紅外人工晶體是重要的光學透鏡和視窗材料，包括氟化鈣、氟化鋇、氟化鎂等。例如，氟化鈣晶體具有非常優異的光學透過性能，它的透過波段範圍寬，覆蓋了紫外、可見和紅外波段，在0.13—10μm的範圍內都有非常高的透過率。而且熱機械性能良好，物化性能穩定，不潮解，抗輻射損傷能力強，在200nm以上的波段內無明顯雙折射，是非常重要的光學透鏡視窗材料，廣泛套用在高壓電力設備、醫療器械、高級照相機、攝像機、顯微鏡、望遠鏡、光譜分光系統、準分子雷射器、光刻機等光學儀器上，用作稜鏡、透鏡和視窗等。
基本介紹
- 中文名：紅外人工晶體
- 包括：氟化鈣、氟化鋇、氟化鎂
- 套用：高壓電力設備、醫療器械
- 特點：優異的光學透過性能
市場概況,主要特徵,晶本的套用,
市場概況
為了滿足急劇增長的紅外光學產品需求，實現產品結構調整和最佳化能力，加快高技術材料領域的產業化步伐，增強抵抗市場風險的能力，根據研發孵化總體規劃，在充分論證的基礎上，提出“紅外光線晶體產業化”。進一步擴大晶體生長和光學加工方面的生產規模，增加光學視窗設計和視窗製作環節，延伸產業鏈，建成一條完整的紅外光學視窗生產線。光學人工晶體技術屬於國內領先、國際先進，產品現有套用市場廣闊，市場需求迫切。
主要特徵
在電力系統，早期診斷電網帶電運行設備的故障隱患十分重要，以前通常是採取定期檢查的辦法。自從紅外熱像儀問世，由於其對故障點的檢測可帶電進行，並且採取非接觸手段，從而大大方便了使用者，使電力設備的早期故障診斷電力設備的熱故障隱患具有效率高、判斷準確、圖像直觀、安全可靠、不接觸測溫、不受電磁干擾和檢測速度快等特點，因此，更具有突出使用優點，是目前在預知檢修領域中普遍推廣的一種手段，可防止電力設備損壞和由於這些設備損壞而導致的電網大面積事故發生。
在高壓電力設備中，60%的故障和事故是由部分電氣元件的異常發熱引起的，由此造成的經濟損失是巨大的，僅北京市2008年由於這類事故造成的經濟損失約為10億元，全國的損失超過100億元。絕緣破壞和發熱異常等隱患是可以用紅外檢測設備及早發現的，從而可避免故障或事故的發生。在電力系統運行中，高壓開關櫃（4kv以上的）是必要、普遍使用的器件之一，有五防連鎖要求，正常使用時不允許開門，要進行帶電檢測，必須在高壓櫃櫃門或觸頭盒內安裝紅外視窗。多數城市用開關櫃限制在35kv開關電壓等級，在北京電網系統中，12kv開關櫃約占92%。全國每年僅12kv開關櫃的用量約為10萬台，10kv以上的高壓電力設備的用量超過50萬台。
根據電力工業技術的發展要求和發展趨勢，電網中的配套設備（10kv以上的高壓開關設備）的發展方向是自診斷、智慧型化、高壓配電室無人值守、從定期檢修轉為狀態檢修。狀態檢修就是通過紅外探測、感測和成像技術，實現非接觸式的熱測量，判斷系統是否正常。在電力設備上安裝可視的光學視窗，利用紅外探測和成像技術對帶電設備進行狀態檢修，在國外已經得到廣泛的使用，而在國產電力的套用上還是空白，但發展動向和趨勢也已經非常明顯了。2008年11月，我國發布了中華人民共和國電力行業標準DL/T664-2008《帶電設備紅外診斷套用規範》，2009年2月20國網公司首次用直升飛機帶電巡航1000千伏特高壓輸電線路，就是利用紅外熱像儀系統來巡視的。
目前，中國電力科學研究院正在會同相關單位制定高壓電器設備觀察窗的國家標準，用立法的方式加強電力系統的安全生產監控。國家電力系統對電器設備紅外監測及診斷用的光學視窗的需求是國家維護輸電安全，降低運行成本，保穩定、求發展的重要舉措。
在此需求的推動下，從2004年開始，對作為上述電力設備關鍵測溫元件的氟化物紅外視窗的需求數量急劇增長，逐年大幅度增加。隨著紅外視窗的材料在國內消防、電力等行業的大力推廣，兩到三年內國內對紅外光學晶體的年需求量將有大增。
紅外人工物晶體也是非常重要的軍工配套光學功能材料，作為紅外夜視、機載紅外前視、紅外偵察、各類戰術飛彈的關鍵光學元件，廣泛地套用在坦克、超音速飛機、飛彈、衛星以及各種跟蹤、遙測裝置等軍事和研究領域。此外，其在強雷射和深紫外雷射武器、雷射吊倉以及其它紅外光學系統中也有廣泛套用。
晶本的套用
紅外視窗由紅外晶體材料、法蘭、密封圈組成，核心材料為光學人工晶體。人工晶體材料的紅外線透過率較高，隨著人工晶體材料製造工藝和水平的提高，紅相實現紅外晶體材料產業化，實際工作中把晶體材料鑲嵌在金屬法蘭中，加上密封圈組成紅外測溫視窗，解決密閉電器設備內部測溫難題，日常預防性維護中高壓電器內部紅外線掃描成為可能，真正實現輸配電成套電器設備“狀態檢修”和“無損檢測”。
人工晶體材料可以透過紅外線、紫外線、可見光，在10μm時紅外線透過>94%，在12.5 μm時紅外線透過率>92%。
紅外視窗材料氟化鈣經過燒結、提純、高真空環境生長、晶體結晶而成，光學視窗需要經過金剛砂線切割、滾圓、倒角、拋光等冷加工工藝打磨而成。
生長方法為晶體生長下降法，氟化鈣純度>99.9%，真空環境1380°C，生長周期80-100小時，下降1mm/min,退火工藝是消除晶體間晶界的應力，一般周期5-7日。
