Cửa sổ Sapphire cho lò nhiệt độ cao

Trong quá trình sử dụng lò công nghiệp và buồng chân không, cửa sổ khung nhìn sẽ phải chịu áp suất rất cao và nhiệt độ làm việc cao.Để đảm bảo an toàn cho người thí nghiệm, cửa sổ khung nhìn phải được làm chắc chắn, đáng tin cậy, chịu được nhiệt độ cao, cũng có các đặc tính quang học tuyệt vời.Sapphire tổng hợp là vật liệu lý tưởng làm cửa sổ khung nhìn.

Sapphire có lợi thế về độ bền áp suất: nó có thể chịu được áp lực trước khi vỡ.Sapphire có độ bền áp suất xấp xỉ 2 GPa.Ngược lại, thép có độ bền áp suất là 250 MPa (ít hơn gần 8 lần so với sapphire) và kính gorilla (™) có độ bền áp suất là 900 MPa (ít hơn một nửa so với sapphire).Trong khi đó, Sapphire có các đặc tính hóa học tuyệt vời và trơ với hầu hết các loại hóa chất, nên nó phù hợp với những nơi có vật liệu ăn mòn.Nó có độ dẫn nhiệt rất thấp, 25 W m '(- 1) K ^ (- 1), và hệ số giãn nở nhiệt rất thấp là 5,8 × 10 ^ 6 / C: không bị biến dạng hoặc giãn nở trong các điều kiện nhiệt ở mức cao hoặc cao nhiệt độ.Dù thiết kế của bạn là gì, bạn có thể đảm bảo nó có cùng kích thước và dung sai ở 100 mét dưới biển hoặc 40K trên quỹ đạo.

Chúng tôi đã sử dụng những đặc điểm này của cửa sổ chịu lực và chống xước trong các ứng dụng của khách hàng, bao gồm cả buồng chân không và lò nung nhiệt độ cao.

Cửa sổ sapphire cho lò nung có khả năng truyền tuyệt vời trong phạm vi 300nm đến 5500nm (bao phủ các vùng tử ngoại, khả kiến ​​và hồng ngoại) và đạt cực đại ở tốc độ truyền gần 90% ở bước sóng 300 nm đến 500 nm.Sapphire là một vật liệu khúc xạ kép, vì vậy nhiều tính chất quang học của nó sẽ phụ thuộc vào hướng tinh thể.Trên trục bình thường của nó, chiết suất của nó dao động từ 1,796 ở 350nm đến 1,761 ở 750nm, và ngay cả khi nhiệt độ thay đổi đáng kể, nó cũng thay đổi rất ít.Do khả năng truyền ánh sáng tốt và dải bước sóng rộng, chúng tôi thường sử dụng cửa sổ sapphire trong các thiết kế thấu kính hồng ngoại trong lò nung khi các loại kính thông thường không phù hợp.

Đây là công thức tính toán kinh nghiệm của độ dày cho cửa sổ kính ngắm sapphire:

Th = √ (1,1 x P x r² x SF / MR)

ở đâu:

Th = Độ dày của cửa sổ (mm)

P = Áp suất sử dụng thiết kế (PSI),

r = Bán kính không được hỗ trợ (mm),

SF = Hệ số an toàn (4 đến 6) (phạm vi đề xuất, có thể sử dụng các yếu tố khác),

MR = Mô đun vỡ (PSI).Sapphire là 65000PSI

Ví dụ, cửa sổ Sapphire có đường kính 100 mm và bán kính không được hỗ trợ 45 mm được sử dụng trong môi trường có chênh lệch áp suất 5 khí quyển nên có độ dày ~ 3,5 mm (hệ số an toàn 5).