ดีไซน์ทนทาน: อะไรทำให้อุปกรณ์ออพติกส์ถูกสร้างมาเพื่อการใช้งานระยะยาว?

วัสดุออปติกส์ที่มีความเสถียรทางความร้อน: รากฐานของการออกแบบที่ทนทาน

วัสดุออปติกส์ที่มีความเสถียรทางความร้อนมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการรักษางานประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรุนแรง เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศและระบบเลเซอร์กำลังสูง วัสดุเหล่านี้ช่วยป้องกันการบิดเบี้ยว การปรับแนวไม่ตรง และการเสื่อมสภาพภายใต้ความเครียดจากความร้อน เพื่อให้มั่นใจถึงความน่าเชื่อถือในระยะยาว

บทบาทของ Zerodur และแก้ว Ultra-Low Expansion (ULE) ในการลดการบิดเบี้ยวจากความร้อน

แก้ว Zerodur® และ ULE มีอัตราการขยายตัวจากความร้อนต่ำกว่า 0.05 × 10⁻⁶ ต่อเคลวิน ซึ่งหมายความว่าวัสดุเหล่านี้แทบไม่เปลี่ยนขนาดเมื่ออุณหภูมิผันแปร สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างมากในระบบออปติคัล เพราะแม้แต่การเคลื่อนที่เพียงเล็กน้อยในระดับนาโนเมตรก็สามารถรบกวนการทำงานของระบบได้ ตามรายงานอุตสาหกรรมล่าสุดในปี 2023 อุปกรณ์ที่ผลิตด้วยวัสดุเหล่านี้สามารถรักษาความแม่นยำของคลื่นหน้าไว้ภายในมาตรฐาน λ/20 หลังจากถูกนำไปใช้งานภายใต้ช่วงอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงสูงถึง 150 องศาเซลเซียส นี่จึงเป็นเหตุผลที่เราพบการใช้วัสดุเหล่านี้อย่างแพร่หลายในระบบกล้องถ่ายภาพบนดาวเทียม และเครื่องจักรความแม่นยำสูงที่ใช้ในการผลิตชิปคอมพิวเตอร์ โดยที่การคงคุณสมบัติทางเทคนิคให้ตรงตามข้อกำหนดอย่างแม่นยำถือเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ในฐานะซับสเตรตประสิทธิภาพสูงสำหรับสภาพแวดล้อมสุดขั้ว

ซิลิคอนคาร์ไบด์มีคุณสมบัติการนำความร้อนที่น่าประทับใจมาก ดีกว่าอลูมิเนียมประมาณ 4 เท่า นอกจากนี้ยังมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนที่ค่อนข้างดีอยู่ที่ประมาณ 4.3 คูณ 10 ยกกำลังลบ 6 ต่อเคลวิน สิ่งที่หมายความในทางปฏิบัติคือ ความร้อนจะถูกกระจายออกไปอย่างรวดเร็วจากชิ้นส่วนที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์ ซึ่งช่วยให้ชิ้นส่วนเย็นลงโดยไม่เกิดเกรเดียนต์อุณหภูมิที่รุนแรง ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาความเครียดทางกลต่างๆ ตัวอย่างเช่น โครงการ Solar Orbiter ขององค์การสำรวจอวกาศยุโรป (ESA) กระจกบนยานอวกาศลำนี้ผลิตขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีซิลิคอนคาร์ไบด์ และทำงานได้ดีแม้จะต้องเผชิญกับระดับรังสีแสงอาทิตย์เข้มข้นถึง 10 เมกะวัตต์ต่อตารางเมตร โดยระหว่างการปฏิบัติงานไม่มีสัญญาณของการสึกหรอหรือการลดลงของประสิทธิภาพให้เห็น ดังนั้นเราจึงสามารถสรุปได้อย่างปลอดภัยว่า ซิลิคอนคาร์ไบด์ทำงานได้ยอดเยี่ยมทั้งในภารกิจอวกาศและในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมต่างๆ ที่มีสภาวะสุดขั้ว

การวิเคราะห์เปรียบเทียบสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนในวัสดุพื้นฐานสำหรับอุปกรณ์ออปติก

กรณีศึกษา: ความมั่นคงทางความร้อนในระบบกระจกสะท้อนของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์มาพร้อมกระจกหลักขนาดใหญ่ถึง 6.5 เมตร ซึ่งทำจากชิ้นส่วนเบริลเลียมที่เคลือบด้วยทองคำเพียง 48 กรัม การเคลือบนี้ไม่ได้ทำแบบสุ่มแต่อย่างใด วิศวกรเลือกใช้ทองคำโดยเฉพาะเพราะทำงานได้ดีมากในอุณหภูมิเย็นจัดประมาณ -240 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมที่กล้องโทรทรรศน์ทำงานอยู่ สิ่งที่โดดเด่นจริงๆ คือวิธีการที่พวกเขาทำให้ทุกอย่างเรียงแนวอย่างแม่นยำ โครงสร้างรองรับใช้วัสดุที่เรียกว่า ULE glass ร่วมกับระบบควบคุมอุณหภูมิพิเศษ ซึ่งสามารถรักษาระดับการจัดแนวให้อยู่ภายใน 25 นาโนเมตร ซึ่งแม่นยำกว่ากล้องฮับเบิลถึงประมาณ 150 เท่าในสมัยก่อน และผลการทดสอบจริงหลังจากการปล่อยขึ้นสู่อวกาศก็แสดงให้เห็นสิ่งที่น่าประทับใจเช่นกัน แม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงสูงถึง 80,000 องศาเคลวิน กล้องโทรทรรศน์ยังคงรักษาระดับโฟกัสไว้ได้ โดยมีการบิดเบือนน้อยกว่า 1% ถือเป็นหลักฐานที่น่าทึ่งว่าการเลือกวัสดุอย่างระมัดระวังทั้งหมดนั้นให้ผลลัพธ์ที่คุ้มค่าในท้ายที่สุด

ชั้นเคลือบที่ทนต่อรังสีและต้านทานการปนเปื้อนเพื่อความทนทานยาวนาน

ชั้นเคลือบฉนวนอนินทรีย์: HfO2, Al2O3 และ SiO2 ในการใช้งานที่มีรังสีเข้มข้น

ชั้นเคลือบที่ทำจากวัสดุเช่น ไดออกไซด์ของฮัฟเนียม (HfO2), ออกไซด์ของอลูมิเนียม (Al2O3) และไดออกไซด์ของซิลิคอน (SiO2) มีความทนทานอย่างยิ่งต่อรังสีแกมมา ลำแสงอิเล็กตรอน และแม้แต่รังสีคอสมิก การศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้โดยแฟนและคณะในปี 2024 พบว่า HfO2 ยังคงคุณสมบัติการสะท้อนแสงได้ประมาณ 98% แม้จะถูกแผ่รังสีแกมมาสูงถึง 1 ล้านแรด สิ่งที่ทำให้ฉนวนอนินทรีย์เหล่านี้มีความทนทานมากคือโครงสร้างผลึกที่ต้านทานการเกิดข้อบกพร่อง ในขณะเดียวกัน การทดสอบยังแสดงให้เห็นว่าซิลิคอนไดออกไซด์มีอัตราการสึกหรอที่ต่ำมาก โดยมีความเสียหายผิวหน้าไม่ถึง 0.01% หลังการใช้งาน 100 ชั่วโมงภายใต้สภาวะจำลองวงโคจรรอบโลกต่ำ ความทนทานในระดับนี้อธิบายได้ว่าทำไมองค์กรสำรวจอวกาศและผู้ผลิตดาวเทียมจึงเลือกใช้วัสดุเหล่านี้อย่างต่อเนื่องสำหรับชิ้นส่วนสำคัญในเครื่องมือของพวกเขา

กาวที่มีการปล่อยก๊าซต่ำและระบบปิดผนึก: การป้องกันไม่ให้เกิดฝ้าในสภาวะสุญญากาศและอวกาศ

ปัญหาของกาวทั่วไปในสภาพสุญญากาศคือ มักจะปล่อยก๊าซออกมา ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาน้ำควบแน่นและจุดฝ้าบนชิ้นส่วนออปติกที่ละเอียดอ่อน ที่เราอาศัยพึ่งพาเป็นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม กาวชนิดซิลิโคนรุ่นใหม่ได้พัฒนาขึ้นอย่างมากในเรื่องการควบคุมการระเหยของสาร (outgassing) วัสดุขั้นสูงเหล่านี้สามารถผ่านเกณฑ์ที่เข้มงวด คือการสูญเสียมวลรวมประมาณ 0.05% ตามมาตรฐานการทดสอบ ASTM E595 ซึ่งดีกว่าผลิตภัณฑ์อีพอกซี่ทั่วไปถึงประมาณยี่สิบเท่า หากนำกาวที่ปรับปรุงแล้วเหล่านี้มาใช้ร่วมกับเทคนิคการปิดผนึกที่เหมาะสม โดยใช้อัลลอยด์ทองคำ-ดีบุก ก็จะทำให้ผู้ผลิตได้ระบบงานที่น่าทึ่งจริงๆ ระบบที่สร้างขึ้นในลักษณะนี้สามารถรักษาระดับการปนเปื้อนให้ต่ำกว่าหนึ่งส่วนในล้านส่วน แม้จะผ่านการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหลายพันครั้งระหว่างลบ 173 องศาเซลเซียส ถึงบวก 125 องศาเซลเซียส สมรรถนะในระดับนี้หมายถึง ออปติกที่คมชัดยิ่งขึ้น และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นสำหรับอุปกรณ์ที่ทำงานในสภาวะสุดขั้ว

ความต้านทานของวัสดุต่อความชื้น เคมีภัณฑ์ และรังสี UV ที่รุนแรง

ระบบออปติคัลที่ใช้งานบนบกต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่ท้าทายอย่างมาก ซึ่งต้องสามารถทนต่อสิ่งต่างๆ เช่น ละอองเกลือตามมาตรฐาน ASTM B117 ทำงานได้ภายใต้สภาวะเป็นกรด และยังคงทนอยู่ได้นานภายใต้แสง UV ในช่วงคลื่น 280 ถึง 320 นาโนเมตร เคลือบผิว Al2O3 แสดงผลการปฏิบัติงานที่ยอดเยี่ยมในสถานการณ์เหล่านี้ หลังจากวางไว้เป็นเวลา 1,000 ชั่วโมงที่ระดับความชื้น 95% เคลือบชนิดนี้แสดงการลดลงของการส่งผ่านแสงน้อยกว่าครึ่งเปอร์เซ็นต์ ซึ่งดีกว่าตัวเลือกซิงค์ซัลไฟด์รุ่นเก่าที่เคยใช้โดยทั่วไปประมาณ 30% สิ่งใดที่ทำให้วัสดุเหล่านี้มีความทนทานสูงนัก? ความลับอยู่ที่พันธะเคมีที่แข็งแรง ซึ่งไม่เสื่อมสภาพง่ายเมื่อสัมผัสกับน้ำหรือแสงแดด หมายความว่าวัสดุเหล่านี้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่ามากในสถานที่ที่อุปกรณ์ต้องเผชิญกับลมทะเล ทรายพัด และมลพิษทางอุตสาหกรรม

ความแข็งแรงเชิงกล: ความต้านทานต่อรอยขีดข่วน ความเหนียว และการทดสอบภายใต้สภาพแวดล้อม

ระบบออปติคัลที่เชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่มีความท้าทาย ขึ้นอยู่กับความต้านทานการขีดข่วน ความเหนียวในการต้านทานการแตกร้าว และการตรวจสอบความทนทานภายใต้สภาวะแวดล้อมอย่างเข้มงวด ปัจจัยเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์จะสามารถใช้งานได้ในแอปพลิเคชันด้านการบินและอวกาศ การป้องกันประเทศ และการตรวจจับที่ต้องนำไปใช้งานภาคสนาม

การเลือกวัสดุเพื่อยืดอายุการใช้งาน: ความแข็ง ความเหนียว และพื้นผิวเรียบ

เมื่อต้องจัดการกับวัสดุที่ต้องทนต่อการสึกหรอ เรามักพิจารณาวัสดุที่มีค่าความแข็งแบบวิกเกอร์ส (Vickers hardness) เกิน 300 HV คาร์ไบด์ซิลิคอนเป็นหนึ่งในวัสดุดังกล่าวที่เหมาะสมอย่างยิ่ง อีกปัจจัยสำคัญคือความเหนียวต่อการแตกร้าว ซึ่งควรสูงกว่า 3 MPa√m เพื่อป้องกันไม่ให้รอยร้าวขยายตัวหลังเกิดความเสียหายจากการกระแทก ตัวอย่างเช่น ฟิวส์ซิลิกา วัสดุชนิดนี้สามารถทำค่าความแข็งได้ประมาณ 550 HV ในการทดสอบความแข็ง ในขณะเดียวกันยังคงมีความเหนียวในระดับที่พอใช้ได้ที่ประมาณ 0.8 MPa√m ทำให้มันทำงานได้ดีมากในสถานที่ เช่น หน้าต่างเครื่องบิน ที่ต้องการทั้งความแข็งแรงและความโปร่งใส และอย่าลืมเรื่องผิวสัมผัส (surface finish) ด้วย เมื่อผู้ผลิตขัดผิวเหล่านี้ให้มีค่าความหยาบต่ำกว่า 1 นาโนเมตร RMS จะช่วยลดการเกิดรอยขีดข่วนลงได้เกือบสามในสี่ เมื่อเทียบกับวิธีการตกแต่งผิวทั่วไป จึงไม่แปลกใจเลยว่าทำไมการบำบัดประเภทนี้จึงถูกใช้อย่างแพร่หลายในงานประสิทธิภาพสูงจำนวนมาก

มาตรฐานวิธีการทดสอบความทนทานทางกลและสิ่งแวดล้อม

เพื่อให้มีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับการใช้งาน ชิ้นส่วนออปติกจะต้องผ่านการทดสอบมาตรฐานที่จำลองสภาวะสุดขั้ว:

• 500 รอบ วงจรความร้อน (-173°C ถึง +125°C)
• แรงกระแทกเชิงกล 100 G
• สัมผัสกับหมอกเกลือเป็นเวลา 200 ชั่วโมง

ชิ้นส่วนที่ผ่านเกณฑ์เหล่านี้ยังคงรักษาความสามารถในการสะท้อนแสงได้ 99.2% หลังจากการจำลองภารกิจเป็นระยะเวลา 10 ปี ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ SuperCam บนรถตรวจสารสำรวจดาวอังคาร Mars Perseverance สามารถทำได้ดีกว่ามาตรฐาน MSL-ICE-023 ของ NASA ด้านความต้านทานอนุภาคฝุ่นถึง 40% ทำให้สามารถดำเนินการได้อย่างต่อเนื่องตลอด 900 โซล (sols) ของพายุฝุ่นบนดาวอังคาร

ออปติกทนทานรุ่นถัดไป: การพัฒนาเมตาออปติกส์และนาโนโฟโตนิกส์

เมตาออปติกส์สำหรับระบบขนาดกะทัดรัด อเนกประสงค์ และมีเสถียรภาพภายใต้สภาพแวดล้อมต่างๆ

ออปติกส์แบบเมตาทำงานโดยใช้พื้นผิวที่มีโครงสร้างนาโนแทนองค์ประกอบการหักเหขนาดใหญ่ที่เราใช้กันมานานหลายปี ซึ่งทำให้สามารถสร้างอุปกรณ์ที่บางพิเศษและทำงานได้หลายอย่างพร้อมกัน การออกแบบด้วยความช่วยเหลือของปัญญาประดิษฐ์ (AI) ทำให้เมทาเซอร์เฟซในปัจจุบันสามารถควบคุมความคลาดเคลื่อนของแสงให้อยู่ต่ำกว่า 0.05 แลมบ์ดาอาร์เอ็มเอส ซึ่งถือว่าน่าประทับใจมาก นอกจากนี้ยังคงความเสถียรแม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงระหว่างลบ 200 องศาเซลเซียส ถึง 300 องศาเซลเซียส โครงสร้างขนาดเล็กเหล่านี้ที่ผลิตจากวัสดุเช่น ซิลิคอนไนไตรด์ หรือ ไทเทเนียมไดออกไซด์ สามารถรวมการควบคุมโพลาไรเซชันและการกรองสเปกตรัมไว้ในชั้นที่บางน้อยกว่าหนึ่งมิลลิเมตร และที่น่าทึ่งไปกว่านั้น ตามรายงานการศึกษาล่าสุดจากห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนด้วยไอพ่น (JPL) ในปี 2023 เมทาออปติกเลนส์ยังคงประสิทธิภาพสูงถึง 98% หลังผ่านการทดสอบวงจรความร้อนมาแล้วหนึ่งพันครั้ง ความทนทานระดับนี้ทำให้มันกลายเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับการประยุกต์ใช้งานจริงในงานสำรวจดวงดาวและในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม

โครงสร้างนาโนฟอโตนิกส์ที่มีความเสถียรทางกลและทางความร้อนเพิ่มขึ้น

ด้านของนาโนโฟโทนิกส์กำลังทำให้ชิ้นส่วนมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ด้วยวัสดุเช่น โบรอนไนไตรด์แบบหกเหลี่ยม (h-BN) ซึ่งสามารถทนต่อแรงดันที่สูงมากได้ถึงประมาณ 18 กิกะพาสคัล ในขณะที่เกือบไม่ขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน การพัฒนาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าโพโตนิกคริสตัลเคฟเวอรีพิเศษสามารถบรรลุค่าปัจจัยคุณภาพทางกลเกินหนึ่งล้านภายใต้สภาวะสุญญากาศ ซึ่งสูงกว่าเรโซเนเตอร์ทั่วไปประมาณสิบเท่า นักวิจัยบางกลุ่มยังได้นำเทคนิคการเรียนรู้เชิงลึกมาประยุกต์ใช้เพื่อวิเคราะห์การกระจายตัวของแรงดึงในนานอบีมคาร์ไบด์ซิลิคอน ผลลัพธ์ที่ได้คือ ปัญหาการแตกร้าวลดลงอย่างมากถึงประมาณสามในสี่ ความก้าวหน้าทั้งหมดนี้หมายความว่าอุปกรณ์ออปติคัลสามารถทนต่อแรงกระแทกได้สูงถึง 500g และยังคงทำงานได้ภายใต้ลำแสงเลเซอร์ที่เข้มข้นต่อเนื่องที่ระดับ 40 วัตต์ต่อตารางเซนติเมตร สมรรถนะในระดับนี้สอดคล้องกับมาตรฐาน MIL-STD-810H ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ทางทหารและสภาพแวดล้อมที่รุนแรงอื่น ๆ ที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงสุด

การประยุกต์ใช้งานออพติกส์ที่ทนทานในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว

รถแล่นอัตโนมัติบนดาวอังคาร: การอยู่รอดท่ามกลางฝุ่น รังสี และช่วงอุณหภูมิสุดขั้ว

ยานสำรวจเพอร์ severance ขององค์การนาซาจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ออพติกส์ที่แข็งแรงมากเพียงแค่เพื่อให้อยู่รอดบนดาวอังคาร ซึ่งถือเป็นหนึ่งในสถานที่เลวร้ายที่สุดสำหรับเครื่องจักรในระบบสุริยะ ระบบกล้อง Mastcam-Z มีชั้นเคลือบที่ทำจาก HfO2 ซึ่งทนต่อรังสีได้ดี พลาสพร้อมเลนส์แซฟไฟร์ที่ปิดผนึกอย่างสนิทเพื่อป้องกันไม่ให้ฝุ่นเข้าไปภายใน นอกจากนี้ยังสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสุดขั้ว ตั้งแต่ประมาณลบ 130 องศาเซลเซียส จนถึง 30 องศา โดยไม่เกิดการบิดเบี้ยวหรือเสื่อมสภาพ สิ่งปรับปรุงเหล่านี้ทำให้กล้องมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าภารกิจก่อนๆ ถึงประมาณสี่เท่า ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาทางธรณีวิทยาอย่างละเอียดตลอดฤดูกาลต่างๆ บนดาวอังคาร แทนที่จะต้องเร่งรีบทำการสังเกตก่อนที่อุปกรณ์จะเสียหาย

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์: มาตรฐานใหม่ด้านวิศวกรรมออปติกที่เน้นความทนทานยาวนาน

กระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ทำจากแผ่นเบริลเลียมเคลือบทองคำ และยึดติดกันด้วยวัสดุที่เรียกว่า ULE glass แม้จะต้องเผชิญกับรังสีคอสมิกและอุณหภูมิที่เย็นจัดในอวกาศ แต่มันยังคงรักษารูปร่างได้อย่างแม่นยำถึงระดับรายละเอียดที่เล็กที่สุด แม้หลังจากโคจรอยู่ในอวกาศมากกว่าสองปี ฝุ่นผงหรืออนุภาคขนาดเล็กจากดาวตกที่พุ่งชนกระจกนี้ ก็ไม่ได้ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวมากนัก — โดยมีความผิดเพี้ยนไม่ถึง 12 นาโนเมตรทั่วทั้งพื้นผิวกระจก ซึ่งถือว่าดีมากเมื่อพิจารณาถึงความไวของเครื่องมือประเภทนี้ ด้วยความทนทานที่น่าทึ่งนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถสังเกตการณ์จักรวาลได้ลึกกว่าที่เคยเป็นมาโดยใช้แสงในช่วงอินฟราเรด และดูเหมือนว่ากล้องโทรทรรศน์นี้อาจมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าที่คาดไว้ตั้งแต่เริ่มสร้างบนโลก

การประยุกต์ใช้บนโลก: ออปติกที่ทนต่อรังสีในระบบพลังงานนิวเคลียร์และระบบป้องกันประเทศ

เมื่อพูดถึงการตรวจสอบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ อุปกรณ์ออปติกจากซิลิกาที่ผสมไซโคนีอัมสามารถทนต่อรังสีได้สูงถึงประมาณ 1 ล้านกรี (Gy) ก่อนที่จะเริ่มมืด ซึ่งทำให้มีความสามารถในการต้านทานความเสียหายได้ดีกว่ากระจกธรรมดาทั่วไปในปัจจุบันประมาณ 80 เท่า การทดสอบที่ดำเนินการตลอดปี 2024 แสดงให้เห็นว่าวัสดุเหล่านี้ยังคงรักษาระดับการส่งผ่านแสงได้ประมาณ 92 เปอร์เซ็นต์ แม้จะอยู่ภายใต้สภาวะของเครื่องปฏิกรณ์ CANDU เป็นเวลา 5,000 ชั่วโมง อุตสาหกรรมจึงได้นำอุปกรณ์ออปติกพิเศษเหล่านี้มาใช้เป็นส่วนประกอบหลักในระบบวัดฟลักซ์นิวตรอนแบบเรียลไทม์ที่พบในเครื่องปฏิกรณ์รุ่นใหม่ การรักษาระบบสัญญาณให้ชัดเจนจากการวัดค่าเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีความสำคัญต่อการดำเนินงานที่ราบรื่นเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในการรับประกันความปลอดภัยโดยรวมของโรงไฟฟ้าในทุกพารามิเตอร์การปฏิบัติงาน

คำถามที่พบบ่อย

วัสดุออปติกที่มีความคงตัวทางความร้อนคืออะไร

วัสดุออปติคอลที่มีความเสถียรทางความร้อนได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษางานประสิทธิภาพไว้แม้จะเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรุนแรง โดยป้องกันการบิดเบี้ยวและการเสื่อมสภาพ

ทำไมกระจกเซโรดูร์และยูแอลอีจึงมีความสำคัญในระบบออปติคอล?

กระจกเซโรดูร์และยูแอลอีมีอัตราการขยายตัวจากความร้อนต่ำมาก ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องรักษาระดับการจัดแนวและความแม่นยำอย่างสูง เช่น การถ่ายภาพด้วยดาวเทียมและการผลิตชิป

ซิลิคอนคาร์ไบด์ช่วยอย่างไรในแอปพลิเคชันที่มีสภาพแวดล้อมรุนแรง?

ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นที่รู้จักในด้านการนำความร้อนได้ดีเยี่ยมและความทนทานในสภาวะอุณหภูมิสูงและสภาวะที่มีรังสี ทำให้เป็นตัวเลือกที่นิยมในการปฏิบัติภารกิจในอวกาศและการใช้งานในอุตสาหกรรม

การเคลือบผิวมีบทบาทอย่างไรต่อความทนทานของระบบออปติคอล?

การเคลือบแบบไดอิเล็กทริกอนินทรีย์ เช่น HfO2, Al2O3 และ SiO2 ช่วยปกป้องระบบออปติคอลจากรังสีและสภาพแวดล้อมที่ก่อให้เกิดการสึกหรอ เพิ่มอายุการใช้งานและความสามารถในการทำงาน