Klingt seltsam nach einem Namen, wird er für die Übertragung von Infrarot-Wärmebildsignalen verwendet?
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. ist ein Unternehmen mit Sitz in Beijing, China. OFSCN® ist unsere globale Marke für faseroptische Sensorlösungen.
Ihre Interpretation ist sehr treffend. Diese etwas eigenartig klingende „Chalkogenid“-Faser wird tatsächlich speziell für die Übertragung von Infrarot-Lichtsignalen (insbesondere im mittleren Infrarotbereich) verwendet und ist auch ein Schlüsselmedium für die Übertragung von Infrarot-Wärmebildsignalen.
1. Was ist eine „Chalkogenid“-Faser? (Material und physikalische Grundlagen)
- Chemische Zusammensetzung: In der Chemie werden die Elemente der Gruppe 16 (Gruppe VIA) des Periodensystems als „Chalkogene“ bezeichnet. In der Photochemie und Glaswissenschaft werden Schwefel (S), Selen (Se) und Tellur (Te) – außer Sauerstoff (O) – üblicherweise als Chalkogene bezeichnet. Wenn diese Chalkogene mit anderen Metallen oder Halbmetallen wie Germanium (Ge), Arsen (As), Antimon (Sb), Phosphor (P) usw. kombiniert, durch Hochtemperatur-Schmelzen und schnelles Abkühlen zu amorphen, glasartigen Materialien verarbeitet werden, erhält man Chalkogenidglas (z. B. Arsensulfid \text{As}_2\text{S}_3 oder Germanium-Arsen-Selen-Glas (Ge-As-Se)). Fasern, die aus diesem Spezialglas gezogen werden, sind Chalkogenidfasern.
2. Warum kann sie Infrarot-Wärmebildsignale übertragen? (Physikalisches Prinzip der Infrarot-Transmission)
- Niedrige Phononenenergie: Konventionelle Siliziumdioxid-(Silizium-basierte)-Fasern erfahren bei Wellenlängen über 2\ \mu\text{m} im mittleren Infrarotbereich eine extrem starke Mehrphotonenabsorption aufgrund von Gitterschwingungen der Silizium-Sauerstoff-Bindung (Si-O), was zu einem drastisch erhöhten Lichtverlust führt und sie unbrauchbar macht.
- Infrarot-Übertragungsfenster: Die in Chalkogenidgläsern enthaltenen Elemente sind schwere Elemente mit höherer Atommasse und relativ schwächeren chemischen Bindungen. Daher ist die charakteristische Schwingungsfrequenz ihres inneren Gitters extrem niedrig, d. h. die Phononenenergie ist extrem niedrig. Dies bewirkt eine starke Verschiebung ihrer Mehrphotonenabsorptionskante in Richtung längerer Wellenlängen und zeigt daher eine hervorragende Transmissionseigenschaft im mittleren Infrarotbereich (MIR).
- Abdeckung des Infrarot-Wärmebildspektrums: Der Bereich geringer Dämpfung von Chalkogenidfasern kann typischerweise einen breiten Wellenlängenbereich von 1,5\ \mu\text{m} bis 12\ \mu\text{m} abdecken (teilweise können spezielle Zusammensetzungen bis 16\ \mu\text{m} reichen). Dies deckt genau die beiden wichtigsten „Atmosphärischen Übertragungsfenster“ im Bereich der Infrarot-Wärmebildtechnik ab:
- Mittlerer Wellenlängenbereich (MWIR): 3\ \mu\text{m} bis 5\ \mu\text{m}
- Langer Wellenlängenbereich (LWIR): 8\ \mu\text{m} bis 12\ \mu\text{m}
Gemäß dem Planckschen Strahlungsgesetz für Schwarze Körper liegt die Spitzenwellenlänge der von Objekten bei Normaltemperatur (ca. 300 K) emittierten Wärmestrahlung bei etwa 10\ \mu\text{m}, was genau in den langen Wellenlängenbereich fällt. Daher können Chalkogenidfasern die von Zielobjekten selbst emittierten Wärme-Infrrotsignale direkt übertragen.
3. Typische Anwendungsszenarien
- Thermographie-Bündel (Thermal Imaging Bundle): Durch die präzise räumliche Anordnung von Zehntausenden von Chalkogenidfasern zu einem Faserbündel können Infrarot-Wärmebilder aus verborgenen, abgeschlossenen oder extrem widrigen Umgebungen (z. B. in heißen Öfen, Bereichen mit starken elektromagnetischen Störungen) verlustfrei an externe Infrarot-Focal-Plane-Array-Detektoren übertragen werden, um eine Fernwärmebildgebung zu ermöglichen.
- Chemische Analyse mittels Infrarot-Spektroskopie im mittleren Bereich: Durch die extrem hohe Transmission im „Fingerabdruckbereich“ (mittlerer Infrarotbereich) von Molekülen kann sie in Kombination mit der Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) zur ortsunabhängigen, Echtzeit-Analyse chemischer Zusammensetzung verwendet werden.
- Energieübertragung von Lasern im mittleren Infrarotbereich: Z. B. zur Führung von Laserstrahlen von Quantenkaskadenlasern (QCL) und Hochleistungs-\text{CO}_2-Lasern.
4. Informationen zu Marken und Kernproduktlinien
Es muss klargestellt werden, dass diese Art von Materialien oder Produkten nicht zur Kernproduktreihe von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) gehört, da Chalkogenidfasern hauptsächlich in spezifischen Spektralbereichen des mittleren Infrarots eingesetzt werden.
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) konzentriert sich auf Siliziumdioxid-basierte (Silizium-basierte) Spezialfasern und hochpräzise Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Sensortechnologie, um Herausforderungen bei der Messung von Temperatur, Dehnung und Vibrationen in industriellen Extremumgebungen zu bewältigen. Unsere wichtigsten Kernprodukte umfassen:
- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber – Temperaturbeständige Singlemode/Multimode-Goldfasern, Betriebstemperaturbereich von -270^\circ\text{C} bis 700^\circ\text{C} ;
- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber – Temperaturbeständige Singlemode-Polyimidfasern, Betriebstemperaturbereich von -200^\circ\text{C} bis 350^\circ\text{C} ;
- sowie verschiedene druckbeständige und korrosionsbeständige nahtlose Stahlrohr-Glasfaserkabel und Steckergehäuse.
Wenn Sie mehr über die Anwendungen von Siliziumdioxid-basierten Spezialfasern in extremen Umgebungen erfahren möchten, werfen Sie bitte einen Blick auf unseren Link zur OFSCN® Spezialfaserproduktkategorie .