六氟化硫氣體探測儀窄帶濾光片

六氟化硫（化學式：SF?）是一種人工合成的無色、無味、無毒且極為惰性的氣體，因其有極好絕緣和滅弧性能廣泛用于電力系統中。當然，六氟化硫也具有極強的溫室效應，其全球變暖潛值（global warming potential，GWP）是二氧化碳的上千倍；，同時六氟化硫在強烈電弧作用下會產生一些硫的低氟化合物，在空氣中會與水和氧氣發生反應，產生劇毒氣體。因此需要對六氟化硫的泄露進行嚴格的檢測，防止對環境造成嚴重危害。

電力行業規定了對相關設備進行六氟化硫氣體的泄露檢測?；诓罘治諜z測技術的非色散紅外（non-dispersive infra-red, NDIR）氣體傳感器，由于其具有較好的檢測能力和較低的價格，得到了較為廣泛的應用。其中，紅外濾光片是紅外氣體傳感器的核心元件。

因而對于開發中遠紅外濾光片的研發意義重大。早期的紅外濾光片研究主要用于航空航天及國防領域，且重點關注濾光片性能，較少研究關注成本因素，與常規的測溫和紅外成像等寬帶通濾光片不同的是，氣體檢測均為窄帶，其市場潛力巨大。因此研制性價比較高的10.56 μm窄帶濾光片尤其重要。

六氟化硫氣體探測窄帶濾光片是一種在特定波段允許光信號通過，而偏離這個波段以外的兩側光信號被阻止的光學元件。它在六氟化硫氣體探測中起著關鍵作用，主要用于提高氣體探測的精度和靈敏度。

一、設計目標

六氟化硫氣體在中紅外波段具有指紋光譜，特別是10.56 μm和16.27 μm波長處具有兩個特有的吸收峰。其中，10.56 μm波長的吸收峰較強且帶寬較窄，因此成為窄帶濾光片設計的重點。設計目標通常包括：

中心波長：10560±60 nm（或接近此值）

透射帶寬：較窄，如180±50 nm

峰值透射率：大于75%

截止區透射率：在1.5～10.2 μm和10.9～18 μm范圍內，最大透射率小于1%。

二、材料選擇

基板材料：通常選擇雙面拋光的光學級直拉單晶硅片作為基板，因為它在紅外波段具有穩定的折射率和良好的加工性能。

鍍膜材料：高折射率材料常用高純鍺（Ge），低折射率材料常用硫化鋅（ZnS）。這兩種材料在紅外波段具有較好的應力匹配和膜層牢固度。

三、結構設計

窄帶濾光片的設計常采用F-P結構或多半波結構，這些結構在制備過程中有利于中心波長和波形的調整。具體設計時，會根據目標波長和帶寬要求，通過理論建模和仿真優化，確定合適的膜系結構和膜層厚度。

四、性能指標

中心波長：確保濾光片的中心波長與目標氣體吸收峰匹配，以提高探測靈敏度。

帶寬：較窄的帶寬有助于減少背景噪聲的干擾，提高探測精度。

峰值透射率：高透射率可以提高信號的強度，從而提高探測系統的信噪比。

截止深度：在截止區內，濾光片應盡可能阻止光信號的通過，以降低背景噪聲和干擾。

五、應用領域

六氟化硫氣體探測窄帶濾光片廣泛應用于電力、化工、環保等領域，特別是在高壓電氣設備（如GIS、GIL等）中六氟化硫氣體的泄漏監測方面。它可以幫助及時發現和處理氣體泄漏問題，保障設備和人員的安全。