арттырады.

2. ** Серпімділік модулі және Пуассон қатынасы**: Әдеттегі оптикалық шынының серпімділік модулі 70-тен 85 ГПа-ға дейін ауытқиды, Пуассон қатынасы шамамен 0,2-0,3. Бұл комбинация әйнектің механикалық жүктемелерде, әсіресе толқындық жүйелерде жақсы пішінді ұстауына мүмкіндік береді, оптикалық жолдың тұрақтылығын қамтамасыз етеді. (Тік бағыттағы деформацияның (εl) жүктеме бағытындағы деформацияның (ε) қатынасы Пуассон қатынасы ретінде белгілі. v деп белгіленеді, ол v = -ε1/ε ретінде анықталады. Серпімді деформация фазасының шегінде v тұрақты шама болып табылады. Теориялық тұрғыдан изотропты материалдар үшін үш тәуелсіз, серпімділік модулінің екеуі ғана (E): E): E = σ / ε серпімділік модулі неғұрлым үлкен болса, материалдың икемділігі соғұрлым жақсы болады, бұл кернеуден кейін бастапқы пішініне жылдам оралуды көрсетеді.)

Химиялық қасиеттері

1. **Химиялық тұрақтылық**: Шыны материалдар көптеген химиялық орталарда, әсіресе қышқылдарда, негіздер мен органикалық еріткіштерде тамаша тұрақтылық көрсетеді. Кейбір арнайы әйнек түрлері (мысалы, кварц шыны) тіпті жоғары температурада және коррозиялық жағдайларда да ерекше тұрақтылық көрсетеді.

2. **Ылғалға төзімділік**: Шыны іс жүзінде гигроскопиялық емес, бұл оның оптикалық өнімділігіне ылғалды ортада әсер етпейтінін қамтамасыз етеді. Су буы шынының сыну көрсеткішіне, мөлдірлігіне немесе басқа оптикалық параметрлеріне айтарлықтай әсер етпейді.

Кремний карбиді толқын өткізгіш материал

Оптикалық қасиеттер

1. **Сыну көрсеткіші**: кремний карбидінің өте жоғары сыну көрсеткіші бар, шамамен 2,65, бұл оның оптикалық конструкциялардағы жарық жолдарын бүгу қабілетін айтарлықтай арттырады, бұл оны сәулені дәл басқаруды қажет ететін жүйелер үшін қолайлы етеді. Дегенмен, жоғары сыну көрсеткіші сонымен қатар түскен жарықтың шағылу жылдамдығының жоғарылауына әкеледі, бұл интерфейстерде көбірек оптикалық жоғалтуды тудыруы мүмкін.

2. **Өткізгіштік**: Кремний карбиді көрінетін жарық диапазонында салыстырмалы түрде төмен өткізгіштікке ие болғанымен, ол инфрақызыл (ИК) және ультракүлгін (УК) жолақтарында маңызды артықшылықтарды көрсетеді. Бұл қасиет кремний карбидін толқын өткізгіш жүйелерде нақты толқын ұзындығын беру үшін перспективалы етеді.

3. **Оптикалық жолақ аралығы**: кремний карбидінің кең диапазоны бар (шамамен 3,0 эВ), бұл жоғары энергиялы фотондар әсерінен күшті тұрақтылықты көрсетеді, жоғары жиілікті жарықтандыру кезінде шыны мен шайырда байқалатын фотодеградация құбылыстарын болдырмайды. (αhν = B(hν - Eg)^m, мұндағы α - молярлық жұтылу коэффициенті, h - Планк тұрақтысы, ν - түскен фотонның жиілігі, B - пропорционалдық тұрақтысы, Eg - жартылай өткізгіш материалдың оптикалық диапазоны, m - материалға және өту түріне қатысты.)

Механикалық қасиеттері

1. **Қаттылық**: Кремний карбиді ең қатты белгілі материалдардың бірі болып табылады, қаттылығы 2500 ВВ жуық. Оның өте жоғары қаттылығы ұзақ мерзімді оптикалық дәлдік пен тұрақтылықты сақтай отырып, механикалық әсер мен үйкеліс кезінде минималды деформацияны қамтамасыз етеді.

2. **Сынуға төзімділік**: Өзінің қаттылығына қарамастан, кремний карбидінің сынуға төзімділігі салыстырмалы түрде төмен (әдетте шамамен 3,0 МПа·м^0,5), бұл күшті әсер немесе кернеу концентрациясы кезінде сынғыш сынуға бейім етеді. (Сыну беріктігін сыну сынағы арқылы өлшеуге болады, формула: Сыну беріктігі = Сыну күші / Сыну ұзындығы.)

3. **Серпімді модуль**: кремний карбидінің серпімділігі өте жоғары (шамамен 410 ГПа) бар, бұл оның кернеу кезінде минималды серпімді деформациясын көрсетеді, бұл жоғары жүктемелер кезінде құрылымдық тұрақтылық пен оптикалық дәлдікті қамтамасыз етеді. (Икемділік модулі: E = σ / ε. Серпімділік модулі неғұрлым үлкен болса, материалдың икемділігі соғұрлым жақсы болады, бұл кернеуден кейін бастапқы пішініне тез оралуын көрсетеді.)

Химиялық қасиеттері

1. **Жоғары температураға төзімділік**: кремний карбиді 2700°C жоғары балқу температурасымен өте жоғары температурада құрылымы мен оптикалық өнімділігін сақтайды. Бұл оған жоғары температуралы орталарда тамаша оптикалық қасиеттерді сақтауға мүмкіндік береді, ал шыны мен шайыр ұқсас жағдайларда термиялық деформацияға немесе деградацияға ұшырауы мүмкін.

2. **Коррозияға төзімділік**: кремний карбиді химиялық коррозияға тамаша төзімділік көрсетеді, ол көптеген қышқылдардың, негіздердің және жоғары температуралық тотығудың әсеріне төтеп бере алады, бұл оның қатал ортада беріктігін одан әрі арттырады.

Түйіндеме

Шайырлы толқын өткізгіштерді өңдеу оңай және жоғары беріктікке ие, бірақ олардың оптикалық және механикалық қасиеттері әлсіз, әсіресе төмен сыну көрсеткіші және жеткіліксіз қаттылық бар. Шыны толқын бағыттағыштары жақсы жалпы оптикалық өнімділік пен беріктікті ұсынады, бұл оларды орташа механикалық қасиеттері мен күшті химиялық тұрақтылығы бар дәл оптикалық жүйелер үшін қолайлы етеді. 

Кремний карбидті толқын бағыттағыштары механикалық өнімділік пен термиялық тұрақтылық бойынша жоғары, қатал орталарға жарамды өте жоғары қаттылықпен мақтана алады, бірақ олардың көрінетін жарық диапазонында оптикалық өткізгіштігі нашар және өңдеу қиын.