Janela óptica em sistemas de imagem térmica infravermelha

A faixa de comprimento de onda de operação dos termômetros de imagem térmica típicos está no infravermelho de onda média a longa, 2-14 µm (2000-14000 nm) ou 7-14 µm (7000-14000 nm). A faixa de comprimento de onda operacional específica pode variar entre os produtos de diferentes fabricantes. As lentes ópticas comuns, entretanto, são completamente cortadas e tornam-se opacas além de 3000 nm.

Este tipo de vidro, quando usado em dispositivos de imagem térmica, não exibirá mudanças de temperatura e, portanto, não será eficaz para medição de temperatura de imagem térmica. Nesse caso, é necessário usar um filtro que possa transmitir comprimentos de onda infravermelho de ondas médias a longas. Os materiais comumente usados para esse propósito são silício de cristal único e germânio de cristal único.

Em alguns dispositivos de imagem térmica, também podemos usar cristais de silício para substituir o vidro de germânio. A faixa de comprimento de onda operacional dos cristais de silício não é tão extensa quanto a do vidro de germânio. O silício de cristal único (Si) é um material quimicamente inerte com alta dureza e é insolúvel em água. Possui excelentes propriedades de transmissão de luz na faixa de comprimento de onda de 1-7 µm.

Vidro de germânioTem excelentes propriedades de transmissão de luz na faixa de comprimento de onda de 2-16 µm e é quimicamente estável, tornando-o resistente a reações com óxidos metálicos, substâncias ácidas, ar e água. Termômetros infravermelhos e dispositivos de imagem térmica requerem filtros que podem transmitir comprimentos de onda infravermelho de ondas médias a longas. Esses dispositivos normalmente operam na faixa de 2 a 13 µm, e o vidro de germânio é adequado para esse propósito devido à sua excelente transmissão no infravermelho de ondas médias a longas. O vidro óptico comum tem transmitância muito baixa nesses comprimentos de onda, tornando-o inadequado para tais aplicações. Além disso, ao revestir o vidro de germânio com filmes finos ópticos, sua transmitância pode ser significativamente aumentada e sua refletância de superfície pode ser reduzida. O vidro de germânio é opaco na faixa de comprimento de onda da luz visível.

Além disso, o vidro de germânio tem excelentes propriedades de transmissão de luz na faixa de comprimento de onda do infravermelho distante de 300-3000 µm, uma característica não compartilhada por outros materiais infravermelhos. O silício de cristal único (Si) é normalmente usado para janelas ópticas infravermelhas de onda média e substratos de filtro óptico na faixa de 3-5 µm. Devido à sua boa condutividade térmica e baixa densidade, o silício também é um material comumente usado para a fabricação de espelhos laser, termômetros infravermelhos e lentes ópticas infravermelhas.

Normalmente, o vidro de germânio é usado para as janelas de dispositivos de imagem térmica infravermelha e termômetros infravermelhos, principalmente considerando a faixa de comprimento de onda de 8-14 µm. Sem revestimento, a transmitância do vidro de germânio é de apenas 40-50%. No entanto, após a aplicação de um revestimento anti-reflexo, a transmitância pode atingir até 90%, melhorando assim a sensibilidade de detecção do produto e a faixa de medição de temperatura. Além disso, muitos clientes exigem que o vidro de germânio seja revestido com um filme de carbono semelhante a diamante (DLC) para aumentar sua dureza e fornecer algum grau de proteção contra explosão.