冷却されたサーマルコアを作るために使用される材料は何ですか？

冷却されたサーマルコアの大手サプライヤーとして、私はしばしば、これらの洗練されたコンポーネントを作成するための材料について尋ねられます。冷却されたサーマルコアは、多くの高性能の熱イメージングデバイスの中心にあります。ミニサーマルカメラ、冷却されたIRカメラ、そして冷却されたサーマルカメラモジュール。建設で使用される材料を理解することは、能力と制限を評価するために重要です。

半導体材料

冷却されたサーマルコアで最も重要な材料の1つは、検出器アレイに使用される半導体材料です。採用されている半導体材料の2つの主なタイプは、Telluride Mercury Cadmium（MCT）とAndium antimonide（INSB）です。

Cooled IR Camera

Mercury Cadmium Telluride（MCT）

MCTは、化学式hg₁₋ₓcdₓteを備えた三元合金半導体です。そのバンドギャップは、Xの値、カドミウム（CD）モル画分を変えることで正確に調整できるため、非常に用途が広いです。この調整性により、MCT検出器は、中波赤外線（MWIR、3-5μM）および長い波の赤外線（LWIR、8-12μM）領域を含むさまざまな赤外線スペクトルバンドで動作できます。

MCTの主な利点は、その高い検出性です。つまり、非常に少量の赤外線を検出できます。これにより、軍事監視、科学的研究、産業検査など、高い感度が必要なアプリケーションに適しています。ただし、MCT検出器は、他のいくつかの材料と比較して、製造にも高価です。非常に低い動作温度（通常は77 K（-196°C）が必要であり、極低温冷却システムの使用が必要です。

インジウムアンチモニド（ESB）

INSBはバイナリ化合物半導体です。狭いバンドギャップがあり、MWIR地域で動作することができます。 INSB検出器は、電子移動度が高いことで知られているため、応答時間が速くなります。これにより、ミサイルガイダンスシステムや高速熱イメージングカメラなど、高速赤外線イメージングを必要とするアプリケーションに最適です。

INSB検出器は、MWIRバンドで優れたパフォーマンスを提供し、比較的高い量子効率を持っています。また、場合によってはMCT検出器に比べてコストが低くなります。ただし、MCTと同様に、INSB検出器は、最適な性能を達成するために、通常は77 K前後の低温まで冷却する必要があります。

光学材料

検出器材料に加えて、冷却された熱コアの光学成分は、特定の材料にも依存して、赤外線を送信および焦点を合わせます。

ゲルマニウム（ge）

ゲルマニウムは、赤外線光学で広く使用されている光学材料です。赤外線領域に高い屈折率があり、コンパクトで効率的な光学システムの設計が可能です。ゲルマニウムレンズを使用して、赤外線放射線を検出器アレイに焦点を合わせます。

ゲルマニウムの課題の1つは、目に見える光の吸収が高いことです。これは、ゲルマニウムレンズを反反射（AR）コーティングでコーティングする必要があることを意味し、反射損失を減らし、赤外線の全体的な伝達を改善する必要があります。さらに、ゲルマニウムには比較的高い熱膨張係数があり、温度変動のある光学特性の変化を引き起こす可能性があります。

セレニド亜鉛（ZNSE）

ZNSEは、赤外線アプリケーションにとってもう1つの重要な光学材料です。 MWIR地域とLWIR地域の両方で透明性が良好です。 ZNSEレンズは、多くの場合、高パワーレーザーシステムと熱イメージングカメラで使用されます。

ZNSEは、ゲルマニウムと比較して低い屈折率を持っています。これは、一部の光学設計では有利です。また、場合によってはゲルマニウムよりも優れた熱安定性もあります。ただし、Znseはゲルマニウムよりも高価であり、比較的柔らかく脆い性質のために慎重な取り扱いが必要です。

包装材料

冷却されたサーマルコアの検出器と光学成分は、保護し、適切なパッケージに収容する必要があります。包装材料は、システムの完全性を維持し、適切な動作を確保する上で重要な役割を果たします。

セラミックパッケージ

セラミック材料は、冷却されたサーマルコアのパッケージングに一般的に使用されます。セラミックには、優れた熱および電気断熱特性があります。それらは、外部の機械的衝撃や水分やほこりなどの環境要因から検出器を保護することができます。

セラミックパッケージは、汚染物質の侵入を防ぐために、ハーメチックシールで設計できます。また、検出器やその他のコンポーネントを取り付けるための安定したプラットフォームも提供します。さらに、セラミックを金属化して、検出器と外部回路との間の電気接続を容易にすることができます。

金属パッケージ

金属パッケージは、一部のアプリケーションでも使用されています。アルミニウムやステンレス鋼などの金属は、機械的強度が良好で、電磁シールドを提供できます。これらは、熱コアを過酷な環境と電磁干渉から保護する必要がある軍事および産業用途でよく使用されます。

ただし、熱伝導の問題を回避するために、金属パッケージを慎重に設計する必要があります。適切に絶縁されていない場合、金属は検出器に熱を伝導し、パフォーマンスを低下させることができます。

冷却システム材料

冷却された熱コアは、検出器の低動作温度を維持するために極低温冷却システムを必要とします。これらの冷却システムで使用される材料は、適切な機能にも不可欠です。

極低温クーラント

冷却された熱コアで使用される最も一般的な凍結凍結冷却剤は、液体窒素（LN₂）です。 LN₂は77 K（-196°C）の沸点を持っています。これは、MCTおよびINSB検出器の冷却に適しています。比較的安価で広く利用可能です。

Ln₂は、熱伝達を最小限に抑え、液体窒素の急速な蒸発を防ぐために設計された断熱容器である極低温露に保存されています。ただし、LN₂の使用には定期的な補充が必要であり、一部のアプリケーションでは不便な場合があります。

LN₂に加えて、一部の高度な冷却システムは機械式の極低温人を使用しています。これらの極低温人は、スターリングサイクルまたはパルス - チューブサイクルの原理に基づいて機能します。機械式の極低温で使用される材料には、コンプレッサーコンポーネント用の高強度金属と断熱用の低熱導電性材料が含まれます。

結論

冷却されたサーマルコアの製造に使用される材料は、異なる赤外線イメージングアプリケーションの特定の要件を満たすために慎重に選択されます。半導体材料、光学材料、包装材料、および冷却システム材料はすべて、熱コアの性能、コスト、信頼性を決定する上で重要な役割を果たします。

冷却されたサーマルコアのサプライヤーとして、私たちは最高の品質の材料と最新の製造技術を使用して、お客様に厳しいニーズを満たす製品を提供することに取り組んでいます。あなたが軍、科学、産業、または商業部門にいるかどうかにかかわらず、私たちの冷却されたサーマルコア、ミニサーマルカメラ、冷却されたIRカメラ、そして冷却されたサーマルカメラモジュール、優れたパフォーマンスと信頼性を提供します。

冷却されたサーマルコアについて詳しく知りたい場合や、調達の議論を開始したい場合は、ご連絡ください。私たちの専門家チームは、特定のアプリケーションに最適なソリューションを見つけるのを支援する準備ができています。

参照

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