Zafír ablak magas hőmérsékletű kemencéhez

Ipari kemencék és vákuumkamrák használata során a nézetablak nagyon nagy nyomásnak és magas üzemi hőmérsékletnek lesz kitéve.A kísérletezők biztonsága érdekében a nézetablaknak szilárdnak, megbízhatónak, magas hőmérsékletnek ellenállónak, kiváló optikai tulajdonságokkal kell rendelkeznie.A szintetikus zafír ideális anyag nézetablakként.

A zafír előnye a nyomásszilárdsága: ellenáll a szakadás előtti nyomásnak.A zafír nyomásszilárdsága körülbelül 2 GPa.Ezzel szemben az acél nyomásszilárdsága 250 MPa (majdnem 8-szor kisebb, mint a zafíré), a gorillaüvegé (™) pedig 900 MPa (kevesebb, mint a zafír fele).A zafír eközben kiváló kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, és szinte minden vegyszerrel szemben közömbös, így alkalmas ott, ahol korrozív anyagok vannak jelen.Nagyon alacsony hővezető képességgel rendelkezik, 25 W m'(-1) K^(-1), és nagyon alacsony hőtágulási együtthatóval rendelkezik, 5,8 × 10 ^ 6/C: nincs deformáció vagy tágulás a hőviszonyok magas vagy magas hőmérsékleten hőmérsékletek.Bármi is legyen a kialakítása, 100 méterrel a tenger alatt, vagy 40 ezer pályán pályán megbizonyosodhat arról, hogy ugyanolyan méretű és tűrésekkel rendelkezik.

Ezeket a szilárdsági és karcálló ablakokat használtuk vásárlói alkalmazásokban, beleértve a vákuumkamrákat és a magas hőmérsékletű kemencéket.

A kemence zafír ablaka kiváló áteresztőképességgel rendelkezik a 300 nm és 5500 nm közötti tartományban (lefedi az ultraibolya, látható és infravörös területeket), és a 300 nm és 500 nm közötti hullámhosszon csaknem 90%-os átviteli csúcsot ér el.A zafír kettős fénytörő anyag, így sok optikai tulajdonsága a kristály orientációjától függ.Normál tengelyén a törésmutatója 350 nm-en 1,796-tól 750 nm-en 1,761-ig terjed, és ha a hőmérséklet jelentősen változik is, nagyon keveset változik.Jó fényáteresztése és széles hullámhossz-tartománya miatt gyakran használunk zafír ablakot infravörös lencsék kialakításában kemencékben, amikor a szokásosabb üvegek nem megfelelőek.

Íme egy tapasztalati számítási képlet a zafír nézetablak vastagságára vonatkozóan:

Th=√(1,1 x P x r² x SF/MR)

ahol:

Th = az ablak vastagsága (mm)

P = Tervezési használati nyomás (PSI),

r = nem támogatott sugár (mm),

SF = Biztonsági tényező (4-6) (javasolt tartomány, más tényezők is használhatók),

MR = szakadási modulus (PSI).Zafír mint 65000PSI

Például a 100 mm átmérőjű és 45 mm-es támaszték nélküli zafír ablak 5 atmoszférájú nyomáskülönbségű környezetben használva ~3,5 mm vastagságú (5-ös biztonsági tényező).