一、紅外線的基本知識 2-5AKm@K  
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紅外線同可見光一樣在本質(zhì)上都是電磁波，它的波長范圍很寬（0.7～1000 ），按波長又可分為三個光譜區(qū)：近紅外（0.7～15 ），中紅外（15～50 ），遠(yuǎn)紅外（50～1000 ）。紅外線同樣具有波粒二象性，遵守波的反射定律和折射定律，在一定的條件下也會發(fā)生干涉和衍射效應(yīng)。 g3Q]W(F%$  
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紅外線與可見光不同之處是人的肉眼看不見紅外線，且在大氣層中對紅外波段存在一系列吸收很低的透明波段，如1～1.1 ，1.6～1.75 ，2.1～2.4 ，3.4～4.2 等波段，大氣層的透過率在80％以上；8～12 ，大氣層的透過率為60％～70％。這些特點使得紅外線在軍事、工程技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)上得到許多應(yīng)用。 }[XzM/t  
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二、紅外材料的性能 R2WEPMH%  
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紅外材料應(yīng)具有對不同波長紅外線的透過率、折射率和色散，當(dāng)然，材料的強(qiáng)度和硬度、抗腐蝕和防潮解能力、密度、到熱率、熱膨脹系數(shù)、比熱容等在紅外光學(xué)器件（如透鏡、棱鏡、濾光片和整流罩等）的制備和實用中也是需要考慮的。 |P7c {  
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材料的光譜透過率與材料的結(jié)構(gòu)，特別是化學(xué)鍵和原子量有關(guān)。任何材料只能在某一波段具有較高的透過率。對于純的晶體材料，若不考慮雜質(zhì)吸收的話，其透射短波限 取決于電子吸收，即引起電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶的光吸收。因而，一般說來，短波截至波長大致相當(dāng)于該晶體禁帶寬度能量對應(yīng)的光頻率。其長波透射限 主要取決于聲子吸收，即晶格震動吸收，它可以是一次諧波震動吸收，也可以是高次諧波震動吸收。聲子吸收和晶體結(jié)構(gòu)、構(gòu)成晶體元素的平均分子量及化學(xué)鍵有關(guān)。在晶體結(jié)構(gòu)相同的情況下，平均分子量越大，則聲子吸收出現(xiàn)的波長越長，材料的紅外透射長波截至波長 也越長。 Fq/?0B8  
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對于金剛石、鍺、硅等具有金剛石結(jié)構(gòu)的晶體，由于在紅外區(qū)域沒有活躍的一次諧波晶格震動，高次諧波也較弱，因而是一類透過率較高、透射波段也較寬的優(yōu)秀的紅外光學(xué)材料，使用也較為普遍。 #TZf\0\!  
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折射率和色散是紅外光學(xué)材料的另一重要特性。首先，折射率和反射率損失密切相關(guān)，折射率越大，反射損失也越高。其次，對于不同用途，對折射率有不同的要求。例如，對于制造窗口和整流罩的光學(xué)材料，為了減少反射損失，要求折射率低一些；而用于制造高放大率、寬視場角光學(xué)系統(tǒng)中的棱鏡、透鏡及其他光學(xué)部件的材料則要求折射率要高一些。例如，有時為了消色差或其他像差，不但需要使用不同折射率的材料作為復(fù)合透鏡，而且對色散也有一定要求。作為分光光度計中色散元件的棱鏡，它的性能直接與材料的折射率和色散有關(guān)。 Z&FC:4!!  
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除了透過率、折射率和色散外，材料的力學(xué)性能、抗腐蝕、防潮解等性能對于一個好的光學(xué)器件也視非常重要的。比如，綠化鈉晶體雖然是很好的紅外光學(xué)材料，但卻容易潮解，不宜在野外使用；鍺也是很好的紅外光學(xué)材料，但當(dāng)溫度升高時，透過率顯著下降，而且它比較脆，軟話溫度也太低，因此用作整流罩是不合適的。同樣，雖然金剛石的各種性能很優(yōu)異，可是它不能做成大尺寸的器件，而且價格過于昂貴，所以很少有人用它來作實際的光學(xué)材料。此外，要格外注意的是材料受熱時的子輻射特性，為了避免探測器中出現(xiàn)假信號，受熱材料在工作波段內(nèi)的子輻射應(yīng)當(dāng)很小，這在搜索跟蹤系統(tǒng)中尤其要引起重視。 k%-_z}:3V  
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在紅外光學(xué)系統(tǒng)中，一些常用的部件對材料性能有不同的要求。對于探測器窗口材料，要求在探測器的響應(yīng)波段內(nèi)窗口必須有很高的透過率（因此要求吸收率和反射率要很低），這樣能很好的透過從目標(biāo)來的輻射，而自身輻射卻很小。對于制冷探測器，窗口必須要能很好的與玻璃或其他探測器外殼材料相封接，因此熱膨脹系數(shù)要匹配，并且窗口的透過率不應(yīng)隨溫度變化顯著變化。一般窗口要暴露在空氣中，因此，它應(yīng)該不怕潮，化學(xué)穩(wěn)定性好，較長時間內(nèi)不發(fā)霉、發(fā)毛，負(fù)責(zé)散射等影響將使透過率降低。另外，窗口材料應(yīng)當(dāng)易于加工和切割成各種形狀。為了減小反射損失，可選擇折射率低的材料作窗口材料，若必須折射率高的材料，則要易于鍍增透膜。同時，窗口一般較薄，材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。 ^]c/hb|X  
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