红外穿透、红外阻隔材料的特点与应用
红外线是频率介于微波与可见光之间的电磁波，波长在760nm（纳米）~1mm（毫米）之间。它是频率比红光低的不可见光。
红外线穿透材料指的是能透过红外辐射的材料，用于制造红外仪器的部件，如红外探测器的窗口、红外仪器光学系统的透镜和棱镜等。
红外线阻隔材料则主要应用于透明塑料板材、透明隔热薄膜、透明遮阳生活用品、红外防伪材料，手机屏幕，电视屏幕，动车屏幕，医疗，食品，电子产品等需屏蔽红外线的产品领域，保护眼睛，及其它高透明同时需屏蔽红外线的产品领域。
聚赛龙开发了红外线穿透、红外线阻隔材料。
材料特点
红外线穿透材料：刚韧平衡、选择性透过红外线、透过选择性高。
红外线阻隔材料：红外线阻隔率高、尺寸稳定、高强度。
材料应用
红外线穿透材料：电子电器信号传导视窗。
红外线阻隔材料：透明塑料板材、动车屏幕等。
红外透波材料的研究发展 摘要：红外透波材料是指对红外线透过率高的材料，是红外技术的应用基础之一。本文介绍了几类常用红外透过材料的基本性质，简述了其制备技术及发展现状，并讨论了各自存在问题，并对红外透波材料未来发展进行了展望。 关键词：红外透波材料；玻璃；晶体；陶瓷；制备技术 1引言 目前，红外技术与激光技术并驾齐驱，在军事上占有举足轻重的地位。红外成像、红外侦察、红外跟踪、红外制导、红外预警、红外对抗等在现代和未来战争中都是很重要的战术和战略手段。在二十世纪70年代以后，军事红外技术又逐步向民用部门转化。标志红外技术最新成就的红外热成像技术，与雷达、电视一起构成当代三大传感系统，尤其是焦平面列阵技术的采用，将使发展成可与眼睛相媲美的凝视系统。而红外透波材料是红外热成像系统的光学元件的重要材料。红外透波材料不但要求具有高性能、小体积，还要造价低。高性能主要包括：结构完整、组分均匀以免发生散射，在测量波段内具有高红外透射率；热稳定性好，透射比和折射率不应随温度变化而变化；载流子寿命长，不宜潮解，耐酸碱腐蚀性好；力学性能优良，可以承受高运动的速压载荷等。 2 红外透波材料的特征值 透过率 一般透过率要求在50%以上，同时要求透过率的频率范围要宽。红外透波材料的透射短波限，对于纯晶体，决定于其电子从价带跃迁到导带的吸收，即其禁带宽度。透射长波限决定于声子吸收，和晶格结构及平均原子量有关。 折射率和色散 不同材料用途不同，对折射率的要求也不相同。对于窗口和整流罩的材料要求折射率低，以减少反射损失。对于透镜、棱镜、红外光学系统要求尽量高的折射率。 发射率 对红外透波材料的发射率要求尽量低，以免增加红外系统的目标特征，特别是军用系统易暴露。 其他 和选择其他光学材料一样，都要注意其力学、化学、物理性质，要求温度稳定性好，对水、气稳定，力学性质主要有弹性模量、扭转刚度、泊松比、拉伸强度和硬度。物理性质包括熔点、热导率、膨胀系数及可成型性。此外要强调的物性是材料的热导率要高，特别是用于高速飞行器的时候。 3 红外透波材料的种类 玻璃 玻璃的光学均匀性好，易于加工成型，价格便宜。缺点是透过波长较短，使用温度低于500℃。目前研究的红外透波玻璃材料主要有：氧化物红外玻璃、硫系玻璃和氟化物玻璃。
红外线辐射采暖原理及特点 燃气红外线辐射采暖技术是一种低强度远红外辐射采暖技术，以其均匀舒适的供暖性能、高效节能的运转方式、保护环境和安装方便的优良特性在大空间建筑采暖方面备受青睐。本文对这种技术的原理进行了简要的介绍，同时还分析了这种采暖方式的特性，应结合各小区实际情况进行选择。 标签：红外线辐射采暖原理特点 我国的天然气资源非常丰富，随着国家能源战略的转移和勘探开采技术的不断发展，近年来在我国西部探明并成功开发了一批优质天然气田，现已形成塔里木、柴达木、陕甘宁和川渝4个国家级的天然气田，已经具备了天然气产业发展的基础和条件。据悉，天然气作为一种清洁高效的能源和优质化工原料，在全世界能源结构中所占的比例已达24％，而在我国，目前天然气在能源结构中所占的比例只有2.2％。据中国石油天然气集团公司副总经理郑虎在2000中国国际石油天然气会议新闻发布会上透露，我国已将天然气开发和利用作为21世纪初能源结构优化和石油工业产业升级的重点，争取用十年左右的时间，使天然气在中国能源消费结构中的比重由目前的2.2％提高到8％左右，随着新疆塔里木全国最大的天然气田的诞生及西气东输工程的实施，连同开发海上石油天然气和利用国外天然气在内，到2010年将有望实现这个目标。勿庸置疑，在国家大力发展天然气工业的形势下，天然气作为清洁能源在工業生产和国民生活的能源消费中所占比例将越来越大。在这种情况下，如何响应国家政策，更好地推广天然气在暖通空调业的应用的问题，是摆在业内人士尤其是暖通空调设备制造厂家、销售商家和设计人员面前的一个课题。 一、红外线辐射采暖原理 燃气红外线辐射采暖系统由一个或多个独立的真空系统组成。每个真空系统包括一台真空泵、控制系统、一定数量的发生器和热交换器。系统的热交换器由100mm直径的钢管连接而成的管路及覆盖在其上方的高效铝合金反射板构成，如图1所示。
红外辐射材料 精细产业技术2007-06-16 14:01:03 阅读516 评论1 字号：大中小订阅 1 一种建筑玻璃用隔离红外辐射薄膜材料 一种建筑玻璃用隔离红外辐射薄膜材料，由基层和功能层构成，基层为透明的介质薄膜衬底材料，用于改 善膜的力学性质。所述功能层的厚度在3纳米到2000纳米之间，由一种、两种或两种以上的介质膜构成， 介质膜包含至少一层金属介质膜或者至少一层介电介质膜，也可以由多层的金属膜和介电介质膜构成。选 择二氧化钛或者氧化锆等对紫外强烈吸收的介质用于所述功能层中的介电介质膜或者基层中介质材料，在 隔离红外的同时具备紫外防护能力。通过调节该材料的纳米颗粒尺寸可以覆盖部分或者整个紫外区域，在 保证可见光区域透明的同时可完全隔离红外辐射并且有较强的防紫外的功能，从而达到节能、保健的功能。 2 一种碳材料的高温远红外辐射电热体及其制备方法 本发明提供一种碳材料的高温远红外辐射电热体及其制备方法，该高温远红外辐射电热体的发热元件为碳 毡、碳布、石墨毡、石墨布、碳/碳复合材料板片、碳/石墨复合材料板片之一组成。其发热元件的碳含量大 于95％，氧含量低于0.005％，电阻率在(0.001～100)Ω.cm之间。电热体的绝缘体的外部涂覆具有远红外 辐射特性的陶瓷薄膜层。本发明还提供了一种高温远红外辐射电热体的制备方法。本发明的高温远红外辐 射电热体可应用于民用、保健和工业等领域，具有使用寿命长，高热高效等特点。 3 黑色陶瓷红外辐射材料 通常红外辐射陶瓷价格昂贵,以提钒尾渣为原料之一制造的黑色陶瓷具有0.83-0.9的红外辐射率而价格低 廉.本发明所述的黑色陶瓷红外辐射材料是在原料中除提钒尾渣外再加入钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、 锌、锆、铌元素及其化合物一种或一种以上,使所述的陶瓷具有0.9-0.95的红外辐射率. 4 具有特殊医疗效果的红外辐射材料及芯片 本发明的红外辐射复合材料，以单质和化合物形式的过渡元素和稀土元素为主要成分。用此复合材料制成的芯片作为辐射元件，在工作温度下加热，可以发射出能产生特殊医疗效果的红外辐射，发射谱线的波长在２～２５微米范围内，比辐射率为０．８５～０．９５。 5多晶矿化黑陶瓷红外辐射材料及应用 一种多晶矿化黑陶瓷远红外辐射材料，属于红外辐射材料领域。本发明提供新的远红外辐射材料，是由 铬铁矿、钛铁矿、锆英砂等矿物原料中一种或一种以上组成，或由９０％（重量）这三种矿物原料中二种 或二种以上辅以１０％（重量）化工原料组成。$本发明提供的远红外辐射材料，可用作远红外加热基础材 料外，还可加入适量陶土后烧成灯型、板型、管状等各种远红外加热器件。 6高效红外辐射材料的制备方法 本发明属于高效红外辐射材料的制备方法。$材料组成为Ｆｅ２Ｏ３５０－７０％，ＺｎＯ２５－１５％， ＳｎＯ２１－３％Ｎｉ２Ｏ３２０－２５％Ｃｏ２O３４－７％于硝酸盐水溶液中加热，ｐＨ＝５－６，搅拌成 粥状经１１０℃烘干，５００－６００℃焙烧１．５－２小时，１１５０－１２００℃焙烧１０－１５小 时，研成２００目即可。$该辐射材料结构稳定，寿命长，在３０－８００℃内，从２．５－２５μｍ范围 内，辐射率均达９５％以上，能量分布半宽度为５μｍ。 7 一种红外辐射材料的烧结方法 一种红外辐射材料的烧结方法，以原料成分为特征。粉状原料中至少含有锆英砂２６—７０％、三氧化二 铁３—７％、氧化铬４—７％、苏州陶土２３—３３％、刚玉粉２７—４１％、氧化钴１—５％，再和入
红外光学材料 1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料 CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。是高功率CO2激光光学元件的首选材料。由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。 CVD ZINC SELENIDE Transmission Wavelength in Micrometers (t=8mm) 光学性质： 透过波长范围0.5μm---22μm 折射率不均匀性（Δn/n）<3×10- 吸收系数（1/cm） 5.0×10-3@1300nm 7.0×10-4@2700nm 4.0×10-4@3800nm 4.0×10-4@5250nm 5.0×10-4@10600nm 热光系数dn/dT(1/k,298—358k) 1.07×10-
折射率n随波长的变化（20℃） 理化性质： 激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs） 2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料
CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。 透过率曲线： CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌) Wavelength in Micrometer (t =6mm) CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌） Wavelength in Micrometers (t=9.4mm) CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌 密度(g . cm-3 @ 298k) 4.09 4.09 电阻率(Ω. Cm) ~1012~101.3
一、红外光学玻璃与红外晶体材料光学特性： 1.晶体材料 晶体材料包括离子晶体与半导体晶体离子晶体包括碱卤化合物晶体, 碱土—卤族化合物晶体及氧化物及某些无机盐晶体。半导体晶体包括Ⅳ族单元素晶体、Ⅲ～Ⅴ族化合物和Ⅱ～Ⅵ族化合物晶体等。离子型晶体通常具有较高的透过率, 同时有较低的折射率, 因而反射损失小, 一般不需镀增透膜, 同时离子型晶体光学性能受温度影响也小于非离子型 晶体。半导体晶体属于共价晶体或某种离子耦合的共价键晶体。晶体的特点是其物理和化学特性及使用特性的多样性。晶体的折射率及色散度变化围比其它类型材料丰富得多。可以满足不同应用的需要, 有一些晶体还具备光电、磁光、声光等效应, 可以用作探测器材料。[1] 按部晶体结构晶体材料可分为单晶体和多晶体 ①单晶体材料 表1.1 几种常用红外晶体材料[1] 名称化学组成透射长波限/ μm 折射率/4.3μ m 硬度/克氏密度/(g·cm-3)溶解度 /(g·L-3)H2O 金刚石C30 2.48820 3.51不溶锗Ge25 4.02800 5.33不溶硅Si15 3.421150 2.33不溶石英晶体SiO2 4.5 1.46740 2.2不溶兰宝石Al2O3 5.5 1.681370 3.98不溶氟化锂LiF8.0 1.34110 2.600.27氟化镁MgF28.0 1.35576 3.18不溶氟化钡BaF213.5 1.4582 4.890.17氟化钙CaF210.0 1.41158 3.180.002溴化铊TLBr34 2.35127.560.05金红石TiO2 6.0 2.45880 4.26不溶砷化镓GaAs18 3.34(8μm)750 5.31不溶氯化钠NaCl25 1.5217 2.1635 硒化锌ZnSe22 2.4150 5.27不溶锑化铟InSb16 3.99223 5.78不溶硫化锌ZnS15 2.25354 4.09不溶KRS-5TLBr-TLI45 2.38407.370.02 KRS-6TLBr-TLCl30 2.19357.190.01 ②多晶体材料
红外透射材料 能透过红外辐射的材料，用于制造红外仪器的部件，如红外探测器的窗口、红外仪器光学系统的透镜和棱镜等。对这些材料的要求是：①能透过所需波段的红外辐射；②有尽可能高的透射比；③机械强度高；④化学稳定性好。 若红外透射材料是平板型，当红外辐射投射到它的表面上时，部分被反射，其余进入体内。进入体内的有一部分被吸收,剩余部分透射过去。若吸收比为α，反射比为ρ，透射比为τ(都是对入射辐射功率之比而言)，则α＋ρ＋τ＝1。红外透射材料要求有尽可能大的τ，α、ρ应尽可能小。后两者皆取决于物质的微观结构。 α决定于物质内部的辐射吸收过程，如晶格振动吸收所引起的基本吸收，分子晶体中的分子振动和转动所引起的特征吸收，以及半导体中电子从价带跃迁到导带的本征吸收。这些都是材料所固有的辐射吸收过程。此外,尚有杂质吸收、自由载流子吸收,多晶体中晶粒间界的散射所引起的辐射衰减也相当于吸收。固体材料中任一个固有的辐射吸收过程，都会在某一波段引起相当大的吸收。因而τ必然很小。因此,红外透射材料的透射波段只能选择在没有这类固有吸收过程的波段内，而且其他吸收也必须降低到可以忽略的程度,即α≈0。这样,就只有反射的损失。 反射有漫反射和镜面反射两种。漫反射与表面光洁度有关，越光洁漫反射率就越低。必须设法将这部分反射损失降低到可忽略不计的程度。镜面反射与材料的折射率有关。在没有吸收的波段,对于垂直投射的辐射,其反射率为 式中n为材料的折射率。反射率是指一个面上反射辐射功率与入射辐射功率之比。通常在测量时，把红外透射材料做成有两个平行表面的薄板。当进入材料的辐射碰到第二个表面时，也有部分被反射,回到第一个表面,而且又有部分辐射透出表面，与第一次反射辐射叠加。因而实际测量的反射比是多次反射的叠加，其结果为 折射率越大，反射率和反射比就越大。有些半导体材料的折射率大致为4。因此，在透明区反射损失约为 53％。这一反射损失，可用增透膜的办法予以减小。
电致变发射率材料在红外隐身技术中的应用 摘要 目标的红外辐射特性主要受温度和发射率影响，因而调节目标发射率已成为红外隐身技术的重要手段。电致变发射率器件具有发射率调节范围广、变发射率速率快、稳定性好等优点，在红外隐身技术领域具有巨大的应用潜力。本文介绍了电致变发射率器件的应用机理，重点综述了WO3、聚苯胺、聚噻吩及其衍生物三种电致变发射率材料的国内外研究进展，并总结了电致变发射率器件的实用化情况。 关键词电致变色可变发射率材料WO3聚苯胺 Applications of Electrochromic-based Variable Emissivity Materials in Infrared Stealth Technology Infrared radiation characteristics of the target are mainly controlled by emissivity and temperature, emissivity modulation has been applied as a significant method in infrared stealth technology. Electrochromic-based variable emissivity devices have presented broad potential in infrared stealth technology field due to their numerous advantages such as large emissivity modulation range, fast switching rate, and superior stability. In this paper, the applied mechanism of electrochromic-based variable emissivity device has been introduced, and the research progress of electrochromic-based variable emissivity materials, especially tungsten oxide, polyanilines and polythiophenes have been reviewed in detail. In the last part, the practical development of these devices has been concluded. Keywords: Electrochromism; Variable Emissivity Materials; Tungsten oxide;Polyaniline 1引言 近年来，随着红外探测技术的不断发展，红外隐身技术已成为地面和空中目标必不可少
钢铁研究 RESEARCH ON IRON & STEEL 2000 No.3 P.34-37 提高红外辐射涂料辐射特性途径的分析 欧阳德刚 周明石 张奇光 罗安智 摘 要 从电介质晶体的光谱吸收过程出发,综合分析了各有关因素对其红外辐射特性的影响,提出了改善红外辐射涂料辐射性能的途径,为红外辐射涂料的理论研究和充分发挥其在工业炉窑上的节能效果提供了理论素材。 关键词 红外辐射涂料 晶格振动 自由载流子 光谱吸收 辐射特性 ANALYSIS ON ROUTE TO IMPROVEMENT IN RADIATION QUALITY OF INFRARED RADIATION PAINT Ouyang Degang Zhou Mingshi Zhang Qiguang Luo Anzhi (Wuhan Iron & Steel Corp.) Synopsis Starting from the process of spectral absorption of the electrolytic crystal the present paper comprehensively analyzed factors affecting the feature of infrared radiation and pointed out the proper route to improvement in the radiation quality of the infrared radiation paint, thus providing a theoretical basis for further theoretical study as well as for bringing into full play its role of energy saving in the industrial furnace and kiln. Keywords infrared radiation paint lattice vibration free charge carrier spectral absorption radiation quality 1 前 言 红外辐射涂料以其优越的辐射特性愈来愈为世人瞩目,尤其在高温工作条件下的工业炉窑中,炉内传热以辐射为主。通过合理使用红外辐射涂层,强化炉内辐射传热不仅可以提高加热速度,还能改善加热质量和炉温均匀性,获得良好的节能效果。然而,由于各种炉窑实际工作温度的不同,辐射光谱峰值波长随之而变;同时由于各种红外辐射涂料的光谱吸收特性的差异,导致红外辐射涂料在工业炉窑中的应用效果高低不一［1］。针对上述问题,本文分析了电介质晶体的光谱吸收过程及各有关因素对其光谱吸收特性的影响,探讨了改善红外辐射涂料辐射特性的途径及提高其应用效果的方法。 2 电介质晶体的光谱吸收过程 电介质晶体是由原子、分子、离子、电子等粒子构成,其光谱吸收特性便是这些粒子与电磁波之间相互作用的结果。电介质晶体的光谱吸收大致有以下几种形式:(1)基本吸收;(2)自由载流子吸收;(3)晶格吸收;(4)杂质吸收等。以下逐一分析各种形式的吸收过程。 2.1 基本吸收过程 基本吸收过程是指晶体中电子吸收光子后,由价带跃迁到导带的过程。显然,只有当光子能量h.v大于电子禁带宽度E g时,才能实现这种电子激发过程［2,3］即: h.v≥E g (1)
常见光学材料简介 透镜是光学实验中的主要元件之一，可采用多种不同的光学材料制成，用于光束的准直、聚焦、成像。Newport提供的各种球面和非球面透镜，主要制作材料有BK7玻璃、紫外级熔融石英（UVFS）、红外级氟化钙（CaF2）、氟化镁（MgF2），以及硒化锌（ZnSe）。在从可见光到近红外小于2.1μm的光谱范围内，BK7玻璃具有良好的性能，且价格适中。在紫外区域一直到195nm，紫外级熔融石英是一种非常好的选择。在可见光到近红外2.1μm范围内，熔融石英具有比BK7玻璃更高的透射率，更好的均匀度以及更低的热膨胀系数。氟化钙和氟化镁则适用于深紫外或红外应用。 本文将对这些常见光学材料的性质和应用进行介绍，并列出了一些基本的材料参数，如折射率、透射率、反射率、Abbe数、热膨胀系数、传导率、热容量、密度、Knoop硬度，及杨氏模量。 BK7玻璃 BK7是一种常见的硼硅酸盐冕玻璃，广泛用作可见光和近红外区域的光学材料。它的高均匀度，低气泡和杂质含量，以及简单的生产和加工工艺，使它成为制作透射性光学元件的良好选择。BK7的硬度也比较高，可以防止划伤。透射光谱范围380-2100nm。但是它具有较高的热膨胀系数，不适合用在环境温度多变的应用中。 UV Grade Fused Silica(UVFS) 紫外级熔融石英 紫外级熔融石英是一种合成的无定型熔融石英材料，具有极高的纯度。这种非晶的石英玻璃具有很低的热膨胀系数，良好的光学性能，以及高紫外透过率，可以透射直到195nm的紫外光。它的透射性和均匀度均优于晶体形态的石英，且没有石英晶体的那些取向性和热不稳定性等问题。由于它的高激光损伤阈值，熔融石英常用于高功率激光的应用中。它的光谱透射范围可以达到2.1μm，且具有良好的折射率均匀性和极低的杂质含量。常见应用包括透射性和折射性的光学元件，尤其是对激光损伤阈值要求较高的应用。 CaF2 氟化钙 氟化钙是一种具有简单立方晶格结构的晶体材料，采用真空Stockbarger技术生长制备。它在真空紫外波段到红外波段都具有良好的透射性。这种宽光谱透射特性，加上它没有双折射性质，使它成为紫外到红外宽光谱应用理想选择。氟化钙在0.25-7μm内的透射率在90%以上，并具有较高的激光损伤阈值，常用于制作准分子激光的光学元件。红外级氟化钙通常采用自然界中可见的萤石生长而成，成本低廉。但氟化钙具有较大的热膨胀系数，热稳定性很差，要避免使用在高温环境中。氟化钙的折射率比较低，因此通常不需要在表面镀增透膜。 MgF2 氟化镁 氟化镁是一种具有正双折射性质的晶体，可采用Stockbarger技术生长，同样在真空紫外波段到红外波段具有良好的透射。通常在切割时使它的c轴与光轴方向平行，以降低双折射性质。氟化镁是另一种深紫外到红外的光学材料选择，透射范围0.15-6.5μm。另外，它可用
利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。 红外辐射是由于物体（固体、液体、和气体）内部分子的转动及振动而产生的。这类振动过程是物体受热而引起的，只是在绝对零度（﹣273.16℃）时，一切物体的分子才会停止运动。所以在绝对零度时，没有一种物体会发射红外线。换言之，在一般常温下，所有的物体都是红外辐射的发射源。例如火焰、轴承、汽车、飞机、动植物甚至人体等都是红外辐射源。红外线和所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质，但它的特点是热效应非常大，红外线在真空中传播的速度c=3×108m／s，而在介质中传播时，由于介质的吸收和散射作用使它产生衰减。 红外传感器利用红外辐射与物质相互作用所称呈现的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现的电学效应。 。1. 热释电人体传感器 热释电红外探头的工作原理及特性： “铁电体”的极化强度（单位面积上的电荷）与温度有关。当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高（参阅图2-6），使其极化强度降低，表面电荷减少，这相当于释放一部分电所以叫做热释电型传感负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上便产生一个电信号输出。输出信号的强弱取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射红外辐射的强弱，热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射光辐射率变化的速率。 一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM 左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号（参阅图2-7） 图2-7 1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。 2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用 )被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 3)4一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。 5)菲尼尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 热释电红外传感器件有多种，但大都是有高热系数的钴钛铅系陶瓷，以及钽酸锂，硫酸三甘钛等配合滤光镜片窗口所组成的。利用这种传感器件，就可以非接触方式对物体辐射出的红外线进行检测，察觉红外线能量的变化，将其转换成相应的电信号，并以该信号作为控制信号，对电器设备或保安防盗进行控制。 一般来说热释电传感器的封装有两种，即TO-5型金属封装和塑料封装。 为了使热释电红外传感器件辐射到的红外线与大气的红外透射率相结合，同时考虑到对人体红外辐射（特别是近红外辐射）干扰进行抑制，在热释电传感元件前加上一个8~14微米的
万方数据
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第２期雷中伟等：过渡金属氧化物系红外辎射材料的制备５ ５８８、５８０ｃｍ～，在此蜂底波数方恳还有一个较弱的吸收谱带。可见体系随Ｆｅｚ０。的增加和Ｍｎ０２的减少，振动吸收频率向低频方向移动。这是由予尖晶石孛每个０２～被一个露霹体阳离子饔３个八面体阳离子所共有，故其振动频率与０２＿与阳离子间的键力有关，体系中随Ｆｅ含量增加和Ｍｎ禽量减少，Ｍｎ２＋、Ｍ帮＋逐渐被半径较小的Ｆｅ计、Ｆｅ２＋离子所代替，从而减弱了金属离子与氧离子之间的键强，导致吸收谱带红移。 ４。４ＸＲＤ分析 图４是各样品的ＸＲＤ图谱，经查对［引，Ｘ２０撵最的主晶楣炎ＣｏＭｎ。Ｏ；立方尖晶石结构，其他样晶主晶楣均为ＮｉＭｎ。０４尖晶石结构。随Ｆｅ含量增加，结晶更趋完整，且衍射峰有微小的向大角度方向的移动，这说明晶体的熬格有微弱减小趋势，这是由予Ｆｅ离子较Ｍｎ离子稍小，所弓｜起的晶格畸变也较小，这不利于辐射率在整个红外波段的平稳。 ４．５ＳＥＭ分析 对Ｘ２０与Ｘ６０样品进行了扫描电镜断面观溅。 从图４可以看出，Ｘ２０样品的晶粒较为均匀，晶粒平均直径大约７～１０ｔｔｍ，来发现有异常的大熬粒产生。Ｘ６０样髭燕粒不均匀，最大晶粒直径约为６０弘ｍ，另外空洞面积较大，空洞周围形成大缀微细晶粒。 ４。６发射率影晌医素分耩 据欧阳德刚等人［６］的研究，材料在５ｔＬｍ以上波段的红外辐射主要源于二声子或多声子组合辐射，覆在２．５～５萍ｍ波段主要源予体系审电子跃迁。故通过多种离子掺杂一方面可以使晶格发生畸变，降低晶格振动对称性，从筒增强二声子或多声子组合辐射；男一方面可淡提供更多的电子鞔道能级，从而增强短波段辐射能力。 图４Ｘ２０、Ｘ６０样品的ＳＥＭ图片 表２薅系孛冀挚半径季珏，≮覆体择位锈 离子半径（Ａ）ＯＳＰＥ（Ｃａｌ／ｇ） 体系中Ｆｅ：０３、Ｍｎ０２元索为主组分，Ｆｅ２０。在约９０６℃时转变为Ｆｅ３＋Ｏ。（Ｆｅ２＋，Ｆｅ３十）反尖晶石结构，ＭｎＯ。在约９６６℃时转变为Ｍｎ２十（Ｍｎ３＋）。０。的正尖晶石结构。由于体系中有Ｃｏ、Ｃｕ等过渡金属离子，可形成多种置换型尖晶石，其置换位置主要巍离子半径与其八露然择位熊（ＯＳＰＥ）确定，体系中离子的半径与择位能如表２ｃ ８｜。 圭表２中可知，尖晶石续梅孛八蹰体蕴置主要有Ｍｎ３十、Ｃ０３＋、Ｃｕ２＋、Ｃｏ抖、Ｆｅ２＋等离子，四面体位置主要有Ｍｎ抖、Ｆｅ抖、Ｆｅ２十等离子。 在蘸格常数为ａ酶理想蟊，玉立方晶俸缝擒中，四面体空隙中心位置间距为ａ／２，八面体空隙中心位置间距为（一／２／２）ａ，四筒体空隙与八面体空隙中心位置之闻阉距为（√３／４）ａｏ］。因此，当不同过渡金属离子填隙于邻近空隙中时，在四面体位置与八麟体位置之阀酶离子最爨发生离子闻的电子跃迁，从而导致短波辐射。因此，要提高上述材料红外辐射性能，应使各种离子尽量分布在邻近戆四瑟俸与八垂体位墨；又躁尖晶石巾只有１／８的四面体空隙与ｌ／２的八两体空隙填充离子，若所有离子的八面体占位能均相近，则必然尽量分散填充，使离子阗阕距较大，影嚷壹离子阅电子转移导致的红外发射，故选择八面体占位能相差较大的多种离子混合掺杂将有利于红外发射率的提高。 ５结论 ５。１剃备了ＸＦｅ２０３：（８０一Ｘ）Ｍｎ０２：１０Ｃｏ。０３：１０ＣｕＯ（ｗ％）系列材料，其巾Ｘ＝２０时材料红外辐射率最高，其全辐射率为０．８８，且在各波段辐射率均较高，其结构为ＣｏＭｎ。Ｏ。立方尖 晶石结构。 万方数据
1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料 CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。是高功率CO2激光光学元件的首选材料。由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。 CVD ZINC SELENIDE Transmission Wavelength in Micrometers (t=8mm) 光学性质： 透过波长范围μm---22μm 折射率不均匀性（Δn/n） 吸收系数（1/cm）×10-3@1300nm ×10-4@2700nm ×10-4@3800nm ×10-4@5250nm ×10-4@10600nm 热光系数dn/dT(1/k,298— ×10-5@1150nm
折射率n随波长的变化（20℃） 理化性质： 激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs） 2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料 CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）
也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。 透过率曲线： CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌) Wavelength in Micrometer (t =6mm) CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌） Wavelength in Micrometers (t= 理化性质： CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌 密度 (g . cm-3 @ 298k) 电阻率 (Ω. Cm)~1012~ 熔点 (℃)1827 化学纯度 (%) 热膨胀系数(1/k)* 10-6@273k* 10-6@273k * 10-6@373k* 10-6@373k
隐身材料红外光谱特性评价方法 华兰冀克俭周彤邓卫华 （中国兵器工业集团第五三研究所，济南250031） 摘要：对隐身材料光红外谱特性评价方法展开了综述。分别介绍了近红外分光光度计光谱反射率测定方法、热红外成像技术、热红外发射率测定方法以及高光谱成像方法。通过人工绿与自然绿色物体的光谱反射率实验提出了近红外隐身材料与实际地物背景存在的差异及其需要改进的技术。 关键词：隐身材料红外光谱特性评价 红外隐身技术主要是通过降低或改变目标的红外辐射特征来实现目标对红外系统的低可探测性，具体措施包括改进热结构设计、对主要发热部件进行强制冷却、表面涂覆红外隐身涂料、使用红外伪装网和遮障等。随着红外隐身技术的发展与应用，对各种红外隐身技术的隐身效果评价方法研究已成为军事红外技术中新的研究热点。 在各国军事领域中，对红外隐身技术的研究已经开展了约30年，现有研究成果主要集中在利用红外成像系统对目标及背景进行探测，形成红外热图像，并通过人眼对目标进行发现或识别以得出主观结论的经验方法、测定红外隐身材料热辐射特性的算术方法以及基于红外目标可探测性模型的计算机模型方法。以上方法均有其优缺点，但目前尚未有一种适合于军事工程应用并能客观、准确、简便、快速地评价红外隐身效果。 1 隐身材料光谱特性评价方法 1.1 野外条件下近红外伪装检测 现有的近红外伪装检测器材在野外条件下有一定的局限性，基于对自然绿色与人工绿色的光谱差异进行的分析，结合绿色检验镜的检测原理，赵会超等〔1〕在绿色检验镜光谱透射特性检测原理的基础上提出了在野外条件下窄波滤光片的近红外伪装检测方法，验证了其检测效果，探讨了其在军事上的应用。 由于自然绿在近红外区反射很大，而一般的人工绿则反射很小。因此提出采用窄波滤光片的方法。根据自然绿色和人工绿色的光谱反射曲线的不同，在滤光片的制作中选择一系列的波段，做成不同波段的滤光片，然后对人工绿色和自然背景进行照相，通过对比其效果来进行检测。检测近红外伪装效果是使其在数码相机上成像，通过观察照片效果就可以很明显地看出目标在近红外区的反射情况。 1.2 热红外照相机 热红外伪装材料是指用于减弱武器系统热红外特征信号，以达到伪装技术要求的材料。热红外伪装材料具有阻隔武器装备热红外辐射的能力，同时在大气窗口波段内具有低的红外发射率。按照作用原理，红外隐身材料可分为控制发射率和控制温度两类。军事伪装通常采用迷彩变形方法，三色或四色迷彩涂料具有不同的热红外发射率，使目标在热图中呈现灰度不同的斑点，从而分割目标外形，造成敌方识别困难。
红外光学材料 红外光学系统与可见光光学系统的主要区别在于只有有限的材料可有效应用于中波红外和长波红外波段，能同时应用于这两个波段的材料就更少。表2-1列出了几种比较常用的红外光学材料及其重要特性。 2.2.1红外光学材料的特点 红外光学系统中所使用的材料一般具有以下特点[i,ii,iii]： （1）红外材料不仅种类有限，而且价格昂贵（一般在几千到几万元一公斤）。 （2）某些材料的折射率温度系数（dn/dt ）较大，导致焦距随温度的漂移较大。如果工作温度范围较宽，则必须适当的选择红外光学材料或采取必要措施进行补偿。 （3）某些光学材料易碎，且化学稳定性差，使得加工以及安装困难，成品率不高。 （4）许多光学材料不透明，根据材料和波段的不同而表现出不同的颜色。 （5）红外光学材料受热时都会发生自辐射，导致杂散光形成。 表2-1 常用红外光学材料的特性 材料 折射率（4μm ） 折射率（10μm ） dn/dt/℃ 锗 4.0243 4.0032 0.000396 硅 3.4255 3.4179 0.00015 硫化锌（CVD ） 2.252 2.2005 0.0000433 硒化锌（CVD ） 2.4331 2.4065 0.00006 AMTIR I 2.5141 2.4976 0.000072 氟化镁 1.3526 + 0.00002 蓝宝石 1.6753 + 0.00001 三硫化砷 2.4112 2.3816 × 氟化钙 1.4097 + 0.000011 氟化钡 1.458 * -0.000016 601228Se As Ge + 2.6038 0.000091 651520Se As Ge 2.6058 2.5858 0.000058 “+”不透过；“×”得不到；“*”透射，但折射率剧烈下降
羽流的红外辐射特性计算 成志铎 （南京理工大学动力工程学院，南京 210094） 摘要：为了研究坦克尾向的红外辐射特性，利用计算流体力学软件FLUENT对坦克尾向流场进行数值模拟。模拟不同的排气速度、不同的喷口数目、不同的尾气成分以及有无风速这四种工况,进而分析这四种不同工况下的速度场、压力场、浓度场、温度场的分布情况，以及各个面的红外辐射量的对比，得出各个因素对辐射量影响的大小。由模拟结果可以看出有无风速对各个面辐射量影响最大；在喷口数目不同时左右两个侧面的红外辐射量的改变都接近50%；在出口速度增加了67%时，右侧面的辐射量约增加1.6倍；不完全燃烧比完全燃烧尾气对上表面的辐射量增加了21%。这些模拟结果一定程度为坦克排气的红外辐射特征研究提供了依据。 关键词：羽流坦克排气流场红外辐射 引言 从第二次世界大战以来，坦克在战争中一直作为地面战的主要进攻型武器。发挥了很大的威力，越来越多的国家在研制先进的反坦克武器。在这些反坦克武器中装有红外识别传感器，用以对坦克进行识别从而进行攻击。另一方面，坦克红外伪装隐身技术也在向前发展。为了提高这些武器的识别与反识别能力，必须对坦克目标本身在不同工作状态下，相对于不同地物背景下的红外辐射特性进行深人细致地研究。［1］ 而为了提高坦克的机动性、攻击性和防护性等性能，坦克发动机的功率不断升高，柴油机燃烧气体的温度以及燃烧产生的废气量大大增加，柴油机标定工况时的排气温度可达800 K以上。坦克排出的废气中主要二氧化碳和水蒸气组成的，其光带均位于红外线的波长范围，这样会使坦克防护性能下降，因此对其尾气红外的计算对坦克是非常重要的。而要研究坦克排气的红外热辐射特征，首先需要了解排气流场与温度场的分布情况。［2］由于羽流的实际实验比较难做，所以大多是通过模拟，来验证处理方法的正确性，再应用于实际情况中。而在以前的研究方法中，在流场及壁温计算中采用了较简单的处理方法，没有将排气系统的三维流场计算、壁温计算与红外辐射计算结合起来。同时，计算结果缺乏与实测数据的比较和检验，不能适应工程应用的要求。本次设计将会采用FLUENT软件模拟出坦克发动机羽流的三维速度场、压力场，温度场以及浓度场，从而非常直观地看出尾气羽流的过程，为排气系统羽流的红外辐射特性的分析研究做出了具有工程应用价值的工作［3］。 1 控制方程 假设坦克的运行处于某一稳定的工况，即可以认为发动机的排气流动不随时间的变化而改变，所以可以当做稳态问题处理。本文采用三维、稳态、可压的连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程、标准双方程湍流方程、组分方程、do方法来描述坦克的尾气的流动及辐射传热问题： 连续性方程（质量守恒方程）： () () [()] m j m m j j j u D t x x x ρ ρρ ρ ρ ? ??? += ???? （1）
第二章红外光学材料的光学性质§2.1 引言 §2.2反射 §2.3透过率和吸收系数以及和温度的关系 §2.4折射指数、色散和折射指数的温度关系 §2.5散射 §2.6 发射率 §2.7红外材料的微波透射性质
§2.1引言 红外光学材料首先要注意的是它的光学性质，然后确定该种材料所适用的光学波段，其后才能考虑它的力学、热学性质。在相同使用波段情况下，在各个材料之间进行选择，光学性质是红外光学材料最重要的基本性质。 红外光学材料的光学性质是一个广泛的说法，它实际上包含的内容很多。有光的反射、理论透过率、吸收系数以及和温度的关系、透过率与温度的关系、折射指数以及折射指数的色散关系和温度关系、发射率和红外光学材料的微波介电性质等等。在本章中试图对上述这些性质作尽可能详细的讨论。对于每一种材料，希望能给出具体的实验数据。 §2.2反射损伤 在第一章的（1-5-18）式中表示了垂直入射光通过两种不同介质（其折射指数分别为n 1和n 2）界面时所产生的反射和透射。 ()??? ? ???+= ? ??? ??+-=2 212 12 21 214n n n n T n n n n R （2-2-1） 在求得上式的过程中是假定介质电导率0=σ。因而光在介质中传播时没有损耗。在电导率0≠σ的情况下，在界面的反射系数可表示为： ()()2 22 2 11k n k n R +++-= （2-2-2） 这里k 是消光系数（参见第一章§4），π λβ 4= k ，β为吸收系数,对于红外光学材料β值通常在10-1～10-4,因之，消光系数k 的数值在4×10-6～4×10-9之间。和(n-1)2， (n+1)2相比是一个非常小的量。因而，在反射率的计算中完全可以忽略。于是，单面反射率通常可以表示为： ()() 22 11n n R +-= （2-2-3） 这里R 是垂直入射时的反射率。 如果入射光是斜入射，由于光的偏振
电致变发射率材料在红外隐身技术中的应用 Prepared on 24 November 2020
电致变发射率材料在红外隐身技术中的应用 摘要 目标的红外辐射特性主要受温度和发射率影响，因而调节目标发射率已成为红外隐身技术的重要手段。电致变发射率器件具有发射率调节范围广、变发射率速率快、稳定性好等优点，在红外隐身技术领域具有巨大的应用潜力。本文介绍了电致变发射率器件的应用机理，重点综述了WO3、聚苯胺、聚噻吩及其衍生物三种电致变发射率材料的国内外研究进展，并总结了电致变发射率器件的实用化情况。 关键词电致变色可变发射率材料 WO3聚苯胺 Applications of Electrochromic-based Variable Emissivity Materials in Infrared Stealth Technology Infrared radiation characteristics of the target are mainly controlled by emissivity and temperature, emissivity modulation has been applied as a significant method in infrared stealth technology. Electrochromic-based variable emissivity devices have presented broad potential in infrared stealth technology field due to their numerous advantages such as large emissivity modulation range, fast switching rate, and superior stability. In this paper, the applied mechanism of electrochromic-based variable emissivity device has been introduced, and the research progress of electrochromic-based variable emissivity materials, especially tungsten oxide, polyanilines and polythiophenes have been reviewed in detail. In the last part, the practical development of these devices has been concluded. Keywords: Electrochromism; Variable Emissivity Materials; Tungsten oxide; Polyaniline 1引言