German (Ge)

German (Ge) jest dość twardym materiałem przepuszczającym promieniowanie podczerwone (IR) powyżej 2 µm oraz blokującym promieniowanie widzialne (VIS) i ultrafioletowe (UV).
Jest powszechnie stosowany w termografice (zobrazowaniu podczerwieni), bo obejmuje całe pasmo termiczne od 8 do 14 mikronów. Wykonuje się z niego soczewki i okienka, które mogą być dodatkowo pokrywane warstwą przeciwodblaskową (AR) z diamentu, co czyni je bardziej twardymi, nadającymi się do optyki czołowej.
W zakresie od 2 do 14 mikronów w temperaturze pracy do 45 ⁰C german przepuszcza ok. 45% promieniowania. Przepuszczalność obniża się powoli dla temperatur do 100 ⁰C, a następnie ulega gwałtownemu spadkowi dla 200 ⁰C. Podgrzanie go do wyższej temperatury może prowadzić do zniszczenia materiału. W temperaturze rzędu 200 ⁰C i wyższych german nie nadaje się do użycia. Należy brać pod uwagę stosunkowo dużą gęstość germanu, co może sprawić, że jego waga w pewnych zastosowaniach może być problemem. German ma twardość HK780, nieco wyższą niż GaAs. Jego własności mechaniczne są zbliżone do właściwości GaAs.
Typowe zastosowania okienek z germanu obejmują zobrazowanie termiczne, w którym materiał może być używany jako element układu optycznego, a jego współczynnik załamania sprawia, że german jest użyteczny dla obiektywów szerokokątnych i mikroskopów. Dodatkowo, komponenty z germanu mogą być używane do systemów spektroskopii FLIR (Forward Looking Infrared) i FTIR (Fourier Transformed Infrared), a także w innych narzędziach analitycznych.
German jest materiałem często stosowanym do produkcji pryzmatów dla spektroskopii ATR (Atenuated Total Reflection). Jego współczynnik załamania światła powoduje, że german jest naturalnym 50% rozpraszaczem światła bez potrzeby stosowania dodatkowych powłok. German jest również szeroko stosowany w przemyśle lotniczym, półprzewodnikach, komunikacji światłowodowej, optyce na podczerwień, ogniwach słonecznych, biomedycynie, produkcji filtrów optycznych i innych dziedzinach.
Właściwości okienek germanowych:
Zakres promieniowania : |
1,8 μm do 23 μm |
Wsp. załamania światła : |
4,0026 dla 11 μm |
Straty rozproszeniowe: |
53% dla 11 μm (dwie powierzchnie) |
Współczynnik pochłaniania : |
<0,027 cm-1 dla 10.6 μm |
dn/dT : |
396 x 10-6 /°C |
dn/dμ = 0 : |
prawie stały |
Gęstość: |
5,33 g/cm3 |
Temperatura topnienia : |
936 °C |
Przewodność cieplna : |
58,61 W m-1 K-1 dla 293K |
Rozszerzalność cieplna : |
6,1 x 10-6/°C dla 298K |
Twardość: |
Knoop 780 |
Ciepło właściwe : |
310 J Kg-1 K-1 |
Stała dielektryczna : |
16,6 dla 9,37 GHz przy 300K |
Moduł Young'a (E) : |
102,7 GPa |
Moduł Shear'a (G) : |
67 GPa |
Moduł Bulk'a (K) : |
77,2 GPa |
Współczynnik elastyczności : |
C11=129; C12=48,3; C44=67,1 |
Pozorna granica sprężystości : |
89,6 MPa (13000 psi) |
Współczynnik Poisson'a : |
0,28 |
Rozpuszczalność: |
Nierozpuszczalny w wodzie |
Masa cząsteczkowa: |
72,59 |
Klasa / Struktura : |
Sześcienny diament, Fd3m |
Uwagi
Monokryształy germanu uzyskuje się (wyciąga) techniką Czochralskiego Europie, USA i Chinach. Współczynnik załamania światła germanu szybko zmienia się wraz z temperaturą i materiał staje się nieprzejrzysty dla wszystkich długości fali nieco powyżej 350K ponieważ pasmo zabronione jest zalewane elektronami termalnymi.
Dane prezentowane w niniejszym opracowaniu oparte są na najlepszej wiedzy. Continental Trade zastrzega sobie możliwość ich aktualizacji i wprowadzania zmian zgodnie z postępem wiedzy i techniki. Podane dane nie są jednak podstawą przyjęcia odpowiedzialności za poprawne funkcjonowanie, które jest uwarunkowane wieloma czynnikami, wymagającymi rozpoznania dla każdego indywidualnego przypadku.