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赤外線用素材リスト
はじめに
赤外光応用は長年にわたり重要性を増している。エンジニアや科学者は、赤外光下で良好に機能する材料を必要とすることが多い。いくつかの材料クラスについて見てみましょう。各グループにはそれぞれの強みがあります。
フッ化物結晶（フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウム）
フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウムなどのフッ化物結晶は、多くの光学系で使用されている。フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウムなどのフッ化物結晶は、多くの光学系に使用されています。多くの場合、これらの結晶は高出力レーザーシステムのレンズや窓に好んで使用される。例えば、フッ化カルシウムは0.15ミクロンから8ミクロンの近赤外領域でよく機能する。フッ化バリウムは12ミクロンまでの範囲をカバーできる。フッ化マグネシウムは、耐久性に優れ、表面をコーティングしやすいことで知られている。これらの特徴により、フッ化物結晶は宇宙光学や高度な分光学などの分野で人気がある。
カルコゲナイド材料（セレン化亜鉛、硫化亜鉛、ゲルマニウム）
セレン化亜鉛、硫化亜鉛、ゲルマニウムなどのカルコゲナイド材料は、中赤外から遠赤外領域で優れた透過率を示します。例えば、ゲルマニウムは2～14ミクロンの間で効果的な透過率を示すため、赤外線イメージングに使用されています。硫化亜鉛やセレン化亜鉛は、ミサイル誘導システムや赤外線カメラ用の赤外線窓やドームでよく使われている。その非線形光学特性は、レーザー周波数変換にも有用である。これらの材料はそれぞれ高い屈折率と特定の透過帯域を持っており、特定の赤外線用途に非常に適しています。
酸化物材料（サファイア、溶融シリカ、酸化イットリウム）
酸化物材料はその安定性と耐久性でよく知られています。サファイアは、靭性が必要な高応力用途に好まれています。サファイアは、紫外線から中赤外域まで優れた光学的透明性を持っています。溶融シリカも一般的な酸化物です。熱膨張が小さく、幅広い温度と波長に対応できることで有名です。酸化イットリウムは高温環境下でよく使用され、3ミクロン以上の赤外線透過率で有用性を示します。これらの酸化物の安定性と光学的品質は、航空宇宙用途を含む過酷な環境に理想的である。
さらに読むサファイア、ルビー、アルミナ基板の選び方
赤外線用半導体（シリコン、ガリウムヒ素、インジウムアンチモン）
シリコン、ガリウムヒ素、インジウムアンチモンなどの半導体材料は、赤外線技術において特別な位置を占めている。シリコンは近赤外線でよく機能し、カメラ・センサや通信機器に広く使用されている。ガリウムヒ素は効率的な光変換と高温動作が可能で、宇宙用途によく使われている。アンチモン化インジウムは長波長赤外線検出器の主要材料で、赤外線カメラによく使用される。これらの半導体は、電気的特性と光学的特性の適切なバランスを提供し、多くの最新デバイスにおける高感度赤外線アプリケーションをサポートする。
特殊ガラスと複合材料（カルコゲナイドガラス、赤外線グレードガラス、ポリマー複合材料）
特殊ガラスと複合材料は、赤外線アプリケーションに使用される材料のリストを完成させます。カルコゲナイドガラスは中・遠赤外光に適しています。屈折率が高く、レンズやファイバー用に複雑な形状に成形することができます。赤外線グレードのガラスは、赤外線を吸収する不純物を取り除くために特別に加工されています。このようなガラスは、高精度の光学試験やレーザーシステムに人気があります。赤外線用に設計されたポリマー複合材料は、光学性能を維持しながら軽量化できる可能性があります。このような材料は、スペースと重量が重要なウェアラブル光学機器や軽量イメージング機器に特に有用です。
赤外領域での用途
材料の選択は、必要とされる特定の赤外領域とデバイスが動作する環境によって決まります。
吸収率の低いフッ化物結晶は、紫外線や短波長の赤外線デバイスに適しています。カルコゲナイド材料は、ハイエンドの医療用イメージング・システム、特に熱照準や品質管理などの推力分野で優れています。酸化物材料は、工業加工や航空宇宙用途を含む、高ストレス・高温環境において安全な場所を確保している。半導体は、民生用機器と特殊機器の両方で、検出器やセンサーの構成要素となっている。最後に、特殊ガラスと複合材料は、イメージング、センシング、通信システムにおいて正確な性能を確保しながら、設計者に柔軟性を提供します。
各材料タイプは、光学エンジニアリングの実践とコスト考慮によって設定された厳格な基準を満たしています。より多くの材料リストと比較については、スタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。
よくある質問
F:どの材料がサーマルイメージングに最適ですか？
Q: アンチモン化インジウムは、長波長赤外線サーモグラフィ用として非常に一般的ですが、どの材料が最適ですか？
F:シリコンはすべての赤外線領域で使用できますか？
Q: シリコンは近赤外域では有効ですが、中・遠赤外域では限界があります。
F: なぜ溶融シリカは過酷な環境で人気があるのですか？
Q: 溶融シリカは熱膨張が小さく、耐久性が高いため、過酷な環境に最適です。
Chin Trento
