Zafírové okno pre vysokoteplotnú pec

Počas používania priemyselných pecí a vákuových komôr bude priezor vystavený veľmi vysokému tlaku a vysokej pracovnej teplote.Aby bola zaistená bezpečnosť experimentátorov, priezor musí byť pevný, spoľahlivý, odolný voči vysokým teplotám, má tiež vynikajúce optické vlastnosti.Syntetický zafír je ideálny materiál ako priezor.

Zafír má výhodu svojej pevnosti v tlaku: dokáže odolať tlaku pred prasknutím.Zafír má pevnosť v tlaku približne 2 GPa.Naproti tomu oceľ má pevnosť v tlaku 250 MPa (takmer 8-krát menej ako zafír) a gorily sklo (™) má pevnosť v tlaku 900 MPa (menej ako polovica zafíru).Zafír má vynikajúce chemické vlastnosti a je inertný voči takmer všetkým chemikáliám, vďaka čomu je vhodný tam, kde sú prítomné korozívne materiály.Má veľmi nízku tepelnú vodivosť, 25 W m'(-1) K^(-1) a veľmi nízky koeficient tepelnej rozťažnosti 5,8 × 10^6/C: nedochádza k deformácii alebo expanzii tepelných podmienok pri vysokých alebo vysokých teploty.Bez ohľadu na váš dizajn sa môžete uistiť, že má rovnakú veľkosť a tolerancie pri 100 metroch pod morom alebo 40 K na obežnej dráhe.

Tieto vlastnosti pevnosti a odolnosti okien proti poškriabaniu sme použili v zákazníckych aplikáciách, vrátane vákuových komôr a vysokoteplotných pecí.

Zafírové okno pre pec má vynikajúcu priepustnosť v rozsahu 300 nm až 5 500 nm (pokrýva ultrafialové, viditeľné a infračervené oblasti) a dosahuje vrcholy pri prenosových rýchlostiach takmer 90 % pri vlnových dĺžkach 300 nm až 500 nm.Zafír je dvojitý refrakčný materiál, takže veľa jeho optických vlastností bude závisieť od orientácie kryštálu.Na svojej normálnej osi sa jeho index lomu pohybuje od 1,796 pri 350nm do 1,761 pri 750nm a aj keď sa teplota výrazne zmení, zmení sa len veľmi málo.Vďaka dobrej priepustnosti svetla a širokému rozsahu vlnových dĺžok často používame zafírové okienko v dizajnoch infračervených šošoviek v peciach, keď nie sú vhodné bežnejšie sklá.

Tu je vzorec na výpočet skúseností pre hrúbku zafírového okna výrezu:

Th=√(1,1 x P x r² x SF/MR)

kde:

Th=hrúbka okna (mm)

P = návrhový tlak (PSI),

r = nepodporovaný polomer (mm),

SF = bezpečnostný faktor (4 až 6) (navrhovaný rozsah, môže použiť iné faktory),

MR = modul prasknutia (PSI).Sapphire ako 65000PSI

Napríklad zafírové okienko s priemerom 100 mm a nepodporovaným polomerom 45 mm používané v prostredí s tlakovým rozdielom 5 atmosfér by malo mať hrúbku ~3,5 mm (bezpečnostný faktor 5).