Главная/Материалы/Ge (Германий)

Ge (Германий)

Изготовление по вашим чертежам

Характеристики

Химический символ: Ge

Атомный номер: 32

Атомная масса: 72,63

Плотность: 5,323 г/см³ (при 25°C)

Температура плавления: 938,25°C

Температура кипения: 2833°C

Твердость по Моосу: 6,0

Цвет: Серовато-белый с металлическим блеском

Теплопроводность: 60,2 Вт/(м·К) (при 300 K)

Коэффициент теплового расширения: 6 ,0×10⁻⁶/K (при 25°C)

Удельная теплоемкость: 0,32 Дж/(г·К)

Коэффициент преломления: 4,0 (при 10 мкм)

Прозрачный диапазон: 1,8-23 мкм

Коэффициент поглощения: <0,05 см⁻¹ (в рабочем диапазоне)

Оптические окна из германия G

Прямоугольные призмы из германия Ge

Двояковогнутые линзы из германия Ge

Кварцевые плосковыпуклые линзы | ГК Кварц-Пром

Плосковыпуклые линзы из германия Ge

Германий в инфракрасной оптике: свойства и применение

Германий — химически инертный материал с высокой плотностью (5,33 г/см³) и твердостью по Кнупу 780. Он обладает уникальной способностью пропускать инфракрасное излучение в диапазоне от 2 до 14 мкм, что делает его одним из ключевых материалов для ИК-оптики. Благодаря высокому показателю преломления (около 4,0 на длине волны 11 мкм) германиевые линзы обеспечивают минимальную хроматическую аберрацию, что критически важно для точных оптических систем.

Основные сферы применения

Германий активно используется в производстве оптических компонентов для инфракрасных устройств, включая:

Тепловизоры – линзы и окна из германия обеспечивают четкое изображение в ИК-диапазоне.
Пирометры – высокая прозрачность материала позволяет точно измерять температуру объектов.
Спектроскопия – германиевые призмы и светофильтры применяются в аналитическом оборудовании.
Лазерные системы – используется в качестве оптических элементов для среднего ИК-диапазона.

Благодаря высокому коэффициенту преломления германий позволяет создавать компактные и эффективные оптические системы, что особенно важно в портативных и аэрокосмических приложениях.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЕРМАНИЯ (Ge)

Параметр	Значение
Плотность	5.33 г/см3
Температура плавления	936° C
Коэффициент теплопроводности	58.61 Вт/(м K) при 293 К
Коэффициент термического расширения	6.1 x 10-6/К при 293 К
Твердость по Кнупу	780
Удельная теплоемкость	310 Дж/(кг K)
Диэлектрическая постоянная (f=9.37 ГГц)	16.6 при 300 К
Модуль Юнга, E	102.7 ГПа
Модуль сдвига, G	67 ГПа
Модуль объемной 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)

Спектр пропускания полированного окна из Ge (ГМО-1) толщиной 5 мм в диапазоне (2.5-25.0) мкм

Параметр	Значение
Диапазон пропускания	1.8 — 23 мкм
Показатель преломления, n	4.0026 (Lambda = 11 мкм)
Потери на отражение	53% (Lambda = 11 мкм, 2 поверхности)
dn/dT	396 x 10-6/K
dn/dµ = 0	Показатель преломления всегда постоянен (не зависит от µ)
Коэффициент поглощения	1.3 х10-3 см-1, Lambda = 3.8 мкм

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЕРМАНИЯ (Ge)

Параметр	Значение
Растворимость	В воде не растворим
Молекулярный вес	72.59
Класс	Кубический, структура алмаза.

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

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

Виды оптических компонентов из германия

Компании, специализирующиеся на ИК-оптике, предлагают широкий ассортимент германиевых компонентов, включая:

Линзы (плосковыпуклые, плосковогнутые, двояковыпуклые, двояковогнутые, менисковые, асферические).
Окна и светофильтры – для защиты чувствительных элементов и спектрального разделения излучения.
Призмы и светоделители – используются в научных и промышленных приборах.

Все изделия производятся с высокой точностью и могут оснащаться специализированными покрытиями для улучшения оптических и эксплуатационных характеристик.

Особенности монокристаллического германия

Монокристаллический германий (ГМО) выращивается методом Чохральского и отличается высокой оптической однородностью. Его ключевые свойства:

Показатель преломления: 4,1–4,0 (зависит от длины волны).
Коэффициент отражения: из-за высокого n (≈4) необработанная полированная поверхность отражает до 36% света, поэтому часто требуется просветляющее покрытие.
Температурная зависимость: при нагреве свыше 100 °C германий теряет прозрачность, что ограничивает его применение в высокотемпературных условиях.

Покрытия для германиевой оптики

Для улучшения характеристик германиевых компонентов применяются различные покрытия:

Антибликовые (AR-покрытия) – увеличивают пропускание и снижают отражение в заданном спектральном диапазоне.
Алмазоподобные (DLC) – обеспечивают высокую износостойкость и защиту от агрессивных сред.
Защитные покрытия – предотвращают повреждение поверхности от влаги, пыли и механических воздействий.

DLC-покрытие (Diamond Like Coating) – одно из самых эффективных решений, сочетающее просветляющие свойства с исключительной прочностью. Оно наносится по специальной технологии и значительно повышает долговечность оптики.

Преимущества германия в ИК-оптике

Широкий диапазон пропускания – от 2 до 14 мкм, что охватывает ключевые ИК-области.
Высокий показатель преломления – позволяет уменьшить размеры оптических систем без потери эффективности.
Химическая стойкость – устойчив к воздействию кислот, щелочей и других агрессивных сред.
Механическая прочность – твердость и жесткость делают его надежным материалом для сложных условий эксплуатации.
Гибкость в обработке – возможность нанесения различных покрытий для оптимизации под конкретные задачи.

Заключение

Германий остается одним из наиболее востребованных материалов в инфракрасной оптике благодаря своим уникальным свойствам. Его применение в тепловизорах, спектроскопии, лазерных системах и других высокотехнологичных областях продолжает расширяться. Современные методы обработки и нанесения покрытий позволяют создавать оптические компоненты с выдающимися характеристиками, обеспечивая высокую точность и надежность в самых тяжелых условиях.

Категории

Ампулы