Infravermelho e vidro: escolhendo os tipos corretos de quartzo para janelas e aquecedores infravermelhos

A relação entre infravermelho e vidro é decidida pelo comprimento de onda, e não pela clareza da peça na bancada. Há alguns anos, um cliente nos enviou um desenho de um disco de sílica fundida, com 60 mm de diâmetro e 5 mm de espessura, para ser colocado em frente a uma câmera de imagem térmica observando uma câmara de forno a 900 °C. Cada dimensão estava correta. O material estava errado. Na faixa de 8 a 14 micrômetros usada pela câmera, a sílica fundida não é uma janela; é uma parede. A câmera teria visto a própria emissão superficial do disco, além de um reflexo da oficina atrás dele, e o forno teria permanecido invisível atrás de uma peça perfeitamente usinada.

Esse pedido de orçamento resume infravermelho e vidro melhor do que qualquer capítulo de livro didático. O vidro não é categoricamente transparente ou opaco ao infravermelho. É transparente em uma faixa definida, cego fora dessa faixa, e as bordas da faixa se movem com a composição, conteúdo de hidroxila e espessura. Escolha corretamente e o vidro de quartzo se tornará um dos materiais mais úteis em um sistema infravermelho: ele sobrevive a 1.100 °C em serviço contínuo, evita choques térmicos e passa a maior parte do que um aquecedor de ondas médias emite. Escolha errado e você terá um disco decorativo caro.

Este artigo foi escrito para as pessoas que realmente precisam tomar essa decisão: engenheiros de processo que especificam um envelope de aquecedor, projetistas de instrumentos que escolhem uma janela, equipes de manutenção que solucionam problemas em um pirômetro e equipes de compras que comparam cotações de um fabricante de vidro de quartzo. Construímos tubos de quartzo, hastes, placas, janelas, cadinhos e elementos de aquecimento infravermelho todas as semanas, portanto, os exemplos abaixo vêm de pedidos de compra reais e não de um programa de física.

A versão curta: combine o vidro com a pulseira

Se você se lembra apenas de uma coisa, lembre-se disto: o vidro de quartzo é um material infravermelho próximo e infravermelho de ondas curtas. A sílica fundida de alta pureza transmite luz de aproximadamente 180 nanômetros no ultravioleta para cerca de 2,5 micrômetros, e os graus de baixa hidroxila aumentam a transmissão utilizável para aproximadamente 3,5 micrômetros. Além de cerca de 4 micrômetros, a absorção aumenta acentuadamente. Entre aproximadamente 8 e 10 micrômetros, a rede silício-oxigênio absorve tão fortemente que uma janela de 3 mm fica efetivamente preta.

Esse único fato classifica quase todas as consultas que recebemos em um dos três grupos:

• 1 a 3 micrômetros. O vidro de quartzo é a escolha padrão. Lâmpadas infravermelhas, emissores de fibra de carbono, lasers de fibra de 2 micrômetros, detecção de gás, medição de umidade, reaquecimento de pré-formas plásticas e a maioria dos processos de secagem industrial vivem aqui.
• 3 a 5 micrômetros. Você está no ombro da curva. A sílica fundida com baixo teor de OH ainda funciona, mas a espessura é muito importante, o conteúdo de hidroxila deve ser especificado em vez de presumido, e cada milímetro extra custa um sinal real.
• 8 a 14 micrômetros. O quartzo não pode ajudá-lo. Imagens térmicas, a maioria dos pirômetros e radiometria de ondas longas precisam de germânio, seleneto de zinco, sulfeto de zinco, silício para a extremidade mais curta ou vidro de calcogeneto. Uma janela de quartzo em uma câmera de ondas longas é um filtro, não uma janela.

Todo o resto deste artigo são detalhes que dependem dessa estrutura: como a hidroxila é absorvida, como a espessura agrava o problema, como os revestimentos mudam os números e como redigir uma especificação de compra que um fornecedor possa realmente atender.

Por que a sílica passa pelo infravermelho próximo, mas bloqueia o infravermelho térmico

A transparência não é uma propriedade de um material abstrato; é uma lacuna entre dois mecanismos de absorção. No lado do comprimento de onda curto, os fótons eventualmente transportam energia suficiente para elevar os elétrons através da banda proibida do vidro, razão pela qual a sílica fundida se torna opaca abaixo de cerca de 180 nanômetros. No lado do comprimento de onda longo, os fótons eventualmente carregam a energia certa para excitar as vibrações da própria rede silício-oxigênio. Essas absorções vibracionais ficam no infravermelho térmico e são fortes.

A consequência prática é uma janela de transmissão com borda suave em vez de rígida. A sílica fundida é excelente em 1 micrômetro, boa em 2 micrômetros, utilizável em 3 micrômetros no grau certo, marginal em 4 micrômetros e inútil em 9 micrômetros. O vidro float comum de cal sodada atinge seu limite muito mais cedo porque as impurezas de óxido de ferro são fortemente absorvidas no infravermelho próximo, e é exatamente por isso que o vidro grosso da janela fica quente no sol de verão: a luz visível entra e a energia do infravermelho próximo é convertida em calor dentro do painel.

As três bandas infravermelhas em termos simples

Infravermelho próximo e de ondas curtas, aproximadamente 0,7 a 2,5 micrômetros. Esta é a faixa de aquecimento baseado em lâmpadas, comunicação por fibra óptica, medição espectroscópica de umidade e câmeras de inspeção infravermelha de ondas curtas. O vidro de quartzo domina aqui e precisa de poucas explicações.

Infravermelho de onda média, aproximadamente 3 a 5 micrômetros. Esta é a faixa da termometria de objetos quentes, análise de gases de combustão, algumas ópticas militares e um número crescente de sensores de gás. A sílica fundida com baixo teor de OH pode servir a metade inferior desta banda se o caminho óptico for curto. Acima de 4 micrômetros você deve avaliar honestamente outros materiais.

Infravermelho de onda longa, aproximadamente 8 a 14 micrômetros. É aqui que as câmeras térmicas funcionam, porque os objetos à temperatura ambiente irradiam fortemente ali. O vidro é opaco em quase toda a faixa, e é por isso que uma câmera térmica apontada para uma janela vê a temperatura da superfície da janela e um reflexo do que quer que esteja atrás da câmera.

O que a hidroxila faz dentro do vidro

A água incorporada na rede de sílica durante a fusão deixa para trás grupos hidroxila, e esses grupos têm suas próprias absorções vibracionais em aproximadamente 1,38, 2,22 e 2,73 micrômetros. Uma sílica fundida de grau UV com 800 a 1.200 partes por milhão de hidroxila é excelente abaixo de 2 micrômetros e bastante comum em 2,7 micrômetros. Um material de grau infravermelho com hidroxila abaixo de 10 partes por milhão remove a maior parte dessa absorção e dá a você um micrômetro extra de faixa de trabalho.

Esta é a lacuna de especificação mais comum que vemos. Um comprador solicita “vidro de quartzo, 3 mm de espessura, alta transmissão” e recebe uma janela de grau UV feita de forma competente que perde quase metade do seu sinal a 2,7 micrômetros. Nada estava com defeito. A nota simplesmente nunca foi declarada.

Uma tabela de comparação de famílias de vidro no infravermelho

A tabela abaixo resume o comportamento das famílias de vidro sobre as quais somos questionados com mais frequência. As faixas são valores típicos de transmissão utilizáveis ​​para espessuras comuns, não sendo limites garantidos para cada fusão, porque os dopantes, o teor de ferro e o nível de hidroxila deslocam as bordas.

Leia a tabela como um filtro, não como uma classificação. JGS1 não é melhor que JGS3; ele é otimizado para uma extremidade diferente do espectro. Um fornecedor que cita uma única classificação para cada trabalho de infravermelho ou entendeu mal a solicitação ou espera que você não perceba.

Duas notas práticas ficam abaixo dos números. Primeiro, a transparência visível não diz quase nada sobre o desempenho do infravermelho; portanto, uma inspeção visual de uma janela entregue revela muito pouco. Em segundo lugar, um vidro que parece ligeiramente cinza ou verde em seções espessas geralmente revela conteúdo de ferro, que é inofensivo em um visor e inaceitável em uma janela infravermelha próxima.

Transmitância em 3 micrômetros: onde as classes se separam

O gráfico abaixo compara a transmitância interna indicativa em 3 micrômetros através de um caminho de 10 mm para quatro materiais comuns. Ele é deliberadamente focado nesse comprimento de onda porque 3 micrômetros é onde o conteúdo de hidroxila, e não a espessura ou o polimento, domina o resultado.

Três coisas se destacam. A diferença entre os dois graus de sílica é a largura da banda hidroxila, e não uma diferença na pureza ou no acabamento, e é por isso que a correção é uma mudança de grau e não uma mudança de polimento. O borossilicato não é simplesmente “um pouco pior” nesta região; é uma classe de material diferente e não deve ser substituída durante uma escassez de fornecimento sem uma nova revisão óptica. E a figura da cal sodada explica por que o vidro comum é inútil como janela infravermelha, mesmo quando parece perfeitamente transparente.

Para nosso próprio trabalho com infravermelho, é por isso que mantemos o estoque de placas e tubos com baixo teor de hidroxila separados do estoque de grau UV e marcamos os números dos lotes de fusão na lista de embalagem. É também por isso que pedimos aos clientes um comprimento de onda alvo antes da cotação, e não depois. Se a aplicação for de 2 micrômetros, uma janela padrão de grau UV terá um bom desempenho e economizará dinheiro. Se estiver em 3,2 micrômetros, a mesma janela reduzirá o sinal pela metade e o cliente culpará o revestimento, o polimento ou o alinhamento antes que alguém suspeite do vidro.

A espessura aumenta o efeito de forma exponencial em vez de linear, portanto uma janela de 5 mm não é simplesmente "um pouco mais escura" do que uma janela de 3 mm na borda da banda. Na prática, se você precisar trabalhar próximo ao corte, especifique a janela mais fina que o projeto mecânico tolerará e gaste a economia em um grau melhor.

Aquecedores infravermelhos: por que o envelope de quartzo não é um filtro

O maior uso industrial do emparelhamento infravermelho e vidro é o tubo de aquecimento infravermelho de quartzo, e funciona porque o envelope é transparente à radiação que envolve. Um filamento de fibra de carbono operando a cerca de 1.200 K irradia mais fortemente perto de 2,4 micrômetros pela lei de deslocamento de Wien. Um elemento de níquel-cromo a uma temperatura semelhante comporta-se de forma comparável. Um filamento de tungstênio em um tubo cheio de halogênio fica mais quente, perto de 2.800 K, e atinge picos próximos a 1 micrômetro. Todos os três ficam confortavelmente dentro da janela de transmissão do envelope de quartzo, de modo que a parede do tubo absorve muito pouca energia que está gerando.

Esse não é um detalhe trivial. Se o envelope absorvesse sua própria saída, o tubo se aqueceria em vez da peça de trabalho, a eficiência entraria em colapso e a parede amoleceria. O quartzo evita todos os três modos de falha ao mesmo tempo e adiciona um ponto de amolecimento acima de 1.600 °C e um coeficiente de expansão térmica em torno de 0,55 × 10⁻⁶ por Kelvin, razão pela qual um aquecedor pode ser borrifado com água fria em uma linha de produção sem quebrar.

Tubos de aquecimento infravermelho de quartzo transparente O tubo de quartzo transparente oferece transmissão infravermelha direta para aquecimento concentrado, resposta rápida e resistência ao choque térmico; útil onde a imagem do filamento compacto e a alta eficiência são importantes. Ver Produto →

Envelopes transparentes, leitosos e dopados

O quartzo transparente oferece a mais alta transmissão direta e uma imagem de filamento firme, adequada para aquecimento focado, termoformação e processamento térmico rápido de semicondutores. O quartzo leitoso ou opaco dispersa a radiação, suavizando os pontos quentes e produzindo uma distribuição mais uniforme em um alvo amplo, o que geralmente é preferível para fornos de secagem, cura de tintas e aquecimento de alimentos.

O tubo de quartzo dopado adiciona uma terceira opção, deslocando o local de absorção do envelope. Um tubo dopado para reduzir a emissão ultravioleta reduz a geração de ozônio e protege produtos sensíveis ao calor, enquanto o familiar tubo vermelho ou rubi filtra visivelmente comprimentos de onda curtos sem bloquear a saída infravermelha. Para os fabricantes de lâmpadas, esta é muitas vezes a diferença entre passar e não cumprir uma especificação de emissões.

Emissor correspondente para carregar

A correspondência de comprimento de onda é mais importante do que a maioria dos compradores espera. Os revestimentos à base de água, o papel e os têxteis absorvem fortemente cerca de 3 micrómetros, pelo que os emissores de carbono de ondas médias transferem o calor de forma eficiente. Filmes finos de polímero e pré-formas de PET absorvem bem na região de 1 a 2 micrômetros, o que favorece lâmpadas halógenas de ondas curtas. Plásticos transparentes que parecem transparentes aos olhos ainda podem absorver fortemente o infravermelho próximo, e é exatamente por isso que a soldagem infravermelha e o encaixe por encolhimento funcionam.

Normalmente fazemos três perguntas antes de recomendar um envelope: qual é o material alvo, que temperatura deve atingir e quão uniforme deve ser o resultado. Essas três respostas restringem a escolha de emissor, diâmetro do tubo, espessura da parede e acabamento superficial muito mais rápido do que uma folha de dados.

Janelas infravermelhas e visores para processos quentes

Uma janela voltada para uma câmara de 1.000 °C tem que realizar três tarefas ao mesmo tempo: permanecer transparente no comprimento de onda operacional, sobreviver ao gradiente térmico e manter a atmosfera do processo onde ela pertence. O Quartz lida com todos os três melhor do que a maioria das alternativas, mas apenas se o projeto mecânico suportar.

Considere um visor de forno típico. O lado do processo fica a 900 °C, a face externa a 60 °C e a câmera ou pirômetro olha através de 1,5 micrômetros. Um disco de quartzo de 5 mm com baixo teor de OH atende facilmente aos requisitos ópticos. O modo de falha quase nunca é a transmissão; está montando. Se a janela for fixada rigidamente em ambas as faces, a expansão diferencial entre o quartzo e um flange de aço inoxidável irá quebrá-la, porque o quartzo se expande muito menos que o metal ao seu redor. Recomendamos uma junta macia, uma sede flutuante e uma especificação clara de qual face está quente.

A purga é a segunda decisão de design. Uma janela de quartzo em uma atmosfera carregada de fuligem ou condensação perde a transmissão dos depósitos superficiais muito antes de o próprio vidro se degradar. Uma purga tangencial de ar ou nitrogênio ao longo da face do processo mantém a superfície limpa e, como bônus, a resfria. Onde o gás de purga não estiver disponível, uma leve pressão positiva dentro do invólucro geralmente alcança o mesmo resultado.

Janelas de quartzo de alta pureza para uso óptico e térmico A janela de quartzo de alta pureza é adequada para visualização óptica termicamente estável e em alta temperatura; considere as necessidades de purga e anti-reflexo de banda larga onde as perdas de transmissão são importantes. Ver Produto →

Espessura, revestimentos e qualidade da superfície

A sílica fundida não revestida perde cerca de 3 a 4 por cento por superfície devido à reflexão de Fresnel no infravermelho próximo. Duas superfícies, quatro por cento, e uma perda adicional dentro do material: uma janela nominalmente excelente pode fornecer 90 por cento em vez de 96 por cento antes mesmo de o processo começar. Os revestimentos antirreflexo recuperam a maior parte disso, mas apenas na banda para a qual foram projetados, portanto, uma especificação de banda larga é importante quando o sensor varre o comprimento de onda.

Também vale a pena declarar explicitamente as tolerâncias dimensionais. Uma janela especificada com ±0,05 mm de espessura e 40/20 de escavação por arranhões na qualidade da superfície custa mais do que uma peça bruta de uso geral com ±0,2 mm, e a maioria das aplicações de visores não precisa de uma classe mais apertada. Por outro lado, uma janela de laser que substitui discretamente um polimento comercial por um acabamento de qualidade laser sofrerá dispersão e, em alta potência, aquecimento local.

A qualidade da borda merece menção porque é onde começa a maioria das quebras. Uma borda retificada e chanfrada resiste ao lascamento durante o manuseio e reduz a chance de uma rachadura se propagar para dentro da abertura durante o ciclo térmico.

Quartzo óptico infravermelho: o que o JGS3 compra para você e quanto custa

Sílica fundida de grau infravermelho, comumente referenciada sob a designação JGS3, é o que fornecemos quando um cliente precisa de transmissão utilizável até aproximadamente 3,5 micrômetros. O conteúdo de hidroxila é mantido abaixo de cerca de 10 partes por milhão, o que remove a faixa de absorção de 2,73 micrômetros que limita o material de grau UV.

Placas ópticas de quartzo de grau infravermelho JGS3 A placa óptica de quartzo JGS3 cobre 0,26–3,5 µm e evita a banda de absorção de hidroxila de 2,7 µm; útil para transmissão infravermelha onde o alcance UV é menos crítico. Ver Produto →

Vale a pena entender as compensações antes de especificá-las. A remoção da hidroxila muda o corte ultravioleta para comprimentos de onda mais longos, normalmente além de 250 nanômetros, portanto, um grau infravermelho é uma escolha ruim para um envelope de lâmpada UV. Também custa mais do que o material de grau UV porque o processo de fusão e consolidação é mais exigente e é mais sensível no sentido de que um fornecedor deve realmente medir a hidroxila em vez de assumi-la.

Onde vemos o JGS3 ganhando seu preço: janelas ópticas para lasers de fibra de 2 a 3 micrômetros, células de absorção de gás para detecção de metano e vapor de água, janelas de proteção sobre detectores de ondas médias resfriados e óptica de referência que não deve flutuar com a absorção de umidade. Onde é desperdiçado: janelas de luz visível, equipamento de cura UV e observação geral do forno a 1 micrômetro, onde um grau mais barato tem desempenho idêntico.

Atributos de qualidade que importam tanto quanto a transmissão

Um caminho óptico infravermelho é afetado por mais do que a curva de transmissão. Bolhas e inclusões sólidas dispersam a luz e, sob alta potência, atuam como pontos quentes que podem causar danos. As estrias, as tênues faixas de composição deixadas pelo derretimento, distorcem as frentes de onda e importam enormemente para imagens ou interferometria, mas dificilmente para uma simples medição de transferência radiativa. A homogeneidade do índice é importante para grandes aberturas e apenas para um disco de 10 mm.

Nosso conselho é indicar a aplicação em vez de um requisito genérico de “melhor qualidade”. Um fornecedor pode então propor uma classe de bolha, classe de estrias e especificação de superfície que corresponda ao trabalho, e você evita pagar pela homogeneidade de grau interferométrico em uma peça que só precisa passar calor para uma câmara.

Quando o vidro é a resposta errada: imagens térmicas através de uma janela

As câmeras térmicas são a fonte mais frequente de confusão entre infravermelho e vidro, e a resposta honesta é que o quartzo não pode resolver o problema. Uma câmera térmica de onda longa operando entre 8 e 14 micrômetros vê o vidro como uma superfície opaca com uma emissividade em torno de 0,9, então ela relata a temperatura do vidro, corrigida por tudo o que o vidro está refletindo. Numa oficina, esse reflexo são as pessoas e a iluminação, por isso as imagens térmicas das janelas parecem espelhos.

As soluções usuais são todas legítimas e nenhuma delas envolve quartzo:

• Abra uma abertura transparente e meça através do orifício, aceitando o fluxo de ar que vem com ele.
• Use um material de janela que transmita genuinamente na faixa de 8 a 14 micrômetros, como germânio, seleneto de zinco ou vidro de calcogeneto, e aceite seu custo e suas limitações térmicas.
• Em vez disso, use uma câmera infravermelha de ondas curtas, operando entre aproximadamente 0,9 e 1,7 micrômetros, onde o quartzo é transparente e medições em altas temperaturas ainda são possíveis.
• Meça a superfície externa com um sensor de contato ou um pirômetro com correção de emissividade adequada, trabalhando em um comprimento de onda mais curto.

A opção de ondas curtas é a mais frequentemente esquecida. Para fornos e trabalhos em fornos acima de 700 °C, uma câmera de ondas curtas atrás de uma janela de quartzo pode ser uma resposta de engenharia melhor do que uma cara câmera de ondas longas atrás de uma janela exótica, porque o comprimento de onda mais curto também reduz a sensibilidade ao erro de emissividade e à contaminação da superfície.

Vidro na frente de uma câmera não é automaticamente uma má ideia; vidro escolhido para a banda errada é. Ao descrever a medição para um fornecedor de vidro de quartzo, forneça a banda espectral da câmera em vez da palavra “térmico”, porque apenas “térmico” aponta um fornecedor responsável para o material errado.

Erros de especificação que vemos repetidamente

A maioria dos problemas de vidro infravermelho são decididos no pedido de compra, meses antes de qualquer coisa ser entregue. Estes são os recorrentes, em ordem aproximada de frequência.

1. Especificar uma classe por nome sem comprimento de onda. “Vidro de quartzo” descreve uma família, não um nível de desempenho. Forneça a banda operacional e a transmissão aceitável nessa banda.
2. Esquecendo o conteúdo de hidroxila. Qualquer requisito além de 2,5 micrômetros deve indicar um limite de OH, por exemplo, abaixo de 10 partes por milhão, e deve perguntar como isso é verificado.
3. Ignorando a espessura. A transmissão perto da borda da banda tem espessura exponencial. Dois fornecedores que citam a mesma classe em espessuras diferentes estão citando desempenhos diferentes.
4. Presumir que o revestimento sempre ajuda. Um revestimento anti-reflexo otimizado para 1 micrômetro prejudicará 3 micrômetros. Especifique a faixa de revestimento ou deixe-a desativada.
5. Projetando uma montagem rígida. O quartzo se expande aproximadamente um quinto da taxa do aço inoxidável; a diferença tem que ir para algum lugar. Use assentos compatíveis.
6. Com vista para o expurgo. Uma janela perfeitamente especificada em um ambiente sujo torna-se inútil em um turno. Planeje o fluxo de gás na fase de projeto.
7. Julgando a qualidade a olho nu. Uma peça que parece impecável pode ser do tipo errado, e uma peça com uma bolha visível pode ser perfeitamente aceitável para uma aplicação de aquecimento radiativo. Inspecione de acordo com as especificações, não contra a intuição.

Cada um deles é barato para consertar na fase de cotação e caro para consertar após a entrega. Uma conversa de cinco minutos sobre comprimento de onda, espessura, temperatura e atmosfera evita quase todos eles.

Como comprar: o que um fabricante de vidro de quartzo deve lhe dizer

Comprar quartzo infravermelho não é complicado, mas recompensa o fornecedor que responde às perguntas com medidas em vez de adjetivos. Quer você esteja lidando diretamente com um fabricante, um fornecedor regional ou um atacadista que lida com diversas linhas de produtos, os mesmos dez itens devem aparecer na resposta técnica.

1. Uma curva de transmissão medida para a classe oferecida na espessura oferecida, não uma figura de catálogo copiada de uma folha de dados genérica. Uma medição infravermelha por transformada de Fourier leva minutos e resolve a maioria dos argumentos.
2. Um valor de hidroxila declarado e o método utilizado para obtê-lo, geralmente a partir da banda de absorção próxima a 2,73 micrômetros.
3. Aula de bolha e inclusão expresso num sistema de classificação reconhecido e não como "alta qualidade".
4. Informações sobre estrias e homogeneidade onde imagens ou interferometria estão envolvidas.
5. Tolerâncias dimensionais para espessura, diâmetro, planicidade e paralelismo, além do método de medição.
6. Especificação de superfície em termos de escavação, com o nome do tipo polonês.
7. Detalhes do revestimento , incluindo comprimento de onda de projeto, largura de banda, ângulo de incidência e ganho de transmissão esperado.
8. Limites térmicos e taxas de rampa recomendadas , incluindo o gradiente máximo na peça.
9. Embalagem e rastreabilidade , pois uma janela de 300 mm que chega lascada é uma perda total independente de sua qualidade óptica.
10. Política de amostra e prazo de entrega , especialmente para um primeiro artigo que deve ser testado no próprio equipamento.

Também ajuda saber o que um fornecedor deve perguntar a você. Se uma cotação chegar sem uma única pergunta sobre comprimento de onda, espessura ou temperatura, o preço provavelmente será baseado em um palpite. Nosso próprio formulário de consulta pede deliberadamente primeiro a banda operacional, porque determina se citamos um tubo de grau UV, uma placa de grau infravermelho ou um envelope leitoso.

Tamanhos personalizados, pequenos lotes e pedidos repetidos

A maioria dos projetos de infravermelho começa como algo único e se torna uma parte programada. Pergunte antecipadamente se o fornecedor pode reter um lote de fusão para pedidos repetidos, se o desenho será mantido em arquivo com a transmissão de medição anexada e como uma mudança de classe seria comunicada. Essas respostas são mais importantes do que alguns por cento na primeira fatura quando você está com seis meses de produção e um novo lote se comporta de maneira um pouco diferente.

Para fabricação personalizada, seja uma janela escalonada, uma placa de abertura perfurada, um envelope em forma de cúpula ou uma porta de visão flangeada, o caminho prático é enviar um desenho com o requisito óptico marcado. As dimensões por si só raramente transmitem o que a peça realmente deve fazer.

Onde esses produtos estão em nossa linha

Dois pontos de entrada cobrem a maior parte do trabalho infravermelho descrito acima. O primeiro é nosso serviço de fabricação de janelas personalizadas, que lida com aberturas, placas perfuradas, perfis escalonados e coordenação de revestimento anti-reflexo para visores e janelas de instrumentos. A segunda é a linha de aquecedores infravermelhos, que abrange construções de elementos transparentes, leitosos e de fibra de carbono para equipamentos de aquecimento industrial.

Ambas as páginas acompanham o catálogo mais amplo de tubos, varetas, placas, cadinhos e utensílios de laboratório, de modo que uma única consulta geralmente pode abranger uma montagem inteira em vez de um único componente.

FAQ: Infravermelho e Vidro

O infravermelho passa pelo vidro?

Parte disso acontece, e a quantidade depende inteiramente do comprimento de onda. O vidro de janela comum passa razoavelmente bem a luz infravermelha abaixo de cerca de 2,5 micrômetros e bloqueia quase tudo além de 5 micrômetros. O quartzo fundido estende a transmissão utilizável para aproximadamente 3,5 micrômetros em graus de baixa hidroxila. Na faixa térmica de 8 a 14 micrômetros, o vidro convencional é efetivamente opaco.

Por que uma câmera térmica não consegue ver através de uma janela?

Porque a câmera funciona no infravermelho de ondas longas, onde o vidro absorve em vez de transmitir. A câmera, portanto, lê a própria superfície do vidro, que emite fortemente e também reflete o ambiente. Apontar uma câmera térmica para uma janela geralmente produz uma imagem do calor do próprio operador da câmera refletido de volta.

O vidro de quartzo é igual ao vidro infravermelho?

Não exatamente. O vidro de quartzo é uma família de produtos de sílica fundida e apenas alguns membros dessa família são otimizados para trabalho infravermelho. O material de grau infravermelho é caracterizado por um teor de hidroxila muito baixo, que remove bandas de absorção que limitam a sílica de grau UV além de 2,5 micrômetros.

Qual classe devo escolher para um processo de 2 a 3 micrômetros?

Abaixo de 2,5 micrômetros, uma sílica fundida de grau UV padrão geralmente tem um bom desempenho e custa menos. Entre 2,5 e 3,5 micrômetros, especifique um grau infravermelho de baixa hidroxila com hidroxila abaixo de cerca de 10 partes por milhão e mantenha a janela tão fina quanto o projeto mecânico permitir.

Uma janela mais espessa bloqueia mais infravermelho?

Sim, e o efeito é exponencial e não proporcional, especialmente perto da borda da janela de transmissão. Uma janela com desempenho aceitável em 3 mm pode perder uma grande fração de seu sinal em 8 mm no mesmo comprimento de onda. A espessura é uma variável óptica, não apenas mecânica.

Os revestimentos podem melhorar a transmissão infravermelha?

Os revestimentos antirreflexo podem recuperar a maior parte dos cerca de 3 a 4 por cento perdidos em cada superfície não revestida, mas apenas dentro da faixa para a qual foram projetados. Um revestimento otimizado para luz visível normalmente degradará o desempenho em 3 micrômetros, portanto o comprimento de onda do projeto deve ser indicado no desenho.

Qual é a temperatura mais alta que uma janela de quartzo pode suportar?

O quartzo fundido amolece acima de 1.600 °C e é rotineiramente usado continuamente em torno de 1.100 °C, mas o limite prático para uma janela é geralmente o gradiente térmico através dela e o método de montagem, em vez do ponto de amolecimento do material. O aquecimento gradual, o assento compatível e até mesmo a fixação são mais importantes do que o número do título.

Infravermelho e vidro são um daqueles tópicos em que um pouco de precisão antecipada economiza muitas despesas posteriores. A física é estável, as opções de materiais são bem compreendidas e os modos de falha são quase todos previsíveis: um grau escolhido por hábito e não por comprimento de onda, uma janela projetada sem uma montagem compatível, um envelope de aquecedor especificado sem considerar quão uniformemente o calor deve cair, ou uma câmera térmica solicitada para olhar através de um material que absorve exatamente a banda da qual depende.

Se você está na fase de esboçar uma peça em vez de encomendá-la, a coisa mais útil que você pode fazer é descrever o processo em termos simples: o que está sendo aquecido ou medido, a que temperatura, em que comprimento de onda, em que atmosfera e por quanto tempo a peça deve durar. Essas cinco respostas restringem a escolha de classe, espessura, acabamento superficial e revestimento mais rapidamente do que qualquer tabela de especificações, e dão ao fabricante o suficiente para cotar algo que ainda funcionará no chão de fábrica daqui a um ano.