Прямоугольные призмы из германия Ge
Изготавливаем прямоугольные оптические призмы из монокристаллического оптического германия (ГМО) с углами 45°/90°/45° для тепловизионных систем 8–14 мкм, CO₂-лазеров и ИК-приборов наведения. Точность углов до ±30″, плоскостность граней N = 3…5, чистота поверхности до S/D 40/20, диапазон пропускания 1,8–23 мкм, показатель преломления n ≈ 4,0. По чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Физические свойства германия (Ge)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Плотность | 5,33 г/см³ |
| Температура плавления | 936 °C |
| Коэффициент теплопроводности | 58,61 Вт/(м·K) при 293 K |
| Коэффициент термического расширения | 6,1 × 10⁻⁶ /K при 293 K |
| Твёрдость по Кнупу | 780 |
| Удельная теплоёмкость | 310 Дж/(кг·K) |
| Диэлектрическая постоянная (f = 9,37 ГГц) | 16,6 при 300 K |
| Модуль Юнга E | 102,7 ГПа |
| Модуль сдвига G | 67 ГПа |
| Модуль объёмной деформации K | 77,2 ГПа |
| Упругие коэффициенты | C11 = 129 МПа; C12 = 48,3 МПа; C44 = 67,1 МПа |
| Предел упругости | 89,6 МПа |
| Коэффициент Пуассона | 0,28 |
Оптические свойства германия (Ge)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон пропускания | 1,8 – 23 мкм |
| Показатель преломления n | 4,0026 (λ = 11 мкм) |
| Потери на отражение | 53 % (λ = 11 мкм, 2 поверхности) |
| dn/dT | 396 × 10⁻⁶ /K |
| dn/dμ = 0 | Показатель преломления постоянен (не зависит от μ) |
| Коэффициент поглощения | 1,3 × 10⁻³ см⁻¹ (λ = 3,8 мкм) |
Химические свойства германия (Ge)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Растворимость в воде | Не растворим |
| Молекулярный вес | 72,59 |
| Класс | Кубический, структура алмаза |
Показатель преломления Ge по длинам волн
| Длина волны, мкм | 2,06 | 2,15 | 2,44 | 2,58 | 3,00 | 3,42 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Показатель преломления | 4,10 | 4,09 | 4,07 | 4,06 | 4,05 | 4,03 |
| Длина волны, мкм | 4,36 | 6,24 | 8,66 | 9,72 | 11,04 | 13,02 |
| Показатель преломления | 4,02 | 4,01 | 4,00 | 4,00 | 4,00 | 4,00 |
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Материал | ГМО — германий монокристаллический оптический (метод Чохральского) |
| Тип призмы | Прямоугольная (right-angle, углы 45°/90°/45°) |
| Длина катета | До 50 мм (гипотенуза = катет × √2; ограничение по доступности заготовок ГМО) |
| Точность углов | До ±30″ (стандарт); до ±5″ — по запросу |
| Угол пирамидальности | До 30″ (стандарт); до 5″ — по запросу |
| Плоскостность граней N | 3…5 (типовое); до N = 1 — по запросу (λ = 632,8 нм) |
| Местная ошибка формы dN | ≤ 1 (λ = 632,8 нм) |
| Чистота поверхности (S/D) | До 40/20 по MIL-PRF-13830B |
| Зеркальное покрытие на гипотенузе | Не требуется — TIR на 45° работает (n ≈ 4,0); по запросу — для иммерсионных применений |
| Просветляющее покрытие на катетных гранях | Обязательно — широкополосное AR на 8–12 мкм / 3–5 мкм; DLC (Diamond Like Coating) |
| Рабочая температура | До 100 °C (выше — материал теряет прозрачность) |
Параметры в таблице — стандартные. Изготавливаем прямоугольные призмы из Ge любых габаритов и допусков по чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Изготовление
Для производства прямоугольных призм из германия применяем технологию прецизионной обработки полупроводниковых ИК-кристаллов:
- распиловка слитка ГМО, выращенного методом Чохральского, с черновым выставлением углов 45°/90°/45°;
- точная установка углов на угловом шаблоне или гониометрическом столе;
- шлифование трёх рабочих граней — двух катетных и гипотенузы;
- финишная полировка всех трёх граней до dN ≤ 1;
- контроль углов на автоколлиматоре с разрешением до 5″;
- контроль угла пирамидальности — отклонения ребра 90° от плоскости катетов;
- контроль плоскостности N и dN на интерферометре (λ = 632,8 нм);
- контроль чистоты поверхности по MIL-PRF-13830B (S/D);
- контроль коэффициента поглощения на 3,8 мкм;
- нанесение AR-покрытия (8–12 мкм / 3–5 мкм) на катетные грани или защитного DLC; зеркальное покрытие на гипотенузу — по запросу.
Из оптического германия изготавливаем линзы, окна, призмы, светоделители и колпаки-обтекатели для ИК-диапазона. За счёт высокого n ≈ 4,0 TIR на гипотенузе прямоугольной призмы работает с большим запасом — это идеальный материал для отражающих узлов в LWIR.
Области применения
- Тепловизионные системы LWIR 8–14 мкм: оборачивающие узлы и поворотные элементы объективов;
- CO₂-лазеры (10,6 мкм): отклонение пучка на 90° через TIR на гипотенузе;
- Системы ИК-наведения и приборы ночного видения;
- МНПВО-элементы (призмы и полусферы) для ИК-спектроскопии;
- Светоделители для ИК-интерферометров — за счёт высокого n даже без покрытия светоделение около 50/50;
- Спутниковая ИК-аппаратура для картографирования и исследования поверхности Земли;
- Тепловые датчики, охранная техника, противопожарные системы.
Как купить
Изготавливаем прямоугольные призмы из Ge по чертежу или ТЗ заказчика, от единичных образцов до серийных партий. Для расчёта пришлите длину катета, точность углов 45°/90°/45°, требования по плоскостности N, dN, чистоте S/D и AR-покрытию (8–12 мкм / 3–5 мкм / DLC) на info@quartz-prom.ru или позвоните +7 (499) 703-06-40 — рассчитаем стоимость и сроки.
Часто задаваемые вопросы
Работает ли полное внутреннее отражение (TIR) на гипотенузе у Ge?
Да, с большим запасом. Показатель преломления Ge n ≈ 4,0, критический угол TIR — около 14,5°. При угле падения 45° TIR работает безусловно, без потерь на отклонении. Зеркальное покрытие на гипотенузу не требуется — кроме случаев иммерсионного контакта с другой средой.
Зачем германию AR-покрытие на катетных гранях?
За счёт высокого n ≈ 4,0 потери на отражение на двух гранях достигают 53 % на 11 мкм. Без AR-покрытия Ge-призма даёт около половины проходящего излучения. Стандартные варианты: широкополосное ИК-AR (8–12 мкм или 3–5 мкм) и алмазоподобное DLC-покрытие, сочетающее просветление и защиту от абразивного износа.
Какая точность углов 45°/90°/45°?
Стандартная — до ±30″, по запросу — до ±5″ (контроль на автоколлиматоре). Угол пирамидальности — до 30″ стандартно, до 5″ по запросу.
Почему германий теряет прозрачность при нагреве?
Ширина запрещённой зоны Eg = 0,7 эВ. Уже при 27 °C появляется заметное поглощение для λ < 1,8 мкм; при температурах выше 100 °C материал становится непрозрачным во всём ИК-диапазоне. Это ограничение нужно учитывать при проектировании систем с тепловой нагрузкой — для горячей оптики используют ZnSe или Si.
Каков максимальный размер катета?
До 50 мм. Гипотенуза = катет × √2, то есть до ≈ 71 мм. Ограничение связано с доступностью и стоимостью крупных монокристаллов ГМО. Большие размеры — по согласованию.
От какого количества возможен заказ?
От 1 штуки. Серийные партии — по согласованному графику поставок.
В заявке указываете точные параметры, количество экземпляров и любые дополнительные требования, включая чертежи (если это необходимо).
Мы также согласовываем сроки изготовления и доставки.
Готовую продукцию мы отправляем вам с доставкой по Москве и другим регионам.
Вы получите уведомление о готовности и времени доставки.
Балаклавский проспект, 24, к. 1, оф. 1/1 Главный офис
