コレクション: 4500nm バンドパスフィルター

4500nmアプリケーション向け赤外線フィルター選択ガイド

1. 産業用燃焼温度監視

アプリケーションシナリオ

ボイラーや炉などの高温産業機器における炎と燃焼ガスの温度をリアルタイムで監視することは、燃焼効率の最適化と安全性の確保に不可欠です。例えば、CO₂は4.26ミクロン（4260nm）付近に強い吸収ピークを示し、その放射信号は燃焼中に4500nm帯と重なることが多いため、特殊なフィルターを通してこのスペクトル範囲を正確に捉える必要があります。

フィルタ構成要件

• 中心波長と帯域幅：

中心波長4500nm、帯域幅100～200nmの狭帯域フィルタを選択してください。例えば、中心波長4500nm、帯域幅140nmの工業用高温計は、CO₂吸収信号を効果的に分離し、H₂Oなどの他のガスからの干渉を最小限に抑えます。

• ピーク透過率：

信号強度を高め、高温環境での弱い放射線の検出を確実にするために、80%以上の高透過率が必要です。

• カットオフ特性：

背景光と非ターゲットバンドの干渉を抑制するには、カットオフ範囲は 400 ～ 11000 nm をカバーし、深度 (OD 値) は 10 を超える必要があります。

• 基板材料：

中赤外線（3〜5μm）での高い透過率と、工業用温度（400〜2000°C）に耐える優れた熱安定性を備えた単結晶シリコンまたはゲルマニウム基板を使用します。

• 温度安定性設計：

イオンビーム支援蒸着（IBAD）によりフィルム密度を最適化し、温度変化による中心波長ドリフトを低減（例：0.139nm/°C 以内に制御）して長期的な信頼性を確保します。

選択理由

• 干渉除去狭帯域設計により CO₂ 吸収ピークに正確に一致し、他のガス (例: 3.3μm の CH₄) との相互干渉を回避し、検出の特異性を高めます。
• 信号対雑音比の強化: 高い透過率と深いカットオフ特性の組み合わせにより、環境ノイズを抑えながらターゲット信号強度を最大化し、火炎監視において燃焼ゾーンと背景放射を明確に区別できるようになります。
• 極限環境への適応シリコン/ゲルマニウム基板と最適化されたコーティングプロセスは、高温と機械的振動に耐えます。例えば、炉出口ガス温度（FEGT）モニタリングにおいて、フィルターは2000℃でも安定した性能を維持します。

2. 非分散型赤外線（NDIR）ガスセンサー

アプリケーションシナリオ

農業用温室での CO₂ レベルの最適化や化学工場でのメタン漏れの検出など、環境モニタリングや産業プロセスにおける CO₂ や CH₄ などのガスの定量分析に使用されます。

フィルタ構成要件

• 中心波長と帯域幅：

CO₂ 検出の場合、吸収ピークを正確に捉えるために、帯域幅が 100nm 以下の 4260nm (4500nm に隣接) の狭帯域フィルターを選択します。CH₄ 検出の場合、3300nm フィルターを使用します (4500nm 帯域の干渉の可能性に注意してください)。

• ピーク透過率：

検出感度を向上させるには、85%以上の透過率が必要です。例えば、NDIRセンサーは、最適化されたフィルムシステム設計により、0.1ppmのCO₂感度を実現しています。

• カットオフ特性：

OD >4 で可視光線と近赤外線帯域 (400 ～ 2800 nm) をカットし、太陽光や人工光からの干渉を排除します。

• 基板材料：

光学的損失を減らし、長期安定性を高めるために、赤外線吸収係数が低い（<0.01cm⁻¹）フッ化カルシウム（CaF₂）またはカルコゲニドガラス（Ge-As-Seなど）を使用します。

• 干渉防止設計：

金属-誘電体ハイブリッドメタサーフェス（例：Al-Ge 構造）は、温度ドリフトを最小限に抑えながら、高い伝送効率（80%）と狭い帯域幅（FWHM = 0.4μm）を実現します。

選択理由

• 精密検出狭帯域フィルターは、複雑なスペクトルから対象ガスの吸収信号を分離します。例えば、4260nmフィルターは、CO₂測定においてH₂Oの吸収（2.7μm）との重なりを回避します。
• 高感度高い透過率と低散乱設計により、センサーの応答速度が向上します。メタサーフェスフィルターを使用したNDIRシステムは、CO₂の検出限界を400ppmまで低減します。
• 長期的な信頼性カルコゲニドガラス基板とIBADコーティングにより、耐湿性と耐老化性が向上し、屋外や高湿度の環境に適しています。

3. 選考概要

産業用温度監視の主な仕様

• 中心波長：4500nm
• 帯域幅: 100～200nm
• ピーク透過率: ≥80%
• カットオフ範囲: 400～11000nm、OD >10
• 基板材質：単結晶シリコン/ゲルマニウム
• 重要な設計: 高温安定性、深いカットオフ特性

ガス検知の主な仕様（CO₂/CH₄の例）

• 中心波長: 4260nm (CO₂)/ 3300nm (CH₄)
• 帯域幅: ≤100nm
• ピーク透過率: ≥85%
• カットオフ範囲: 400～2800nm、OD >4
• 基板材質：フッ化カルシウム/カルコゲニドガラス
• 重要な設計: 高感度、狭帯域幅

4. 考慮事項

• 環境適応：

高温シナリオではシリコン/ゲルマニウム基板を優先し、高湿度環境ではカルコゲニドガラスまたは保護コーティングを使用します。

• システム統合：

フィルターのスペクトル応答が検出器（例：PbSe、サーモパイル）と一致していることを確認してください。4500nmフィルターは、中赤外線に感度のある検出器と組み合わせる必要があります。

• メンテナンス：

ほこりによる汚染を防ぐためにフィルター表面を定期的に清掃し、高温環境でのフィルムの劣化を監視します。

これらの構成に従うことで、4500nm フィルターは、産業用温度監視における干渉問題やガス検出における感度制限に効果的に対処し、複雑な環境でも信頼性の高いパフォーマンスを保証します。