برای اکثر ابزارها، وسایل روشنایی و محفظه های حسگر که نیاز به حفظ عملکرد رنگ خود برای سالها بدون کالیبراسیون مجدد دارند، فیلترهای شیشه ای جذب انتخابی معمولاً از نظر پایداری زاویه، انعطاف پذیری حرارتی و دوام مکانیکی بهتر از فیلترهای پوشش نازک عمل می کنند. . یک فیلتر شیشه ای جذب انتخابی از طریق خود مواد حجیم کار می کند، بنابراین اثر فیلتر کردن به شدت به زاویه برخورد نور به سطح بستگی ندارد و به همان صورتی که یک فیلم رسوب کرده در طول زمان می تواند از بین نمی رود. فیلترهای پوشش نوری همچنان لبه خود را حفظ می کنند، زمانی که یک طرح خواستار یک باند عبور بسیار باریک، شیب برش تند، یا ترکیب طول موجی است که شیشه رنگی ساده به خودی خود نمی تواند به آن برسد. بخشهای زیر به استدلال فیزیکی، رفتار طیفی و معیارهای انتخاب عملی پشت آن پاسخ، از جمله چندین نمودار مقایسه و یک چک لیست کوتاه خریدار نزدیک به پایان، میپردازند.
فیلتر شیشه ای جذب انتخابی قطعه ای از شیشه نوری است که برای حذف یک باند طول موج خاص از پرتو نور در حالی که اجازه می دهد نوارهای اطراف با حداقل تلفات عبور کنند، فرموله شده است. تولیدکنندگان با ذوب یون های فلزی یا ذرات ریز کلوئیدی به طور مستقیم در دسته شیشه به این اثر می رسند، سپس ترکیب شیشه و هر نوع عملیات سطحی را تنظیم می کنند تا قطعه تمام شده بخشی انتخاب شده از طیف مرئی یا نزدیک به مادون قرمز را جذب کند. اساس فیزیکی در سطح الکترون قرار دارد: وقتی فوتون های انرژی خاصی به شیشه دوپ شده برخورد می کنند، آن انرژی با شکاف بین حالت های الکترونی در یون های اضافه شده مطابقت دارد، بنابراین آن فوتون ها به جای انتقال جذب می شوند. هر طول موج دیگری که با این شکاف انرژی مطابقت ندارد، تا حد زیادی بدون تأثیر از شیشه ادامه مییابد، این همان چیزی است که به این نوع فیلتر شیشهای جذب نور مرئی، نمایه طیفی تمیز و قابل تکرار آن را میدهد.
رویکردهای رایج دوپینگ مورد استفاده در تولید شیشه
امروزه سه خانواده دوپینگ بیشترین تقاضای تجاری را پوشش می دهند که هر کدام بخش متفاوتی از طیف را هدف قرار می دهند.
یونهای فلزات واسطه مانند کروم و مس یک فیلتر شیشهای جذب انتخابی سبز با حداکثر انتقال بین 500 تا 560 نانومتر تولید میکنند، در حالی که نور آبی بنفش و قرمز را پایین میآورند.
ترکیبات منگنز، تیتانیوم، کبالت و نئودیمیم شیشهای با رنگ بنفش تولید میکنند که به شدت در ناحیه سبز و زرد طیف میانی جذب میشود در حالی که اجازه میدهد بنفش، آبی و بخشی از نوار قرمز عبور کند.
فرمولهای تخصصی ساخته شده بهعنوان فیلتر نوری شیشهای جاذب UV، طول موجهای کوتاهتر نزدیک به 365 نانومتر و پایینتر را در حین عبور از نوار مرئی با پاسخی صاف و یکنواخت، قطع میکنند.
فراتر از کار نور مرئی، یک تولید کننده فیلتر شیشه ای فرستنده مادون قرمز می تواند همان سیستم شیشه پایه را برای عبور از انرژی مادون قرمز در حالی که نور مرئی را مسدود می کند، استفاده کند، که در پنجره های حسگر که نیاز به رد تداخل نور محیط دارند مفید است.
چه An Optical Coating Filter Is And How Its Principle Differs
یک فیلتر پوشش نوری به عنوان یک بستر شفاف، اغلب شیشه ای ساده یا سیلیس ذوب شده شروع می شود، که بسیاری از لایه های بسیار نازک در یک زمان در داخل تجهیزات رسوب گذاری خلاء بر روی آن قرار می گیرند. هر لایه دارای ضریب شکست متفاوتی است و پشته مهندسی شده است تا بازتاب نور بین لایهها در طول موجهایی که قرار است مسدود شوند و به طور مخربی در طول موجهایی که قرار است عبور کنند تداخل ایجاد کند. این اساسا یک اثر تداخلی است تا اثر جذبی، که تمایز اصلی آن را از یک فیلتر شیشه ای جذب انتخابی جدا می کند.
خانواده های پوشش رایج در استفاده روزمره
پشته های دو رنگ که یک باند رنگی را منعکس می کنند در حالی که دیگری را منتقل می کنند.
پوشش های باند باریک که برای یک پنجره با طول موج تنگ ساخته شده اند.
روکش های ناچ طراحی شده برای رد یک نوار باریک در حالی که همه چیز را در اطراف آن عبور می دهد.
از آنجایی که رفتار فیلتر کردن بستگی به طول مسیر دقیقی دارد که نور از هر لایه عبور می کند، منحنی انتقال یک فیلتر پوششی با افزایش زاویه نور ورودی به سمت طول موج های کوتاه تر تغییر می کند. پوششی که برای قطع دقیق در تابش معمولی درجه بندی شده است، می تواند به محض رسیدن نور حتی با زاویه متوسط، چندین نانومتر از هدف دور شود، که در سیستم های نوری فشرده که در آن پرتوها به ندرت در یک خط مستقیم حرکت می کنند، اهمیت دارد.
تفاوت های اساسی بین دو فناوری فیلتر
جدول زیر هر دو فناوری را در ویژگیهای فیزیکی نشان میدهد که اغلب تصمیم میگیرند کدام یک با یک طرح خاص مطابقت دارد.
جدول 1. مقایسه فیزیکی و عملکردی بین فیلترهای شیشه ای جذبی انتخابی و فیلترهای پوشش نوری.
پارامتر
فیلتر شیشه ای جذبی انتخابی
فیلتر پوشش نوری
اصل کار
جذب حجمی از طریق شیشه دوپ شده
تداخل لایه نازک روی یک بستر
حساسیت زاویه
خیلی کم
در زوایای باز قابل توجه است
تیز بودن لبه برش
شیب تدریجی و طبیعی
می توان بسیار شیب دار مهندسی کرد
حساسیت حرارتی
در محدوده نرمال کم است
متوسط، وابسته به لایه
لایه لایه شدن یا خطر سایش
هیچ، ملک در مواد فله قرار دارد
در رطوبت یا سایش ممکن است
روش سفارشی سازی
ترکیب شیشه و سطح دوپینگ را تنظیم کنید
تعداد و ضخامت لایه ها را تنظیم کنید
مقایسه عملکرد در میان پنج پارامتر نوری کلیدی
نمودار افقی زیر هر دو خانواده فیلتر را در مقیاس نسبی صفر تا صد در پنج پارامتری که مهندسان نوری اغلب در هنگام انتخاب جزء بررسی می کنند، امتیاز می دهد. این نمرات منعکس کننده رفتار معمولی است که در نمونه های تولید رایج مشاهده شده است نه هر گزارش آزمایشی منفرد.
استقلال زاویه و ثبات رنگ طولانی مدت بیشترین شکاف را نشان می دهد به همین دلیل است که فیلترهای شیشه ای جذبی انتخابی برای منظره یاب، لنزهای با دیافراگم باز و هر محفظه ای که نور به ندرت مستقیماً به فیلتر برخورد می کند، انتخاب رایجی است.
رفتار انتقال طیفی یک فیلتر شیشه ای جذب انتخابی سبز معمولی
نمودار زیر یک منحنی انتقال نماینده را برای یک فیلتر شیشه ای جذب انتخابی با رنگ سبز رنگ آمیزی شده با یون های کروم و مس نشان می دهد. هنگامی که طول موج به 480 نانومتر نزدیک شد، انتقال به سرعت افزایش مییابد، به اوج وسیعی بین 500 تا 560 نانومتر میرسد، سپس به آرامی در سمت طول موج بلند میافتد. این بالا و پایین رفتن ملایم مشخصه شیشه های جذب حجیم است و یکی از دلایلی است که این فیلترها به جای خروجی لبه های سخت تر معمولی یک پشته پوشش باریک، رندر طبیعی و یکنواخت رنگی ایجاد می کنند.
از آنجایی که منحنی بهجای کاهش در یک خط تقریباً عمودی، به تدریج شیب میکند، تغییرات کوچک تولیدی در ضخامت شیشه یا غلظت دوپینگ تنها اندکی اوج را تغییر میدهد و ثبات رنگ دستهای به دستهای را به خوبی در حد تحمل برای اکثر کاربردهای ابزار و نور حفظ میکند.
جایی که از فیلترهای شیشه ای جذب انتخابی در سراسر صنایع استفاده می شود
تقاضا برای فیلتر شیشه ای برای انتخاب طول موج چندین صنعت را در بر می گیرد و سهم نسبی زیر نشان دهنده مرتبه معمولی بزرگی است که در سفارشات تولید فعلی مشاهده می شود.
یادداشت های کاربردی نماینده
نوری instruments including fluorescence microscopes, DNA sequencers and spectrometers rely on an optical absorption glass filter for sensors to strip stray light before it reaches the detector.
صنعتی processes such as semiconductor lithography and UV curing use absorption glass as a stable window material that limits heat build up on sensitive substrates.
نورپردازی صحنه و عکاسی از شیشه جذب رنگی برای شکل دادن به رنگ مرئی استفاده می کند و در عین حال مانع از رسیدن تابش گرمای مادون قرمز به سوژه روشن می شود.
شیشههای معماری و شیشههای خودرو از لایههای جذب رنگی برای کاهش گرمای خورشیدی استفاده میکنند و در عین حال سطح نور داخلی راحت را حفظ میکنند.
پزشکی and biochemical instruments depend on consistent spectral response for accurate readings across repeated testing cycles.
نمودار رادار مقایسه چند بعدی
هنگام وزن کردن یک فیلتر شیشه ای جذبی انتخابی در برابر فیلتر پوشش برای طراحی جدید، شش بعد بیشترین اهمیت را دارد. نمودار رادار زیر هر دو فناوری را در یک مقیاس ترسیم میکند تا معاوضهها در یک نگاه قابل مشاهده باشند.
فیلترهای پوششی گزینش پذیری طیفی و انعطاف پذیری تولید را گسترش می دهند از آنجایی که فرآیند رسوب میتواند یک ترکیب طول موج غیرعادی را هدف قرار دهد که هیچ فرمول شیشهای به تنهایی به آن نمیرسد. شیشه جذب در استقلال زاویه، پایداری حرارتی و ثبات طولانیمدت بیشتر گسترش مییابد، که توضیح میدهد که چرا در مسیرهای نوری ثابتی که برای سالها در خدمت میمانند، رایج باقی میماند.
پایداری محیطی و دوام طولانی مدت در شرایط واقعی
فیلترهای شیشه ای جذب انتخابی خاصیت نوری خود را در داخل خود ماده حمل می کنند، بنابراین خراش نور سطح یا قرار گرفتن در معرض رطوبت، نوار طول موجی را که جذب می کند تغییر نمی دهد، فقط در صورتی که آسیب شدید شود، وضوح فیزیکی آن تغییر می کند. فیلترهای پوششی خاصیت نوری خود را در مجموعه ای از لایه ها با ضخامت چند میکرون حمل می کنند، که به این معنی است که رطوبت، تمیز کردن مکرر، چرخه حرارتی یا قرار گرفتن در معرض طولانی مدت UV می تواند به تدریج لایه های جداگانه را شل یا اکسید کند. هنگامی که یک لایه حتی اندکی جابجا می شود، کل الگوی تداخل با آن تغییر می کند و طول موج قطع موثر در طول زمان تغییر می کند.
جایی که این تفاوت بیشتر نشان می دهد
لعاب های معماری در فضای باز، شیشه های خودرو در معرض آفتاب مستقیم، و تجهیزات صنعتی که در نزدیکی منابع گرما کار می کنند، تنظیماتی هستند که در آن شکاف بین این دو فناوری در طول یک دوره خدمات چند ساله بیشتر نمایان می شود. ابزارهای اتاق تمیز و آزمایشگاهی که در یک محیط کنترلشده نگهداری میشوند، تفاوت عملی کوچکتری را مشاهده میکنند، اگرچه حساسیت زاویه همچنان به نفع شیشههای جذبی هر زمان که مسیر نوری کاملاً مطابقت نداشته باشد.
نقاط استرس معمولی که در طول ارزیابی بررسی می شوند
خریداران معمولاً قبل از سفارش تولید، چکهای چرخه حرارتی، چکهای رطوبت و تمیز کردن مکرر را روی قطعات نمونه انجام میدهند، زیرا این سه نقطه استرس بیشتر تفاوت عملی بین شیشههای حجیم و پشته پوشش رسوبشده را نشان میدهند.
گزینه های سفارشی سازی برای فیلترهای شیشه ای جذبی انتخابی
خریدارانی که یک فیلتر شیشه ای جذب انتخابی سفارشی را تامین می کنند، معمولاً از یک منحنی انتقال هدف شروع می کنند تا یک بخش کاتالوگ ثابت. یک تامین کننده فیلتر جذب شیشه نوری رنگی می تواند چندین متغیر را برای رسیدن به آن منحنی تنظیم کند.
نوع دوپینگ و غلظت برای حرکت باند جذب به سمت یک طول موج هدف خاص.
ضخامت شیشه، زیرا عمق جذب طول مسیر نوری را از طریق ماده دنبال می کند.
پرداخت سطح و لبه برای نصب در یک محفظه خاص یا ماژول سنسور.
ساختارهای ترکیبی که یک هسته شیشه جذب را با یک لایه نازک ضد انعکاس جفت می کند، زمانی مفید است که یک پروژه پایداری شیشه جذب را با انتقال کلی کمی بالاتر می خواهد.
درخواستهایی که به خط شیشهای فیلتر نوری سفارشی با طول موج سفارشی، رابطه سازنده فیلتر شیشهای فرستنده مادون قرمز یا تامینکننده شیشه فیلتر نوری جذبی ارسال میشوند که میتواند تحمل بسته به دسته را نگه دارد، معمولاً زمانی که خریدار یک منحنی انتقال هدف، محدوده دمای عملیاتی و ابعاد نصب فیزیکی در جلو را به اشتراک میگذارد، سریعتر حرکت میکنند.
پس زمینه تولید در پشت فیلترهای شیشه ای جذب انتخابی قابل اعتماد
شرکت Nantong Xiangyang Optical Element Co. Ltd از سال 1996 شیشه های نوری رنگی و بی رنگ را از تاسیسات ده هزار متر مربعی در استان جیانگ سو تولید کرده است. بخش اجزای نوری بر فیلترهای شیشهای نوری رنگی متمرکز است که نواحی فرابنفش، مرئی، نزدیک مادون قرمز و مادون قرمز را پوشش میدهد و بیش از صد نوع شیشه را از طریق خطوط پردازش مجهز به تجهیزات سنگزنی نوری، پرداخت و تست طیفی اختصاص داده است. خروجی این بخش به ابزارهای نوری، ابزار پزشکی و بیوشیمیایی، تجهیزات تحلیلی، الکترونیک، هوانوردی و تعدادی از موسسات تحقیقاتی و دانشگاه ها می رسد.
یک بخش شیشه تخت مجزا، چاپ و تمپر کردن صفحه نمایش ابریشم شیشه ای را برای پانل های کنترل، محفظه دستگاه و اجزای سوئیچ انجام می دهد، که شرکت را با شیشه های نوری دقیق و پردازش شیشه های تولید انبوه زیر یک سقف آشنا نگه می دارد. برای یک تیم پروژه که یک تولید کننده فیلتر شیشه ای جذب انتخابی را با یک تولید کننده شیشه فیلتر نوری در سراسر چین مقایسه می کند، این ترکیب از تجهیزات تست نوری اختصاصی و سابقه تولید طولانی یکی از سیگنال های عملی است که ارزش بررسی در هنگام ارزیابی تامین کننده را دارد.
نحوه انتخاب بین فیلترهای جذب انتخابی و پوشش برای یک پروژه
یک چک لیست کوتاه به محدود کردن تصمیم قبل از درخواست نمونه کمک می کند.
نوار طول موج مورد نیاز را ترسیم کنید و بررسی کنید که آیا یک نوع شیشه رنگی استاندارد از قبل آن را از نزدیک می پوشاند یا خیر.
محدوده زوایای فرود را که فیلتر در مسیر نوری واقعی می بیند، نه فقط در مرکز طراحی، تأیید کنید.
به محیط کار، از جمله رطوبت، نوسانات دما و قرار گرفتن در معرض UV در فضای باز توجه کنید.
تصمیم بگیرید که لبه برش چقدر شیب دار باشد، زیرا یک باند عبور بسیار باریک ممکن است همچنان نیاز به راه حل پوشش داشته باشد.
برای طول عمر مورد انتظار برنامه ریزی کنید و پس از استقرار واحد در میدان، کالیبراسیون مجدد یا تعویض چقدر دشوار خواهد بود.
پروژههایی که اکثر کادرهای بالا را به نفع پایداری و سادگی علامتگذاری میکنند، معمولاً روی یک فیلتر شیشهای جذبی انتخابی قرار میگیرند، در حالی که پروژههایی که به لبه طیفی باریک یا شیبدار غیرمعمول نیاز دارند، اغلب به تعیین فیلتر پوشش یا ترکیبی از هر دو فناوری در یک مسیر نوری ختم میشوند.
سوالات متداول درباره فیلترهای شیشه ای جذبی انتخابی
Q1: فیلتر شیشه ای جذب انتخابی چیست؟
این یک شیشه نوری است که با یون های فلزی یا ذرات کلوئیدی فرموله شده است به طوری که باند طول موج انتخابی را جذب می کند در حالی که نور اطراف را با اتلاف کمی منتقل می کند.
Q2: چگونه یک فیلتر شیشه ای جذب طول موج های خاص را مسدود می کند
یونهای دوپ شده درون شیشه فوتونهایی را جذب میکنند که انرژی آنها با انتقال الکترون داخلی مطابقت دارد، و آن باند طول موج را حذف میکند در حالی که طول موجهای دیگر تا حد زیادی بیتأثیر باقی میماند.
Q3: تفاوت بین فیلترهای جذبی و فیلترهای تداخلی چیست؟
فیلترهای جذبی نور را از طریق مواد شیشه ای حجیم حذف می کنند، در حالی که فیلترهای تداخلی از لایه های نازک رسوبی استفاده می کنند که طول موج های ناخواسته را از طریق تداخل نوری منعکس و خنثی می کنند.
Q4: چرا به جای فیلترهای پوشش دار از فیلترهای شیشه ای رنگی استفاده کنید؟
شیشه رنگی پاسخ طیفی خود را در زوایای دید وسیع ثابت نگه میدارد و در برابر تخریب تدریجی لایهای که میتواند در طول سالها استفاده روی سطح پوشش داده شده تأثیر بگذارد، مقاومت میکند.
Q5: فیلترهای جذب انتخابی برای چه مواردی استفاده می شوند؟
کاربردهای رایج شامل حسگرهای نوری، سیستمهای بینایی ماشین، تجهیزات طیفسنجی و ابزار پزشکی است که به پاسخ طیفی پایدار و قابل تکرار نیاز دارند.
Q6: کدام فیلتر نوری برای محافظت در برابر UV مناسب است
یک فیلتر نوری شیشه ای جذب کننده اشعه ماوراء بنفش که برای قطع طول موج های کوتاهتر فرموله شده است، به طور کلی گزینه ساده تر و پایدارتر برای محافظت مداوم در برابر اشعه ماوراء بنفش است.
Q7: آیا می توان فیلترهای شیشه ای جذب را سفارشی کرد
بله، نوع دوپینگ، غلظت، ضخامت و پرداخت سطح همگی برای رسیدن به منحنی انتقال هدف برای یک پروژه خاص قابل تنظیم هستند.
