betway竞猜材料

產(chan) 品介紹

betway竞猜 (THz) 波是頻率為(wei) ~0.1-10 THz (~3 mm - 30 μm, 3 cm^-1 - 300 cm^-1) ，介於(yu) 微波和中紅外區域的電磁波。 和可見和紅外光相比，THz波可以穿透常規的材料，如：皮膚，塑料，衣服或者紙材料。由於(yu) 光子能量低，因此，他不會(hui) 造成和離子輻射（X光）一樣的損害。這些特點使其能夠應用在處理（如藥物生產(chan) ），質量控製以及THz成像領域。現在也很多人想把它應用在安保，包裹檢查，半導體(ti) 特征分析，化學組成分析以及生物研究領域。 

對於(yu) 傳(chuan) 統的THz應用，我們(men) 采用High Resistivity Float Zone Silicon (HRFZ-Si)材料，因為(wei) 他是研究得最多的材質，而且在THz波段有很好的透過率。同時，我們(men) 也研究了可應用在THz波段的其他材料。

在下麵，你就能看到我們(men) 采用的其他材料在THz波段的透射光譜和其他特點。我們(men) 用ABB的FTIR光譜儀(yi) Bomem DA3和Bruker IFS 125HR (測量精度為(wei) 2-3%@< 100 µm；4-5% @> 100 µm)來測量THz波。近紅外的測量采用Perkin Elmer的 “Lambda- 9" (測量精度< 0.5%)。

1, 晶體(ti)

 晶體(ti) 如矽，石英和藍寶石在THz光學元件中都是常用的材料。

1.1  高阻矽(HRFZ-Si)

除了人造鑽石，高阻矽是少有適合極寬範圍從(cong) (1.2 µm) 到mm (1000 µm)波的各項同性晶體(ti) 材料。和鑽石相比，它要便宜的多，並且生長製造更容易。而且他尺寸更大，更容易製造，THz技術的快速發展，就基於(yu) 該優(you) 點。對於(yu) THz應用，我們(men) 提供在1000 µm (對於(yu) 更長波長，3000甚至8000微米)透過率達到50-54%的High Resistivity Float Zone Silicon (HRFZ-Si)。

Fig.1 Transmission and reflection of HRFZ-Si 5.0 mm-thick sample in THz range.

HRFZ-Si 在THz波段傳(chuan) 輸損耗低。如圖2所示，HRFZ-Si 中的THz波形和空氣中的波形非常相似。這表明HRFZ-Si 的吸收很少。

Fig.2 The THz signals transmitted through air and HRFZ-Si.(*)

合成電解質矽的介電常數由傳(chuan) 導率決(jue) 定（例如：自由電子-載流子濃度）。圖3顯示的是在1THz下，不同純度下的矽的介電常數.低摻雜的介電常數接近真實值，大約等於(yu) 高頻介電常數。隨著摻雜濃度的提高，真實的介電常數將變成負數，而且不能被忽略。介電常數表征的是THZ波的傳(chuan) 輸損耗特性。損耗係數可以用下麵的公式計算：tanδ=1/(ω*εv*ε0*R), 這裏 ω – 圓頻率, εv – 真空下的介電常數（8.85*10-12 F/m）。ε0 –矽的介電常數(11.67), R是電阻值。例如，1THz下，10 kOhm 阻值的HRFZ-Si損耗係數為(wei) 1.54*10-5。

Fig.3 Real (solid, ε1) and imaginary (dashed, ε2) part of dielectric permittivity of n-type silicon with different impurity concentration at 1 THz.(**)

    1.2石英晶體(ti)

Z-cut的石英晶體(ti) 是傳(chuan) 輸50 µm以上波長的較好材料之一。Z-cut的石英晶體(ti) 窗口\鏡傳(chuan) 輸可見光，很容易用He-Ne激光器來調準直。

Fig.4 Transmission and reflection of crystal quartz 1.0 mm-thick sample.

由於(yu) 色散非常大，石英晶體(ti) 材料的透鏡將對可見和遠紅外的產(chan) 生不同的焦距。如果需要對光學係統準直，那就必須考慮透鏡的色散： 

石英晶體(ti) 是雙折射材料，如果電磁波的偏振態很重要，那就必須考慮雙折射問題。我們(men) 用X-cut的石英晶體(ti) 來製作λ/2和λ/4的THz波片。

   1.3藍寶石

藍寶石和石英晶體(ti) 一樣，對於(yu) THz波段和可見光波段是透明的。可以從(cong) 下麵圖看出，對於(yu) >600 µm波段，光譜傳(chuan) 輸曲線並不取決(jue) 於(yu) 厚度的測量誤差。在小於(yu) 600 µm 波段，樣品的厚度從(cong) 1到5mm，透過率變化很大。對於(yu) 薄的樣品，在很短的波長，透過率就已經飽和了。

Fig. 5 Transmission and reflection of sapphire samples with different thickness.

就象 HRFZ-Silicon一樣,Eachwave提供的藍寶石也可以在光電導天線上，因為(wei) 他們(men) 對於(yu) THz波段的折射率幾乎一樣。

     2.     聚合物

在大量聚合物中，有一些對THz波是透明的，反射率很低。一般意義(yi) 上說，好的材料是TPX (polymethylpentene),   polyethylene (PE), polypropylene (PP),和polytetrafluoroethylene (PTFE or Teflon).對於(yu) 長波長，這些聚合物的透過率曲線也很平坦。 對於(yu) 短波長，主要是<200 µm,內(nei) 部的不均勻性就會(hui) 導致一些散射和波動。也就是說，聚合物對短波長呈現出不透明的特點。

             2.1   Polymethylpentene (TPX)  

TPX 是所有已知聚合物中最輕的。它對紫外，可見和THZ波段是透明的。當然也就是可以用He-Ne激光器來進行準直。該聚合物折射率約為(wei) 1.46，和波長關(guan) 係不大: 

        TPX對mm波的傳(chuan) 輸損耗非常低。它有非常優(you) 良的熱阻，並且能抗一些商用的化學品的腐蝕。

Fig. 6  Transmission of TPX 2 mm-thick sample. THz region.

Fig. 7 Transmission of TPX 2 mm-thick sample. NIR&MIR regions.

Fig. 8 Transmission of TPX 2 mm-thick sample. UV&VIS&NIR ranges.

TPX的主要參數：

      TPX是很硬的固體(ti) 材料，可以用來加工成不同的光學元件，如透鏡和窗口\鏡。而且通常TPX還可用在CO₂激光泵浦分子激光的係統中作為(wei) 輸出窗口\鏡。因為(wei) 它對整個(ge) THZ波段都是透明的，並且可以反射10微米的泵浦光。TPX窗口\鏡還可以在低溫保持器中作為(wei) “冷"窗口。因為(wei) TPX在THz波段的透明度和溫度無關(guan) ，折射率的溫度係數3.0*10-4 K-1 (for the range 8-120 K)。

Fig. 9 Temperature dependence of refractive index.(***)

和其他用在THz波段的材料比較，TPX的特性更好，例如它是Picarin (Tsurupica)透鏡很好的替代品。另外，屹持光電提供的TPX更便宜，而且比Picarin更容易獲得。

Fig. 10 Transmission of 2 mm-thick samples of TPX, Picarin, and HDPE.

            2.2   Polyethylene (PE)

PE是輕的彈性晶體(ti) 材料。它可以加熱到110°C，也可以冷卻到-45 ÷ -120°C。PE擁有良好的介電特性，防腐蝕性和抗輻射性。但是，它在紫外波段和油膩的環境下不夠穩定。在生物學上來講，PE很不活躍，很容易處理。在23°C下密度為(wei) 0.91-0.925 g/cm3，張力流限為(wei) 8-13 MPa，彈性模數為(wei) 118 - 350 MPa，在很寬的光譜範圍內(nei) 折射率都約為(wei) 1.54。通常，高密度的polyethylene (HDPE)也來作為(wei) 組件材料。除了作為(wei) 厚透鏡和窗口\鏡，薄的HDPE還可用來作為(wei) THz偏振片。我們(men) 用HDPE作為(wei) Golay Cell的窗口\鏡。

Fig. 11  Transmission of 2 mm-thick HDPE sample. THz region.

Fig. 12  Transmission of 2 mm-thick HDPE sample. NIR&MIR region.

Fig. 13 Transmission of 2 mm-thick HDPE sample. VIS&NIR region.

很遺憾, HDPE對可見光的透過率非常低，因此，它不能用來作為(wei) 光學係統的準直元件。

    我們(men) 還應該注意到HDPE的THz透射率並不取決(jue) 於(yu) 溫度，因此可以作為(wei) 低溫保持器的窗口\鏡。折射率的溫度係數為(wei) 6.2*10-4 K-1 (for the range 8-120 K)。 

Fig. 14 Temperature dependence of refractive index (***)

              2.3  Polytetrafluoroethylene (PTFE, Teflon, in Russian - Ftoroplast)

PTFE 在室溫下是一種白色的固體(ti) ，密度約為(wei) 2.2 g/cm3。熔點為(wei) 327°C, 在-73°C 到 204°C溫度範圍內(nei) 它的主要特點都差別不大，在比較寬的波段範圍內(nei) ，折射率都約為(wei) 1.43。

Fig. 15 Transmission of PTFE film ~0.1 mm-thick. THz region.

Fig. 16 Transmission of PTFE film ~0.1 mm-thick. NIR&MIR region.

由於(yu) 對1-7 µm波段範圍內(nei) 透明度都很高，PTFE薄片通常用來製作IR偏振片。這種偏振片的價(jia) 格比晶體(ti) 材料的便宜。這樣就使他們(men) 在IR偏振應用中能夠得到大量使用。

PTFE的主要參數：

總結：

所有屹持光電提供的的有機材料，如TPX, PE和PTFE從(cong) ~200 µm到1000 µm都有幾乎一致的透過率，達到80-90%。當然，他們(men) 也可以傳(chuan) 輸更長的波長。

由於(yu) 反射損耗，晶體(ti) 材料如矽，石英和藍寶石在THz波段的透過率很低。對於(yu) 矽材料，從(cong) 50 µm開始，透過率為(wei) 50-54%；對於(yu) 石英，從(cong) 120 µm開始，透過率>70%；對於(yu) 1-2mm厚的藍寶石，從(cong) 350 µm開始透過率>50%。

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