2024. gada ģermānija krīze
Termiskās attēlveidošanas nozari ir būtiski ietekmējusi nepieredzēta germānija cenu inflācija 2024. gadā. Šo situāciju ir veicinājuši vairāki faktori:
Cenu pieaugums:
- Ģermānija cenas salīdzinājumā ar 2023. gadu ir pieaugušas vairāk nekā divas reizes;
- Dažu optiskā germānija kategoriju cenas ir palielinājušās līdz pat 200-300%
- Ilgstoša fokusa objektīvu izmaksas ir palielinājušās vēl dramatiskāk, jo ir lielākas materiāla apjoma prasības
Tirgus virzītāji:
- Ģeopolitiskā spriedze, kas ietekmē piegādes ķēdes
- Palielināts pieprasījums no pusvadītāju un optiskās šķiedras nozares
- Ierobežoti globālās ražošanas avoti
- Lielo valstu stratēģisko materiālu uzkrāšana
Ietekme uz termiskās attēlveidošanas nozari:
- Ievērojams izmaksu pieaugums LWIR optiskajām sistēmām, jo neatdzesētā LWIR optiskajā sistēmā plaši tiek izmantota F1.0 vai mazāka optiskā sistēma dabiskās neatdzesētās sistēmas NETD un MRTD prasības dēļ. Lai gan MWIR, kur dzesēšanas sistēma dominē, parasti tiek izmantots F4.0 vai lielāks objektīvs, lai iegūtu kompaktāku, tādējādi mazāk ietekmētu germānija izmaksas.
- Pagarināts izpildes laiks optikai uz germānija bāzes
- Pieaug interese par alternatīviem materiāliem un dizainiem
- Spiediens, lai optimizētu optiskos dizainus minimālam germānija lietojumam
- Šī tirgus situācija ir palielinājusi interesi par halkogenīda stiklu kā alternatīvu optisko materiālu, īpaši izmaksu ziņā jutīgiem lietojumiem.
Līdz ar to šī gada pusgadā atkal aktualizējusies tēmaGermānija aizstāšana ar halkogenīda stiklu
Kas irHalkogenīda stikls? Halkogenīda glāzes ir savienojumi, kas satur vienu vai vairākus halkogēna elementus (sēru, selēnu vai telūru) apvienojumā ar tādiem elementiem kā germānija, arsēns vai antimons. Šīm brillēm ir laba infrasarkanā spektra caurlaidība, īpaši 8-14 μm diapazonā, ko izmanto termiskajā attēlveidošanā.
Halkogenīda stikla un germānija salīdzinājums
| Īpašums/Aspekti | Halkogenīda stikls | Germānija |
| Refrakcijas indekss | 2.4-2.7 | 4 |
| Transmisijas diapazons | 8-14 μm (atšķiras atkarībā no sastāva) | 2-14 μm |
| Materiālu izmaksas (2024) | Zemāks un stabils | High and volatile (>2x pieaugums 2024. gadā) |
| Ražošanas metode | Var formēt, vieglāk apstrādāt | Nepieciešama precīza slīpēšana un pulēšana |
| Blīvums | Nolaist | Augstāks |
| Termiskā jutība | Mazāk atkarīgs no temperatūras | Vairāk atkarīgs no temperatūras |
| Dizaina sarežģītība | Nepieciešams vairāk elementu | Nepieciešams mazāk elementu |
| Optikas izmērs | Nepieciešami lielāki elementi | Iespējami kompaktāki dizaini |
| Vides stabilitāte | Var būt nepieciešams aizsargpārklājums | Ļoti stabils |
| Mehāniskā izturība | Labāka triecienizturība | Trauslāks |
| Ražošanas apjoms | Piemērots lielam apjomam | Ierobežo materiālu pieejamība |
| Lietojumprogrammas |
-Patērētāju ierīces -Tuva/vidēja diapazona sistēmas - Izmaksu jutīgi produkti |
- Augstākās klases sistēmas - (Ultra) Gara/vidēja diapazona optika - Militārais/aizsardzība |
| Maksa par vienu objektīvu | Zemākas materiālu izmaksas, bet var būt nepieciešams vairāk elementu | Augstākas materiālu izmaksas, bet nepieciešams mazāk elementu |
Kāpēc halkogenīds nevar pilnībā aizstāt ģermāniju:
- Optiskā veiktspēja:
Zemākais refrakcijas indekssHalkogenīda stiklsnozīmē, ka ir nepieciešams vairāk optisko virsmu, tas arī, iespējams, palielinās virsmas, radīs lielākus pārraides zudumus un būs grūtāk sasniegt kompaktu dizainu
- Sistēmas prasības:
Augstas veiktspējas sistēmām bieži ir nepieciešamas labākas germānija īpašības, savukārt liela attāluma lietojumiem īpaši ir vajadzīgas germānija optiskās īpašības, jo īpaši dažām viļņu garuma joslām ir nepieciešamas germānija pārraides īpašības.
- Optiskā dizaina kompromisi:
Parasti tās ir lielākas un smagākas sistēmas, ja tiek izmantots tikai (vai vairāk) halkogenīds, pretējā gadījumā tas palielinās optiskā dizaina sarežģītību, kā arī var izraisīt augstākas kopējās izmaksas dažos lietojumos, neskatoties uz zemākām materiālu izmaksām.
Halkogenīda brilles atermalizētā lēcu dizainā
Halkogenīda brillēm ir izšķiroša nozīme termiskās attēlveidošanas sistēmu atermalizēto lēcu konstrukcijās vairāku galveno īpašību dēļ:
- Termiskās īpašības:
Halkogenīda stikliem ir ievērojami atšķirīgi termiskie koeficienti salīdzinājumā ar germānija, tas nozīmē, ka to dn/dT (refrakcijas koeficienta izmaiņas atkarībā no temperatūras) parasti ir pretējs germānijam un termiskās izplešanās koeficients atšķiras no germānija.
- Atermalizācijas stratēģija:
Apvienojot halkogenīda stikla elementus ar germānija elementiem, dizaineri var izveidot pasīvu atermalizāciju. Šo materiālu pretējie termiskie raksturlielumi var novērst temperatūras izraisītas fokusa maiņas. Tāpēc tas novērš vai samazina nepieciešamību pēc aktīviem fokusa regulēšanas mehānismiem.
Tas padara halkogenīda brilles īpaši vērtīgas, veidojot stabilas, uzticamas termiskās attēlveidošanas sistēmas, kas var darboties plašos temperatūras diapazonos bez fokusa regulēšanas.
Secinājums:
Lai gan halkogenīda stikls piedāvā pārliecinošas priekšrocības izmaksu un izgatavojamības ziņā, tas nevar pilnībā aizstāt germāniju termiskās attēlveidošanas lietojumos. Optimālā pieeja bieži ietver abu materiālu stratēģisku izmantošanu, līdzsvarojot veiktspējas prasības ar izmaksu ierobežojumiem.
Materiālzinātnei attīstoties un ražošanas metodēm uzlabojoties, halkogenīda stiklam, iespējams, būs arvien lielāka nozīme termiskās attēlveidošanas optikā, jo īpaši izmaksu ziņā jutīgos un liela apjoma lietojumos.