Germanium

Material
Ge

 

Germanium ist das bevorzugte Linsen- und Fenstermaterial für Hochleistungsinfrafrotbildgebungssysteme im Wellenlängenbereich von 8-12 µm. Es ist ein hochbrechendes Material, das zur Herstellung von ATR-Prismen (Attenuated Total Reflection) für die Spektroskopie verwendet wird. Sein hoher Brechungsindex macht Ge ideal für Bildgebungssysteme mit niedriger Leistung aufgrund seiner geringen Oberflächenkrümmung.

 

Germanium wird durch Czochralski-Ziehtechniken gezüchtet und ist relativ teuer. Der Brechungsindex ändert sich stark mit der Temperatur and das Material wird daher schon bei Temperaturen etwas über 293K transparent.

 

Die chromatische Aberration ist klein und benötigt oft keine Korrektur. Germanium das gesamte thermische Band von 8-14 µm ab und wird in Linsensystemen für thermische Bildgebung verwendet.  Auch kann es mit Diamant AR-beschichtet werden, die dann eine extrem robuste Frontoptik bilden. Seine Transmissionsverhalten ist sehr temperaturempfindlich, sodass das Material bei 100°C durchsichtig wird. Die Umwelt bereitet keine Probleme, da Germanium inaktiv, mechanisch robust und ziemlich hart ist.

Eigenschaften
Optische Eigenschaften
Transmissionsbereich in µm @10% Min. 1,8 - 24
Transmissionsbereich in µm @50% Min. -
Brechungsindex @633nm 4,10417
(4,0026 @11µm)
Reflexionsverluste in % an 1 Oberfläche 36,04 @10µm
Reflexionsverluste in % an 2 Oberflächen 53 @10,6µm
dn/dT in 1/K 396 · 10-6
Physikalische Eigenschaften
Dichte in g/cm³ 5,327
Schmelzpunkt in °C 938,25
Spezifische Wärmekapazität in J/(kg · K) 310
Thermische Leitfähigkeit in W/(m · K) 58,61
Thermische Ausdehnung in 1/K 5,9 · 10-6 @293K
Dielektische Konstante 16,6
Wasserlöslichkeit in g/100g unlöslich
Mohs-Härte 6
Knoop-Härte in kg/mm² 800
Materialtyp Einkristall, synthetisch
Kristalltype kubisch flächenzentriert, Diamantstruktur
Kristallstruktur Fd3m
Gitterkonstante in Å a = 5,62
ElastizitätsKonstanten in GPa C11 = 129
C12 = 48,3
C44 = 67,1
Elastizitätsmodul (E) in GPa 102,7
Schubmodul (G) in GPa 67
Kompressionsmodul (K) in GPa 77,2
Biegefestigkeit in MPa 110
Dehnungsgrenze in MPa 8926
Poissonzahl 0,2
Spektrale Eigenschaften