Málmhúðaðar ljósleiðaragluggar: Óþekktir þættir í nákvæmni ljósleiðni

Í nákvæmum ljósfræði- og ljósrafkerfum gegna mismunandi íhlutir sérstakt hlutverk og vinna saman að flóknum verkefnum. Þar sem þessir íhlutir eru framleiddir á mismunandi vegu er yfirborðsmeðhöndlun þeirra einnig mismunandi. Meðal þeirra þátta sem mikið eru notaðir,sjónglerkoma í mörgum afbrigðum af ferlinu. Einfalt en samt mikilvægt undirmengi ermálmhúðað ljósopsgluggi—ekki aðeins „hliðvörður“ ljósleiðarinnar, heldur einnig sannurvirkjariaf virkni kerfisins. Við skulum skoða þetta nánar.

Hvað er málmhúðaður ljósgluggi - og hvers vegna að málmhúða hann?

1) Skilgreining

Einfaldlega sagt, amálmhúðað ljósopsgluggier ljósfræðilegur íhlutur þar sem undirlagið - venjulega gler, brætt kísil, safír o.s.frv. - hefur þunnt lag (eða marglaga) af málmi (td Cr, Au, Ag, Al, Ni) sem er sett á brúnir þess eða á tilteknum yfirborðssvæðum með nákvæmum lofttæmisferlum eins og uppgufun eða spútrun.

Samkvæmt breiðri flokkun eru málmhúðaðir gluggarekkiHefðbundnar „ljósleiðarasíur“. Klassískar síur (t.d. bandpass-síur, langpass-síur) eru hannaðar til að senda eða endurkasta ákveðnum litrófsböndum á sértækan hátt og breyta þannig litrófi ljóssins.sjóngluggihins vegar er fyrst og fremst verndandi. Það verður að viðhaldamikil sendingyfir breitt band (t.d. VIS, IR eða UV) á meðan það veitirumhverfis einangrun og þétting.

Nánar tiltekið er málmhúðaður gluggi asérhæfður undirflokkurljósopsgluggans. Sérkenni þess liggur í því aðmálmmyndun, sem veitir aðgerðir sem venjulegur gluggi getur ekki veitt.

2) Hvers vegna að málma? Helstu tilgangur og ávinningur

Að húða íhlut sem er nánast gegnsær með ógegnsæjum málmi kann að hljóma óskynsamlegt, en það er klár og tilgangsrík ákvörðun. Málmvæðing gerir yfirleitt eitt eða fleiri af eftirfarandi mögulegum:

(a) Skjöldur gegn rafsegultruflunum
Í mörgum rafeinda- og ljósfræðilegum kerfum eru viðkvæmir skynjarar (t.d. CCD/CMOS) og leysir viðkvæmir fyrir utanaðkomandi rafsegulbylgjum — og geta einnig sjálfir gefið frá sér truflanir. Samfellt, leiðandi málmlag á glugganum getur virkað eins og ...Faraday-búr, sem hleypir ljósi í gegn en lokar á óæskileg RF/RA svið, og þar með stöðugar afköst tækisins.

(b) Rafmagnstenging og jarðtenging
Málmlagið er leiðandi. Með því að lóða leiðara við það eða tengja það við málmhús er hægt að búa til rafmagnsleiðir fyrir einingar sem eru festar á innri hlið gluggans (t.d. hitara, hitaskynjara, rafskaut) eða tengja gluggann við jörð til að dreifa stöðurafmagni og auka skjöldun.

(c) Loftþétt lokun
Þetta er grundvallartilfelli. Í tækjum sem krefjast mikils lofttæmis eða óvirks andrúmslofts (t.d. leysirör, ljósmargföldunarrör, skynjarar fyrir geimferðir) verður glugginn að vera tengdur við málmpakkningu með...varanleg, afar áreiðanleg innsigliNotkunlóðun, málmhúðaði brún gluggans er festur við málmhúsið til að ná mun betri loftþéttleika en límtenging, sem tryggir langtíma umhverfisstöðugleika.

(d) Op og grímur
Málmmyndun þarf ekki að þekja allt yfirborðið; hún getur verið mynstruð. Að setja á sérsniðna málmgrímu (t.d. hringlaga eða ferkantaða) skilgreinir nákvæmlegaskýr ljósop, blokkar villiljós og bætir SNR og myndgæði.

Þar sem málmhúðaðir gluggar eru notaðir

Þökk sé þessum eiginleikum eru málmhúðaðir gluggar mikið notaðir hvar sem umhverfið er krefjandi:

• Vörn og geimferðir:Eldflaugaleitartæki, gervihnattafarm, innrauð kerfi í loftförum — þar sem titringur, öfgar í hita og sterk rafsegultruflanir eru normið. Málmmyndun veitir vernd, þéttingu og skjöldun.

• Háþróuð iðnaður og rannsóknir:Öflugir leysir, agnaskynjarar, lofttæmisgluggar, frystigeymslur — notkun sem krefst öflugs lofttæmisþols, geislunarþols og áreiðanlegra rafmagnsviðmóta.

• Læknisfræði og lífvísindi:tæki með innbyggðum leysigeislum (t.d. flæðisfrumumælar) sem verða að innsigla leysigeislaholið á meðan geislinn er látinn út.

• Samskipti og skynjun:Ljósleiðaraeiningar og gasskynjarar sem njóta góðs af EMI-skjöldun til að auka hreinleika merkisins.

Lykilforskriftir og valviðmið

Þegar málmhúðaðir ljósopnar gluggar eru tilgreindir eða metnir skal einbeita sér að:

1. Undirlagsefni– Ákvarðar sjónræna og líkamlega virkni:

• BK7/K9 gler:hagkvæmt; hentar hinu sýnilega.

• Brædd kísil:mikil gegndræpi frá útfjólubláu til NIR; lágt CTE og framúrskarandi stöðugleiki.

• Safír:afar hart, rispuþolið, þolir háan hita; víðtæk UV-–miðlungs-innrauð notkun í erfiðu umhverfi.

• Si/Ge:aðallega fyrir IR tíðnisvið.

2. Tær ljósop (CA)– Svæðið sem tryggt er að uppfylli ljósfræðilegar forskriftir. Málmuð svæði eru almennt utan (og stærri en) CA.

3. Tegund málmmyndunar og þykkt–

• Crer oft notað fyrir ljósblokkandi op og sem viðloðunar-/lóðunargrunn.

• AuVeitir mikla leiðni og oxunarþol fyrir lóðun/lóðun.
  Dæmigert þykkt: tugir til hundruð nanómetra, sniðið að virkni.

4. Smit– Hlutfall afkösts yfir marksviðið (λ₁–λ₂). Gluggar með mikla afköst geta farið yfir99%innan hönnunarsviðsins (með viðeigandi AR-húðun á glæru ljósopinu).

5. Loftþéttni– Mikilvægt fyrir lóðaða glugga; almennt staðfest með helíumlekaprófum, með ströngum lekahraða eins og< 1 × 10⁻⁸ rúmsentimetrar/sek.(atm Hann).

6. Samhæfni við lóðun– Málmstaflan verður að vera rak og festast vel við valin fylliefni (t.d. AuSn, AgCu eutektísk efni) og þola hitahringrás og vélrænt álag.

7. Yfirborðsgæði– Gröft úr grunni (t.d.60-40eða betra); lægri tölur gefa til kynna færri/minni galla.

8. Yfirborðsmynd– Frávik í flatneskju, yfirleitt tilgreint í bylgjum á tiltekinni bylgjulengd (t.d.λ/4, λ/10 @ 632,8 nm); lægri gildi þýða betri flatnæmi.

Niðurstaða

Málmaðir sjónglerjar sitja við tengipunktinn ásjónræn afköstogvélræn/rafmagnsvirkniÞau fara lengra en bara sending, þjóna semhlífðarhindranir, rafsegulsviðsskildir, loftþétt viðmót og rafmagnsbrýrAð velja rétta lausn krefst kerfisbundinnar rannsóknar á viðskiptasviði: Þarftu leiðni? Lóðað loftþéttni? Hvert er rekstrarsviðið? Hversu alvarlegt er umhverfisálag? Svörin ráða vali á undirlagi, málmmyndunarstafli og vinnsluleið.

Það er einmitt þessi samsetning afnákvæmni á örskala(tugir nanómetra af verkfræðilegum málmfilmum) ogmakró-skala traustleiki(þolir þrýstingsmun og grimmar hitasveiflur) sem gerir málmhúðaða sjónglerja ómissandi„ofurgluggi“—að tengja viðkvæmt sjónsvið við erfiðustu aðstæður raunveruleikans.