红外热成像系统中的光学窗口

典型的热成像温度计的工作波长范围是中长波红外，2-14 µ m (2000-14000 nm) 或7-14 µ m (7000-14000 nm)。具体的工作波长范围可以在不同制造商的产品之间变化。然而，普通的光学透镜被完全切断并且在超过3000 nm时变得不透明。

当用于热成像装置时，这种类型的玻璃将不会表现出温度变化，因此对于热成像温度测量将不是有效的。在这种情况下，有必要使用能够传输中长波红外波长的滤光片。用于此目的的常用材料是单晶硅和单晶锗。

在一些热成像设备中，我们也可以使用硅胶镜片晶体取代锗玻璃。硅晶体的工作波长范围不像锗玻璃那样广泛。单晶硅 (Si) 是一种高硬度的化学惰性材料，不溶于水。它在1-7 µ m波长范围内具有出色的透光性能。

锗玻璃窗在2-16 µ m波长范围内具有出色的透光性，并且化学性质稳定，使其能够抵抗与金属氧化物，酸性物质，空气和水的反应。红外测温仪和热成像设备需要能够传输中长波红外波长的滤光片。这些器件通常在2-13 µ m的范围内工作，锗玻璃由于其在中长波红外中的出色传输而非常适合此目的。普通的光学玻璃在这些波长中具有非常低的透射率，使得其不适合于这样的应用。另外，通过用光学薄膜涂覆锗玻璃，可以显著提高其透射率，并且可以降低其表面反射率。锗玻璃在可见光波长范围内是不透明的。

此外，锗光学窗在300-3000 µ m的远红外波长范围内具有出色的透光性能，这是其他红外材料所不具备的特性。单晶硅 (Si) 通常用于3-5 µ m范围内的中波红外光学窗口和滤光片基板。由于其良好的导热性和低密度，硅也是制造激光反射镜，红外温度计和红外光学透镜的常用材料。

通常，锗玻璃用于红外热成像设备和红外温度计的窗口，主要考虑8-14μm的波长范围。在没有涂层的情况下，锗玻璃的透射率仅为40-50%。但是，在施加抗反射涂层后，透射率最高可达90%，从而提高了产品的检测灵敏度和温度测量范围。此外，许多客户要求锗玻璃涂覆有类金刚石碳 (DLC) 膜，以增强其硬度并提供一定程度的防爆保护。