Сапфірове вікно для високотемпературної печі

Під час використання промислових печей і вакуумних камер вікно оглядового вікна буде піддаватися дуже високому тиску та високій робочій температурі.Для забезпечення безпеки експериментаторів віконце оглядового вікна повинно бути міцним, надійним, стійким до високих температур, а також мати відмінні оптичні властивості.Синтетичний сапфір є ідеальним матеріалом для оглядового вікна.

Сапфір має перевагу в міцності на тиск: він може витримати тиск до розриву.Сапфір має міцність при тиску приблизно 2 ГПа.На відміну від цього, сталь має міцність при тиску 250 МПа (майже у 8 разів менше, ніж у сапфіру), а скло Gorilla (™) має міцність під тиском 900 МПа (менше, ніж у половину сапфіру).Сапфір, тим часом, має чудові хімічні властивості та є інертним для майже всіх хімічних речовин, що робить його придатним для використання там, де присутні корозійні матеріали.Він має дуже низьку теплопровідність, 25 Вт·м'(-1) K^(-1), і дуже низький коефіцієнт теплового розширення 5,8×10^6/C: відсутність деформації або розширення теплових умов при високих або високих температури.Незалежно від вашого дизайну, ви можете переконатися, що він має той самий розмір і допуски на глибині 100 метрів під водою або 40K на орбіті.

Ми використовували ці характеристики міцності та стійкості до подряпин вікон у додатках клієнтів, зокрема у вакуумних камерах і високотемпературних печах.

Сапфірове вікно для печі має відмінну пропускну здатність у діапазоні від 300 нм до 5500 нм (охоплює ультрафіолетову, видиму та інфрачервону зони) і досягає піків при швидкості пропускання майже 90% на довжинах хвиль від 300 нм до 500 нм.Сапфір є подвійним заломлюючим матеріалом, тому багато його оптичних властивостей залежатимуть від орієнтації кристала.На його нормальній осі його показник заломлення коливається від 1,796 при 350 нм до 1,761 при 750 нм, і навіть якщо температура значно змінюється, вона змінюється дуже мало.Завдяки хорошій пропускності світла та широкому діапазону довжин хвиль ми часто використовуємо сапфірове вікно в конструкціях інфрачервоних лінз у печах, коли звичайні скла не підходять.

Ось формула розрахунку досвіду для товщини сапфірового вікна вікна перегляду:

Th=√(1,1 x P x r² x SF/MR)

де:

Th=Товщина вікна (мм)

P = розрахунковий робочий тиск (PSI),

r = непідтримуваний радіус (мм),

SF = коефіцієнт безпеки (від 4 до 6) (пропонований діапазон, можуть використовуватися інші коефіцієнти),

MR = модуль міцності на розрив (PSI).Сапфір як 65000PSI

Наприклад, сапфірове вікно діаметром 100 мм і радіусом без підтримки 45 мм, яке використовується в середовищі з перепадом тиску 5 атмосфер, повинно мати товщину ~3,5 мм (коефіцієнт безпеки 5).