เซรามิคส์ออฟติคัล

วัสดุเซรามิคขั้นสูงที่พัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในการใช้งานทางแสง

วัสดุทางแสงได้รับประโยชน์จากการตอบสนองต่อแสงอินฟราเรดแสงและรังสีอัลตราไวโอเลต วัสดุทางแสงที่ชัดเจนที่สุดคือแว่นตาซึ่งอธิบายไว้ในบทความอุตสาหกรรมแก้ว แต่เซรามิกส์ยังได้รับการพัฒนาสำหรับการใช้งานทางแสงจำนวนมาก บทความนี้สำรวจหลาย ๆ แอปพลิเคชั่นเหล่านี้ทั้งแบบพาสซีฟ (เช่น Windows, Radomes, หลอดไฟซองจดหมาย, เม็ดสี) และแอคทีฟ (เช่นฟอสเฟอร์, เลเซอร์, เลเซอร์, ส่วนประกอบไฟฟ้าแสง)

อุปกรณ์แฝง

หน้าต่างแสงและอินฟราเรด

ในสถานะที่บริสุทธิ์เซรามิกส์ส่วนใหญ่เป็นฉนวนวงกว้าง ซึ่งหมายความว่ามีช่องว่างขนาดใหญ่ของสถานะต้องห้ามระหว่างพลังงานของระดับอิเล็กตรอนที่เต็มไปสูงสุดและพลังงานของระดับว่างที่สูงที่สุดถัดไป หากช่องว่างแถบนี้มีขนาดใหญ่กว่าพลังงานแสงแสงเซรามิกเหล่านี้จะมีความโปร่งใสทางแสง (แม้ว่าผงและรูพรุนที่มีรูพรุนของเซรามิกดังกล่าวจะเป็นสีขาวและทึบแสงเนื่องจากการกระเจิงของแสง) แอพพลิเคชั่นเซรามิกที่มีความโปร่งใสสองแบบคือ windows สำหรับเครื่องอ่านบาร์โค้ดที่ซูเปอร์มาร์เก็ตและอินฟราเรด radome และเลเซอร์ windows

แซฟไฟร์ (อะลูมิเนียมออกไซด์รูปผลึกเดี่ยว Al ₂ O ₃) ถูกใช้สำหรับหน้าต่างเช็คเอาต์ของซุปเปอร์มาร์เก็ต มันรวมความโปร่งใสของแสงและความต้านทานต่อรอยขีดข่วนสูง ในทำนองเดียวกันเซรามิกผลึกเดี่ยวหรืออินฟราเรดโปร่งใสเช่นโซเดียมคลอไรด์ (NaCl), โพแทสเซียมคลอไรด์เจือด้วยรูบิเดียม (KCl), แคลเซียมฟลูออไรด์ (CaF), และฟลูออไรด์ฟลูออไรด์ (SrF ₂), windows สำหรับเครื่องตรวจจับอินฟราเรดและหน้าต่างเลเซอร์อินฟราเรด วัสดุ polycrystalline halide เหล่านี้มีแนวโน้มที่จะส่งผ่านความยาวคลื่นต่ำกว่าออกไซด์ซึ่งขยายไปถึงบริเวณอินฟราเรด แม้กระนั้นเขตแดนของพวกมันและการกระจายรังสีของรูพรุน ดังนั้นมันจึงถูกใช้อย่างดีที่สุดเป็นผลึกเดี่ยว อย่างไรก็ตามเฮไลด์มีความแข็งแรงไม่เพียงพอสำหรับหน้าต่างบานใหญ่: พวกมันสามารถทำให้เสียรูปแบบพลาสติกภายใต้น้ำหนักของตัวเอง เพื่อเสริมความแข็งแกร่งผลึกเดี่ยวมักจะถูกทำให้ร้อนขึ้นเพื่อก่อให้เกิดรอยต่อของเม็ดที่สะอาดและขนาดของเมล็ดที่มีขนาดใหญ่ซึ่งไม่ลดการส่งผ่านอินฟราเรดอย่างมีนัยสำคัญ แต่ทำให้ร่างกายสามารถต้านทานการเสียรูปได้ อีกวิธีหนึ่งวัสดุขนาดใหญ่สามารถหล่อฟิวชั่น

ซองโคมไฟ

โคมไฟคายประจุไฟฟ้าซึ่งเป็นแก๊สที่อยู่ภายในนั้นถูกเติมพลังด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และทำให้เกิดการเรืองแสงเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีประสิทธิภาพอย่างมาก แต่ความร้อนและการกัดกร่อนที่เกี่ยวข้องในการทำงานนั้น การค้นพบครั้งสำคัญเกิดขึ้นในปี 2504 เมื่อโรเบิร์ตคอบเบิลแห่ง บริษัท เจเนอรัลอิเล็กทริกในสหรัฐอเมริกาแสดงให้เห็นว่าอลูมินา (โพลีคริสตัลลีนสังเคราะห์อัล₂ O ₃) สามารถเผาผนึกกับความหนาแน่นของแสงและโปร่งแสงโดยใช้แมกนีเซีย ช่วยเผาผนึก เทคโนโลยีนี้อนุญาตให้ปล่อยโซเดียมร้อนมากในหลอดโซเดียม - ไอน้ำความดันสูงที่จะอยู่ในวัสดุทนไฟที่ส่งแสง พลาสม่าในซองจดหมายหลอดอลูมินาด้านในมีอุณหภูมิถึง 1,200 ° C (2,200 ° F) การปล่อยพลังงานครอบคลุมเกือบทั้งสเปกตรัมที่มองเห็นได้สร้างแสงสีขาวสว่างที่สะท้อนทุกสีซึ่งแตกต่างจากหลอดโซเดียม - ไอความดันต่ำซึ่งเรืองแสงสีเหลืองอำพันเป็นเรื่องธรรมดาใน skylines ของเมืองใหญ่ ๆ

รงควัตถุ

อุตสาหกรรมเซรามิกสีหรือรงควัตถุเป็นอุตสาหกรรมดั้งเดิมที่มีมาช้านาน เม็ดสีเซรามิกหรือคราบที่ทำจากออกไซด์หรือสารประกอบ selenide ร่วมกับองค์ประกอบการเปลี่ยนแปลงโลหะหรือธาตุหายากของโลก การดูดซับความยาวคลื่นของแสงโดยสปีชีส์เหล่านี้จะให้สีเฉพาะกับสารประกอบ ตัวอย่างเช่นโคบอลต์อลูมิเนต (CoAl ₂ O ₄) และโคบอลต์ซิลิเกต (Co ₂ SiO ₄) เป็นสีน้ำเงิน ดีบุก - วานาเดียมออกไซด์ (เรียกว่า V-doped SnO ₂) และเซอร์โคเนียม - วานาเดียมออกไซด์ (V-doped ZrO ₂) เป็นสีเหลือง โคบอลต์โครไมต์ (CoCr ₂ O ₃) และโครเมียมโกเมน (2CaO · Cr ₂ O ₃ · 3SiO ₂) เป็นสีเขียว และโครเมียมออกไซด์ (CrFe ₂ O ₃) เป็นสีดำ สีแดงที่แท้จริงซึ่งไม่สามารถหาได้ในวัสดุซิลิเกตที่เกิดขึ้นตามธรรมชาตินั้นพบได้ในสารละลายของแข็งของแคดเมียมซัลไฟด์และแคดเมียมซีลีน (CdS-CdSe)

ผงสีถูกรวมเข้าไปในเนื้อเซรามิกหรือเคลือบเพื่อบอกสีแก่เครื่องเผา ความเสถียรทางความร้อนและความเฉื่อยของสารเคมีในระหว่างการเผาไหม้เป็นข้อพิจารณาที่สำคัญ

อุปกรณ์ที่ใช้งาน