熱紅外
材料成像通常是指3~5um的中紅外（MWIR）成像和8~10um的遠(yuǎn)紅外（LWIR）成像。在這些波段中，關(guān)注的是熱源，而不是可見光。熱紅外成像有許多不同應(yīng)用，如非破壞性測試、紅外照相機(jī)可以拍攝設(shè)備的過熱點(diǎn)或者建筑物熱量流失位置、在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可測局部體表溫度的差異、在快速查找核電廠冷卻
系統(tǒng)的熱泄，以及安全防護(hù)等。
;:-}z.7Y 可見光系統(tǒng)有許多玻璃類型可以使用，但只有極其有限的材料可以有效地用于MWIR和LWIR波段。圖18.107給出了比較常用的紅外透射材料的透過率圖。這些數(shù)據(jù)包括表面的反射損失，因此，在應(yīng)用高效增透膜后會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)高的透射比。只有極其有限的玻璃材料類型可有效地用于MWIR和LWIR波段。表18.9中列出了比較常用的常用熱紅外
光學(xué)材料及它們的主要特性。阿貝常數(shù)V的定義為 (n1λ-1)/(n1λ-nHλ)，式中， nCλ 為中心
波長的折射率，n1λ為短波長折射率，nHλ為長波長折射率。
Rs`Vr_?Hk &3!i@2d;3f 常用熱紅外紅外材料有以下幾種：
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/~i （1）鍺材料：
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%4o bEBZ!ghU 鍺材料有兩個(gè)很重要的
參數(shù)：折射率和dn/dt 。鍺的折射率略大于4.0，這意味著淺曲面是合理的，易于降低相差，對(duì)設(shè)計(jì)是有利的。參數(shù)dn/dt是折射率歲溫度的變化。鍺的dn/dt是0.000369C。這是一個(gè)很大的值，普通玻璃的 dn/dt=0.000360C。這會(huì)引起隨溫度變化的大的焦移，通常需要某種無熱化技術(shù)（焦點(diǎn)相對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償）。鍺是最普通的紅外材料，可用于LWIR波段和MWIR波段。在LWIR波段，它是消色差雙
透鏡中的“冕牌”或正透鏡；在MWIR中，它是消色差雙透鏡中的“火石”或負(fù)透鏡。這是源于其在兩個(gè)波段中色散特性的差異。在MWIR波段，鍺很接近它的低吸收波段，因此它的折射率變化很快，進(jìn)而導(dǎo)致較大的色散。這使它適宜作為消色差雙透鏡中的負(fù)光焦度元件。
1Kp?bwh"u 鍺是一種晶體材料，以單晶或多晶方式生成。根據(jù)生長過程，單晶鍺比多晶鍺更昂貴。多晶鍺的折射率不夠均勻，主要是由顆粒邊界的雜質(zhì)造成的，這些雜質(zhì)會(huì)影響成像到FPA的像質(zhì)。因此，單晶鍺稱為首選。在高溫下，鍺材料變得有吸收性，200C時(shí)透射比接近零。
*g}vT8w'} 單晶鍺的折射率不均勻系數(shù)為0.00005~0.0001，而多晶鍺為0.0001~0.00015。對(duì)于光學(xué)用途，通常以Ώ.cm為單位指定鍺的電阻系數(shù)，整個(gè)毛坯的電阻系數(shù)為5~40 Ώ.cm 一般是可以接受的。圖18.109顯示了典型的鍺毛坯，右側(cè)有一塊多晶區(qū)域。請(qǐng)注意，單晶區(qū)域內(nèi)電阻系數(shù)表現(xiàn)正常而且沿徑向緩慢變化，而多晶區(qū)的電阻系數(shù)則變化迅速。如果用一個(gè)合適的紅外照相機(jī)來觀察材料，會(huì)看到奇異的類似于蜘蛛網(wǎng)的回旋狀圖像，這種現(xiàn)象主要集中在顆粒邊界。這源于邊界處受到的誘導(dǎo)的雜質(zhì)。硅和一些其他晶體材料的不足之一是脆而易碎。
$IZ *|>( _Y} ^%eFw （2）硅材料
w@<<zItSo BBa HM sr 硅是與鍺很類似的晶體材料。它主要被用于3~5um的MWIR波段，其在8~12um的LWIR波段存在吸收。硅的折射率比鍺略低，但它仍然足夠大，有利于
像差的控制。另外，硅的色散也相對(duì)較低。硅可以被金剛石車削。
;igE IGR （3）硫化鋅
