Sulfide Sulfide thủy tinh hồng ngoại sợiDựa trên thủy tinh lưu huỳnh, nó có phạm vi truyền hồng ngoại rộng (thường là 1,1-6,5 μm, một phần có thể đạt trên 10 μm), chỉ số khúc xạ cao, nhiệt độ làm mềm thấp và ổn định hóa học tuyệt vời, đóng một vai trò quan trọng trong một số lĩnh vực, cụ thể như sau:
1. Phân tích phổ hồng ngoại và cảm biến hóa học
Nguyên tắc: Sử dụng sóng thoáng qua bề mặt sợi quang để tương tác với vật liệu được đo, phân tích thành phần được thực hiện bằng cách phát hiện phổ hấp thụ hồng ngoại.
Ứng dụng:
Giám sát môi trường: Phát hiện dấu vết của khí trong không khí (như ethanol, trichlorojane) và các chất gây ô nhiễm trong nguồn nước (như tetrachloroethylene).
Kiểm soát quy trình công nghiệp: Theo dõi phản ứng bảo dưỡng vật liệu composite polyimide nhiệt dẻo trong thời gian thực hoặc phát hiện hàm lượng dung môi như j-ethyl ketone trong chất lỏng.
Y sinh học: Phân tích phổ hồng ngoại của các tế bào phổi khỏe mạnh của con người, theo dõi tác động của các tác nhân lên tế bào và hỗ trợ chẩn đoán sớm khối u.
Ưu điểm: Chống nhiễu điện từ, chống ăn mòn, có thể đạt được khoảng cách xa, giám sát thời gian thực tại chỗ trong môi trường nhiệt độ cao hoặc độc hại.
2. Hình ảnh hồng ngoại và hình ảnh nhiệt
Nguyên tắc: Truyền cảnh quang phổ hồng ngoại đến máy ảnh hồng ngoại trung bình thông qua chùm sợi quang để thực hiện tái cấu trúc hình ảnh.
Ứng dụng:
Lĩnh vực quân sự: được sử dụng trong các hệ thống đối phó hồng ngoại, dẫn đầu chùm tia laser đầu ra; Hoặc phát hiện khí thải của tên lửa, xe tăng bằng hình ảnh nhiệt.
Phát hiện công nghiệp: Giám sát khu vực quá nóng của thiết bị, ngăn ngừa sự cố.
Ưu điểm: chùm sợi có tính linh hoạt và có thể thích ứng với các cảnh phức tạp; Độ phân giải hình ảnh cao, chẳng hạn như chùm sợi 64 × 64 pixel đã đạt được độ dài truyền 2 mét.
3. Truyền laser công suất cao
Nguyên tắc: năng lượng phụ thấp của thủy tinh lưu huỳnh (khoảng 350cm⁻⁻) và đặc tính thấp của tốc độ chuyển tiếp không bức xạ, cho phép nó chịu được laser công suất cao.
Ứng dụng:
Chế biến công nghiệp: Truyền laser CO₂ (10,6μm) để cắt, đục lỗ hoặc hàn.
Phẫu thuật y tế: Truyền laser Er: YAG (2,94 μm) để cắt chính xác hoặc điều trị da liễu.
Ưu điểm: Mật độ công suất có thể đạt 11,8MW/cm² (sợi dài 2 mét) và sợi quang không bị hư hại.
4. Cảm biến nhiệt độ và theo dõi nhiệt
Nguyên tắc: Dựa trên hiệu ứng nhiệt điện trở của thủy tinh sulfide, đo nhiệt độ được thực hiện bằng cách theo dõi sự thay đổi điện trở.
Ứng dụng:
Theo dõi sức khỏe: phát hiện không xâm lấn nồng độ glucose trong mồ hôi, thay thế lấy máu ở đầu ngón tay; Hoặc theo dõi sự thay đổi nhiệt độ cơ thể trong quá trình tập luyện của vận động viên.
Quản lý pin: Giám sát tại chỗ thành phần điện phân bên trong pin và nhiệt độ, đánh giá tình trạng pin.
Ưu điểm: Độ nhạy cao, sự thay đổi nhiệt độ 0,1K có thể được phân biệt trong phạm vi nhiệt độ phòng đến 823K.
5. Bộ khuếch đại sợi quang với laser
Nguyên tắc: Thủy tinh pha tạp lưu huỳnh đất hiếm (ví dụ: Nd³⁺, Er³⁺) có tiết diện phát xạ kích thích lớn, cho phép khuếch đại ánh sáng.
Ứng dụng:
Lĩnh vực truyền thông: sản xuất bộ khuếch đại sợi hồng ngoại trung bình, bù đắp tổn thất truyền tín hiệu.
Lĩnh vực nghiên cứu khoa học: Phát triển laser cận hồng ngoại đến hồng ngoại trung bình (1-4μm) để phân tích phổ hoặc xử lý vật liệu.
Ưu điểm: Hệ số phi tuyến tính khoảng 1000 lần so với thủy tinh thạch anh, hiệu quả lượng tử cao.
6. Cảm biến môi trường đặc biệt
Nguyên tắc: Sử dụng các đặc tính không nhạy cảm của thủy tinh sulfide với thủy triều, kết hợp với công nghệ cảm biến sợi quang.
Ứng dụng:
Phát hiện đất: Kết nối các sợi quang bằng máy đo ánh sáng hình nón để phát hiện các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và không bay hơi trong đất từ xa.
Tổng hợp hữu cơ: Theo dõi nồng độ chất phản ứng và thay đổi nhiệt độ trong thời gian thực, tối ưu hóa các điều kiện quá trình.
Ưu điểm: Phạm vi phát hiện rộng, có thể bao gồm nhiều phổ rung động phân tử (ví dụ: 3-12μm).