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Yingsa Optical Instrument (Shanghai) Co., Ltd
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赤外線透過窓シートの選択方法
日付:2025-10-20読み:0

フーリエ変換赤外分光計広いスペクトルの特徴のため、赤外窓材料の選択は厳しい。現在、スクリーン光学には10種類以上の異なる赤外窓シート材料が選択可能であり、それぞれの材料には独自の特性がある。用途に適した窓シート材料を選択する際には、次の要素を考慮する必要があります。研究するスペクトル範囲、サンプルと窓片の化学的性質、窓片の物理的性質、および特定の需要に対する相対的なコスト。


透過池(サンプルを含まない)のエネルギー透過率に影響する要因は、窓板の透過範囲、窓板の有効厚さ、窓板の表面反射によるエネルギー損失、および使用中のエネルギー損失、例えばスクラッチや霧など。以下に示す有効透過範囲は、単一の窓シートの透過レベルが50%に低下したときに決定される。同じ材料の場合、薄い窓シートはより低い波数に透過することができる。高屈折率の窓板を使用すると、窓板の反射により顕著なエネルギー損失があり、干渉縞と呼ばれる強い正弦波が発生します。これらの干渉縞は、赤外光透過試料セルの平行窓シート材料の内部反射相互干渉に起因する。ストライプの強度は材料の屈折率によって決まり、屈折率が大きいほどストライプが強くなります。プール内の窓シート間の空気ギャップはストライプの周波数を決定し、小さなギャップ(例えば0.015 mm光路プール)は高周波ストライプを生成し、大きなギャップ(例えば0.50 mm光路プール)は低周波ストライプを生成する。干渉縞計算透過池のこうていとても役に立ちます。


特定の用途に適した窓ガラスを選択する際に考慮しなければならない重要な要素の1つは、サンプルと窓ガラスの化学的性質である。槽内窓シートと反応した試料は内面を侵食する。相対的に水溶性であり、窓板の表面を侵食する一般的なサンプルまたは溶媒は、通常、属性リストにリストされます。溶解度データは、室温で平衡条件下で、水100 ml当たりに溶解できる材料のグラム数である。また、水中の溶解度と窓シート材料の吸湿性の程度を混同してはならない。吸湿性材料は大気中から水分を吸収しやすく、窓片が曇ったり不透明になったりする原因となる。


理想的な窓シート材料はまた、サンプルの物理的性質と互換性がなければならない。例えば硬度。非常に硬いサンプルでは、軟質の窓シート材料を使用してはならない。硬度を測定する方法の多くは、所定の形状の圧子を用いて一定の圧力で材料を押圧することに基づいている。圧子の形状はこの方法の種別を決定し、一般にブリネル、ヴィネル(ヴィッカーズ)、Knoopなどの硬度試験方法がある。硬度測定値は、印加される圧力、圧力の持続時間、および加圧と放出の速度によって異なります。この可変性は、材料のクリープ、冷流、および微小クラック緩和応力の特性に依存する。臭化カリウムや塩化ナトリウムなどの比較的柔らかい材料は、腐食や傷が付いた後に手動で研磨することができます。シリコンやサファイアのような非常に硬い材料は、傷に抵抗できるが、手で磨き直すのは極めて難しい。


透過池は一般的に2種類に分けられる:固定光路を密封する池、取り外し可能な池。


シールプール正確に位置合わせされたウィンドウがあり、光路が固定されています。ドリルウィンドウと未ドリルウィンドウが密封されています。窓片の間は金属ガスケットで仕切られており、このガスケットは光路長を決定している。ウィンドウは平行で、光路長は固定されているので、定量的な測定や他の正確なスペクトル分析を行うために容易に較正することができます。密封槽は、漏洩のリスクがなく、揮発性の高いサンプルに使用することができる。


リムーバブルプール密封池の実用的で経済的な代替品であり、池の窓片を簡単に交換することができる。これらのプールは同様に、ドリル窓片、未ドリル窓片、スペーサー(通常はテフロン材料)、シールリングから構成されています。粘稠な試料または清掃が困難な試料を測定するために使用される場合、取り外し可能なプールの価値は、容易に取り外し、清掃、再組み立てができるために現れます。いくつかのアプリケーションに必要な光路長が不明で、実験を行って決定する必要がある場合、取り外し可能なプールは非常に良い選択です。リムーバブルプールは、スペーサーを交換することにより、その光路長を変更することができる。



硫黄系ガラス(AsSeTe)ガラス


いおうけいガラス中赤外光ファイバを製造するのに最適な材料です。この硫黄系光ファイバはAsSeTeガラスからなり、化学的不活性性と中赤外線透過性を有する。その適用可能なpH範囲は1〜9である。


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パラメータ:

とうかはんい: 4000-900cm-1

屈折率:2.8

透過率(厚さ):15%(1.5 m光ファイバ中)

洗浄剤:水、アセトン、ジクロロメタン

水溶性:不溶(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:強酸、強アルカリ

最高使用温度(空気中):100℃

融点:170℃

ヌープ硬度:-

成分:単結晶

結晶型:立方晶型


塩化銀(AgCl)


塩化銀(AgCI)非吸湿性材料である。長時間紫外線にさらされると暗くなり、柔らかいテクスチャーになります。湿気のある環境では、基礎金属と長時間接触すると腐食することがあります。塩化銀は延性があり、圧力により冷間変形が発生する。塩化銀は熱衝撃や機械的衝撃に敏感ではなく、赤外線透過池の窓としてよく使われている。


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パラメータ:

透過範囲:25,000-360センチメートル-1

屈折率:1.98

透過率(厚さ):84.0%(3 mm)

洗浄剤:アセトン、ジクロロメタン

水溶性:0.00015 g(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:錯化剤、アンモニア水

最高使用温度(空気中):200℃

融点:457.7℃

ヌープ硬度:9.5 kg/mm2

成分:単結晶

結晶型:立方晶型、割れない


塩化ナトリウム(NaCl)


塩化ナトリウム(NaCI)実用的な価値のある材料の1つであり、優れたスペクトル透過範囲と低コストの利点に恵まれています。塩化ナトリウム(NaCI)は熱応力と機械応力によく耐えられ、研磨加工が容易である。主な欠点は水に溶けやすいことです。塩化ナトリウムは赤外線透過池の窓の一般的な材料である。


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パラメータ:

透過範囲:40,000-625センチメートル-1

屈折率:1.49

透過率(厚さ):91.5%(4.0 mm)

洗浄剤:無水溶剤

水溶性:35.7 g(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:低級アルコール、湿潤溶媒

最高使用温度(空気中):400℃

融点:801℃

ヌープ硬度:15 kg/mm2

成分:単結晶

結晶型:単立方晶型、(100)結晶面に沿って割れ


AMTIR(GeAsSeガラス)


AMTIR(Amorphous Material Transmitting Infrared Radiation非晶質赤外線透過材料)GeAsSeガラス水に溶けず、酸性溶液中では耐食性が強い。長期間曝露(1週間)すると、アルカリ性溶液に溶解する。この材料は最高300°Cまで使用できる。良好な減衰全反射(ATR の)を使用します。


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パラメータ:

透過範囲:11,000-625センチメートル-1

ATRスペクトル範囲(12次反射結晶):11000-625 cm-1

屈折率:2.5

透過率(厚さ):68%(2 mm)

洗浄剤:アルコール、アセトン、水

水溶性:不溶(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:アルカリ性液

最高使用温度(空気中):300℃

融点:370℃

ヌープ硬度:170 kg/mm2


フッ化バリウム(BaF2)


ふっ化バリウム(BaFガリウム)の透過範囲はフッ化カルシウム(CaFガリウム)より広い。フッ素化バリウムは熱衝撃や機械的衝撃により解離しやすいため、使用には注意が必要です。フッ化カルシウムに比べて、フッ化バリウムの使用温度範囲は狭く、500°Cで空気と反応し、最高800°C(乾燥した空気中)まで使用される。また、フッ化バリウムはアンモニウム塩溶液と一緒に使用してはならない。フッ素化バリウムは赤外線透過池の窓によく用いられる。


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パラメータ:

透過範囲:50000-740 cm-1

屈折率:1.42

透過率(厚さ):90.0%(3 mm)

洗浄剤:アセトン、アルコール

水溶性:0.17 g(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:アンモニウム塩、酸類

空気中の最高使用温度:500℃

融点:1280℃

ヌープ硬度:82 kg/mm2

成分:単結晶

結晶型:立方晶型


フッ化カルシウム(CaF2)


ふっ化カルシウム(CaFガリウム)最も硬いことが知られている結晶材料の1つであり、特に高圧セルに適している。それはほとんどの酸とアルカリの腐食に耐えられる。室温ではフッ化カルシウムは吸湿しないが、高温では空気と反応する。乾燥状態を維持すれば、この結晶は900℃の高温で使用することができる。フッ化カルシウムはアンモニウム塩溶液と一緒に使用してはならないことに注意してください。フッ化カルシウムは赤外線透過池の窓によく使われる。


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パラメータ:

透過範囲:50,000-1,025センチメートル-1

屈折率:1.4

透過率(厚さ):90.0%(4.0 mm)

洗浄剤:アセトン、アルコール

水溶性:0.0013 g(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:アンモニウム塩、酸類

最高使用温度(空気中):900℃

融点:1360℃

ヌープ硬度:158 kg/mm2

成分:単結晶

結晶型:立方晶型、(111)結晶面に沿って割れ


テルル化カドミウム(CdTe)


テルル化カドミウム酸化剤による浸食を受けやすく、酸に微溶性である。テルル化カドミウム硬度は硫化亜鉛(ZnS)とセレン化亜鉛(ZnSe)より低かった。テルル化カドミウムは赤外線透過窓と減衰全反射(ATR)素子に適している。


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パラメータ:

透過範囲:20,000-360cm-1

屈折率:2.67

透過率(厚さ):40%(5 mm)

洗浄剤:アルコール、アセトン

水溶性:不溶(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:酸類、硝酸

空気中の最高使用温度:300℃

融点:1040℃

ヌープ硬度:56 kg/mm2

結晶型:立方晶型


ダイヤモンド

光学型CVD成長ダイヤモンド4000~400 cm-1の赤外帯域は良好な光透過性を有し、そのスペクトルには明瞭な2600〜1600 cmが存在する-1の真性分子振動特徴ピークと指紋領域を含む。このダイヤモンドは特に高圧及び強腐食性の作業環境に適している。


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パラメータ:

透過範囲:4500-2500 cm-1および1667~33 cm-1

屈折率:2.37

透過率(厚さ):70%(1 mm)

洗浄剤:アルコール、アセトン、水

水溶性:不溶(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:重クロム酸カリウム、濃硫酸

空気中の最高使用温度:750℃

融点:3500℃

ヌープ硬度:7000 kg/mm2

成分:結晶性炭素、単結晶


ゲルマニウム(Ge)

ゲルマニウム硬くて脆い物質です。高反射損失のため、その光透過率は低い。ゲルマニウムは熱硫酸と王水に可溶であるが、水には不溶であり、良好な減衰全反射(ATR)材料である。


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パラメータ:

透過範囲:5,500-475センチメートル-1

減衰全反射スペクトル範囲:5500-675 cm-1

屈折率:4.0

光透過率(厚さ):50%(2 mm)

洗浄剤:アルコール、アセトン、水

水溶性:不溶(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:熱硫酸、王水

空気中の最高使用温度:125℃

融点:936℃

ヌープ硬度:550 kg/mm2

成分:単結晶

結晶型:立方晶


臭素ヨウ化ta(KRS-5)


KRS-5広いスペクトル範囲、高い屈折率、破断しにくいため、全反射(ATR)結晶の減衰によく使用されています。それは水に溶け、アルカリに溶け、酸に溶けない。この材料はアンモニウム塩溶液と一緒に使用してはならない。KRS-5は有毒ですが、粉塵を吸い込んだり傷が粉塵に触れたりした場合にのみ危害が発生します。KRS-5は窓材料とATR材料を使用できます。


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パラメータ:

とうかはんい: 20,000-250 cm-1

減衰全反射スペクトル範囲:2000-400 cm-1

屈折率:2.37

光透過率(厚さ):70%(2.0 mm)

洗浄剤:メチルyi基ケトン

水溶性:0.05 g(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:錯化剤

空気中の最高使用温度:200℃

融点:414.5℃

ヌープ硬度:40 kg/mm2

成分:混合結晶

結晶型:立方晶型、割れない



臭化カリウム(KBr)


しゅうかカリウム塩化ナトリウム(NaCl)よりも広いスペクトル範囲をカバーしているので、非常に有用な材料です。臭化カリウムは良好な耐熱衝撃性と機械的衝撃性能を有する。とはいえKBr窓シートは研磨加工しやすいが、NaClより湿気がかかりやすい。臭化カリウムは赤外線透過池窓の作製によく用いられる。


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パラメータ:

透過範囲:40,000-400センチメートル-1

屈折率:1.52

光透過率(厚さ):90.5%(4.0 mm)

洗浄剤:無水アルコール類

水溶性:53.5 g(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:低級アルコール類、湿潤溶媒

空気中の最高使用温度:300℃

融点:730℃

ヌープ硬度:7 kg/mm2

成分:単結晶

結晶型:立方晶型、(100)結晶面に沿って割れ


石英(SiO2)


せきえい主に紫外−可視(UV−Vis)と近赤外(NIR)スペクトル領域に用いられる。赤外線級石英は高純度で極めて低い水酸基(OH)含有量を有する。石英は水に溶けない。


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パラメータ:

とうかはんい: 25,000-2,200 cm-1

屈折率:1.4

光透過率(厚さ):90%(3 mm)

洗浄剤:アルコール、アセトン、水

水溶性:不溶(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:-

空気中の最高使用温度:1100℃

融点:1470℃

ヌープ硬度:174 kg/mm2

成分:天然結晶

結晶型:六方晶型(複屈折)


サファイア(AI2O型3)


サファイア、単結晶アルミナは、非常に硬い材料であり、化学的性質が安定しており、複屈折特性を持っている。サファイアは濃酸と濃アルカリに浸食される。


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パラメータ:

透過範囲:50000-1525 cm-1

屈折率:1.5

光透過率(厚さ):-

洗浄剤:アルコール、アセトン、水

水溶性:不溶(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:酸とアルカリにわずかに溶解

空気中の最高使用温度:1800℃

融点:2030℃

ヌープ硬度:1370 kg/mm2

成分:単結晶

結晶型:六方晶


硅 (SI)


光学レベルシリコン(Si)ゲルマニウム(Ge)とよく似ており、機械的衝撃や熱衝撃に強い。シリコンはフッ化水素酸と硝酸の混合溶液に可溶である。減衰全反射(ATR)材料及び赤外透過池窓材料としてシリコンを用いた。


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パラメータ:

透過範囲:8,300-660センチメートル-1および360~70 cm-1

減衰全反射スペクトル範囲:8300-1500 cm-1および360~70センチメートル-1

屈折率:3.4

透過率(厚さ):55%(2.5 mm)

洗浄剤:アルコール、アセトン、水

水溶性:不溶(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:フッ化水素酸及び硝酸

空気中の最高使用温度:300℃

融点:1420℃

ヌーハード:1150 kg/mm2

成分:多結晶型の

結晶型:立方晶型


硫化亜鉛(ZnS)


りゅうかあえん材料には主に2つのタイプがあります。1つ目は1640 cmで化学蒸着法により作製した硫化亜鉛(CVDZnS)である-1減衰全反射(ATR)試験に干渉する水吸収帯がある。2つ目は、水吸収帯がないため、全反射(ATR)と拡散反射結晶の減衰に特化しています。硫化亜鉛は水に溶けないが、強い酸化剤に浸食されやすい。硫化亜鉛は良好な耐熱衝撃性と機械的衝撃性能を有する。


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パラメータ:

透過範囲:17,000-720センチメートル-1

減衰全反射スペクトル範囲:17000~950 cm-1

屈折率:2.2

透過率(厚さ):70(1.0 mm)

洗浄剤:アルコール、アセトン

水溶:不溶(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:酸類

空気中の最高使用温度:300℃

融点:1830℃

ヌープ硬度:178 kg/mm2

結晶型:立方晶型


セレン化亜鉛(ZnSe)


セレン化亜鉛(ZnSe)水に溶けず、ほとんどの浸食性溶媒に強い耐性を持つため、優れた窓材料である。それは酸にわずかに溶けるだけだ。赤外帯域での反射損失が極めて低いため、全反射(ATR)と拡散反射結晶の減衰に適した良好な材料である。


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パラメータ:

透過範囲:20,000-454センチメートル-1

減衰全反射スペクトル範囲:2000-650 cm-1

屈折率:2.4

透過率(厚さ):65%(1.0 mm)

ATR最小透過率:15%+

洗浄剤:アルコール、アセトン、水

水溶性:不溶(水100 g@25℃)

浸食可能溶媒:酸類、強アルカリ

空気中の最高使用温度:300℃

融点:1520℃

ヌープ硬度:137 kg/mm2

結晶型:立方晶型

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