关于红外隐身材料的分析
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红外透波材料的研究发展
红外透波材料的研究发展 摘要：红外透波材料是指对红外线透过率高的材料，是红外技术的应用基础之一。本文介绍了几类常用红外透过材料的基本性质，简述了其制备技术及发展现状，并讨论了各自存在问题，并对红外透波材料未来发展进行了展望。 关键词：红外透波材料；玻璃；晶体；陶瓷；制备技术 1引言 目前，红外技术与激光技术并驾齐驱，在军事上占有举足轻重的地位。红外成像、红外侦察、红外跟踪、红外制导、红外预警、红外对抗等在现代和未来战争中都是很重要的战术和战略手段。在二十世纪70年代以后，军事红外技术又逐步向民用部门转化。标志红外技术最新成就的红外热成像技术，与雷达、电视一起构成当代三大传感系统，尤其是焦平面列阵技术的采用，将使发展成可与眼睛相媲美的凝视系统。而红外透波材料是红外热成像系统的光学元件的重要材料。红外透波材料不但要求具有高性能、小体积，还要造价低。高性能主要包括：结构完整、组分均匀以免发生散射，在测量波段内具有高红外透射率；热稳定性好，透射比和折射率不应随温度变化而变化；载流子寿命长，不宜潮解，耐酸碱腐蚀性好；力学性能优良，可以承受高运动的速压载荷等。 2 红外透波材料的特征值 透过率 一般透过率要求在50%以上，同时要求透过率的频率范围要宽。红外透波材料的透射短波限，对于纯晶体，决定于其电子从价带跃迁到导带的吸收，即其禁带宽度。透射长波限决定于声子吸收，和晶格结构及平均原子量有关。 折射率和色散 不同材料用途不同，对折射率的要求也不相同。对于窗口和整流罩的材料要求折射率低，以减少反射损失。对于透镜、棱镜、红外光学系统要求尽量高的折射率。 发射率 对红外透波材料的发射率要求尽量低，以免增加红外系统的目标特征，特别是军用系统易暴露。 其他 和选择其他光学材料一样，都要注意其力学、化学、物理性质，要求温度稳定性好，对水、气稳定，力学性质主要有弹性模量、扭转刚度、泊松比、拉伸强度和硬度。物理性质包括熔点、热导率、膨胀系数及可成型性。此外要强调的物性是材料的热导率要高，特别是用于高速飞行器的时候。 3 红外透波材料的种类 玻璃 玻璃的光学均匀性好，易于加工成型，价格便宜。缺点是透过波长较短，使用温度低于500℃。目前研究的红外透波玻璃材料主要有：氧化物红外玻璃、硫系玻璃和氟化物玻璃。
电磁波隐身技术的研究
电磁散射与隐身技术导论 课程大作业报告 学院：电子工程学院 专业：电磁场与无线技术 班级： 021061 学号： 02106020 姓名：赖贤军 电子邮件： 92065436@https://www.360docs.net/doc/fc16389573.html, 日期： 2013 年 06 月 成绩： 指导教师：姜文
电磁波隐身技术的研究 隐形技术（stealth technology）俗称隐身技术，精确的术语应该是“低可探测技术”（low-observable technology）。即通过研究利用各种不同的技术手法来改变己方目标的可探测性信息特征，最大程度地降低被对方探测系统发现的概率，使己方目标以及己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到。1.隐身技术及其历史背景 现代无线电技术和雷达探测系统的迅速发展极大地提高了战争中的搜索、跟踪目标的能力，传统的作战武器所受到的威胁愈来愈严重。隐身技术作为提高武器系统生存、突防以及纵深打击能力的有效手段已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中最为重要、最为有效的突防战术技术手段并受到世界各国的高度重视。隐身技术(又称目标特征信号控制技术)是通过控制武器系统的信号特征使其难以被发现、识别和跟踪打击的技术。它是针对探测技术而言的，在兵器研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击的专门技术。简言之隐身就是使敌方的各种探测系统(如雷达等)发现不了我方的飞机，无法实施拦截和攻击。早在第二次世界大战期间，美国便开始使用隐身技术以减少飞机被敌方雷达发现的概率。当前电磁波隐身的研究重点是雷达隐身技术和红外隐身技术。由于在未来战争中雷达仍将是探测目标的最可靠手段，因此隐身技术研究以目标的雷达特征信号控制为重点，同时展开红外、声、视频等其它特征信号控制的研究工作，最后向多功能、高性能的隐身方向发展。 2.隐身技术的工作原理 隐身技术的主要就是反雷达探测。雷达是一种利用无线电波发现目标并测定其他位置的装置。雷达的问世使人类的探测技术和能力跨上了新的台阶，同时也向反探测技术提出了新的挑战。人们为了提高目标反雷达探测能力不懈地奋斗了几十年，终于探索到一条新的隐身途径。与早期的隐身术——伪装术相比，今天的隐身技术已起了根本变化，有了质的飞跃。下面从反雷达探测和反红外、热 探测两个方面简单介绍隐身技术的一些工作原理与隐身性能。 1)反雷达探测开始隐身技术的一项主要工作是提高反雷达探测的能力：也
红外隐身原理及其应用技术
课程（论文）题目：红外隐身原理及其应用技术 内容： 1 背景 光电隐身技术可分为可见光隐身、红外隐身和激光隐身三大类。光电隐身起源于可见光隐身，成熟于红外隐身，发展于激光隐身。而现代红外隐身技术经历了探索时期(2 0世纪60年代以前)、技术全面发展时期(20世纪60～70 年代)和应用时期(20世纪80年代至今)。红外隐身技术于20世纪70年代末基本完成了基础研究和先期开发工作，并取得了突破性进展，已由基础理论研究阶段进入实用阶段。从20世纪80年代开始，国外陆海空三军研制的新式武器已经广泛采用了红外隐身技术。 红外隐身技术通过降低或改变目标的红外辐射特征，实现对目标的低可探测性。这可通过改进结构设计和应用红外物理原理来衰减、吸收目标的红外辐射能量，使红外探测设备难以探测到目标。 2 红外隐身原理 概述 从红外物理学可知, 物体红外辐射能量由斯蒂芬-玻耳兹曼定律决定： 式中W——物体的总辐射出射度; σ——玻耳兹曼常数； ε——物体的发射率； T——物体的绝对温度。 温度相同的物体，由于发射率的不同，在红外探测器上会显示出不同的红外图像。鉴于一般军事目标的辐射都强于背景，所以采用低发射率的涂料可显著降低目标的红外辐射能量。另一方面，为降低目标表面的温度，红外伪装涂料在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力，以使目标表面的温度尽可能接近背景的温度，从而降低目标和背景的辐射对比度，减小目标的被探测概率。 红外侦察系统能探测目标的最大距离R为： 式中J——目标的辐射强度； ——大气透过率； N A——光学系统的数值孔径； ——探测器的探测率； ω——瞬时视场； ——系统带宽； ——信号电平； ——噪声电平。 红外隐身的主要目的是减少公式中第一项的各项取值,也就是说,目标的红外隐身应包括三方面内容,一是改变目标的红外辐射特性,即改变目标表面的发射率;二是降低目标的红外辐射强度,即通常所说的热抑制技术;三是调节红外辐射的传播途径(包括光谱转换技术)。 改变目标红外辐射特性采用的技术 (1) 改变红外辐射波段改变红外辐射波段,一是使目标的红外辐射波段处于红外探测器的响
红外光学材料大全
红外光学材料 1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料 CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。是高功率CO2激光光学元件的首选材料。由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。 CVD ZINC SELENIDE Transmission Wavelength in Micrometers (t=8mm) 光学性质： 透过波长范围0.5μm---22μm 折射率不均匀性（Δn/n）<3×10- 吸收系数（1/cm） 5.0×10-3@1300nm 7.0×10-4@2700nm 4.0×10-4@3800nm 4.0×10-4@5250nm 5.0×10-4@10600nm 热光系数dn/dT(1/k,298—358k) 1.07×10-
折射率n随波长的变化（20℃） 理化性质： 激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs） 2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料
CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。 透过率曲线： CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌) Wavelength in Micrometer (t =6mm) CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌） Wavelength in Micrometers (t=9.4mm) CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌 密度(g . cm-3 @ 298k) 4.09 4.09 电阻率(Ω. Cm) ~1012~101.3
隐身技术现状及发展趋势
隐身技术现状及发展趋势 摘要：介绍了隐身技术的重要性以及各种各样的隐身技术的原理及方法，对未来隐身技术的发展做了一些较为深入的探讨和详细大胆的预测，并就隐身技术做出一些总结。 一、隐身技术的概述 自1989年美国入侵巴拿马时首次使用F2117隐身战斗机后,隐身技术日益引起世界各国军界的高度重视。在海湾战争中，各种隐身兵器的精彩表演,尤其是F2117又一次的不凡战绩，令世界各强国对隐身技术刮目相看。海湾战争后，美、俄等军事强国都加强了对隐身技术的研究，隐身技术因此也获得了长足的发展,被广泛应用于各种武器装备，如隐身战斗机、隐身轰炸机、隐身舰船、隐身导弹等。 随着现代科学技术的不断发展，针对飞行器、舰船等作战装备的探测技术日益完善。现在，各个军事强国在本土都有强大的雷达网，空中有预警机，在太空还有战略预警系统。这些系统通过链路构成一张强大的预警网络，对飞机，舰船甚至是导弹的生存都构成了严重的威胁。所以，武器装备的隐身性能已经成为考量整体战斗力的重要指标。具有隐身性的装备，既拥有了在战场上赖以生存的法宝，又使得自己在进攻中处于主动的一方，加大了攻击的突然性。在讲究快速反应的现代战场，隐身技术已经成
为决定战争胜负的关键因素。 隐身技术按照战斗平台分，可以分为飞行器隐身，舰船隐身，导弹隐身。 按照隐身的方式手段主要为雷达隐身，并辅之以红外、光学和声波隐身，其中雷达隐身是现代隐身技术的重中之重。红外隐身在导弹突防中应用较为广泛。而随着反潜技术的发展，潜艇的声波隐身则是至关重要的一环。 二、雷达隐身技术的关键 若用一句话概括雷达隐身技术，就是采取各种手段减小装备的雷达散射截面（Radar Cross Section，一下简称RCS）。所谓目标的雷达散射截面RCS，就是定量表征目标散射强弱的物理量。目标的雷达散射截面RCS，越小，雷达接收能量越小，因而使敌方侦察雷达难于对己方目标作出正确的判断，从而达到隐形目的。 RCS不是目标的几何截面积，而是一个与目标产生同等回波的金属圆球的等效截面积，几何截面积、材质和形状对雷达的反射率和反射的方向性都对雷达截面积有影响，所以雷达反射面积可以比几何截面积大，也可以比几何截面积小，就好像在黑夜里手电照射下，一块小镜子可以远比一个蒙面黑衣大汉显眼。作为参照，美国的F-15 的RCS为405 平方米，B-1B 为1.02 平方米，SR-71 为0.014 平方米，F-22 为0.0065 平方米，F-117 为
最新隐形材料的原理及其应用
隐形材料 定义： 旨在降低武器装备的雷达、红外、可见光或声波等可探测信号特征、使之难以被探测、识别、跟踪或攻击的一种特殊用途材料。 所属学科： 航空科技（一级学科）；航空材料（二级学科） 简介：隐身材料是隐身技术的重要组成部分，在装备外形不能改变的前提下，隐身材料（stealth material）是实现隐身技术的物质基础。武器系统采用隐身材料可以降低被探测率，提高自身的生存率，增加攻击性，获得最直接的军事效益。因此隐身材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、箭弹上应用，将成为国防高技术的重要组成部分。对于地面武器装备，主要防止空中雷达或红外设备探测、雷达制导武器和激光制导炸弹的攻击；对于作战飞机，主要防止空中预警机雷达、机载火控雷达和红外设备的探测，主动和半主动雷达、空对空导弹和红外格斗导弹的攻击。 浅谈隐形材料 隐身材料按频谱可分为声、雷达、红外、可见光、激光隐身材料。按材料用途可分为隐身涂层材料和隐身结构材料。这里便着重介绍几类重要的隐身材料。 雷达隐身涂料技术：为了减少雷达截面，常用的隐身技术途径有三类：即外形设计技术、吸收材料技术和加载对消技术。 下面主要介绍相关的雷达隐身涂料技术： 涂敷型吸波涂料：实质上是一种高分子复合涂料。它是以高分子溶液或乳液为基料，及波刘和其它附加成分分散加入其中而制成。如美国研制的系列铁氧体吸波涂料，主要成分是俚镉、镍镉和锂锌铁氧体，它在厘米波段到分米波段，可使雷达波反射衰减达20DB。因此，研制开发“轻、薄、宽”的吸波涂料是今后主要发展方向。（例如B-2战略隐形轰炸机上就是用了一种基于环氧树脂的“先进高频材料”隐身涂料）目前国外
红外光学玻璃与红外晶体材料光学特性
一、红外光学玻璃与红外晶体材料光学特性： 1.晶体材料 晶体材料包括离子晶体与半导体晶体离子晶体包括碱卤化合物晶体, 碱土—卤族化合物晶体及氧化物及某些无机盐晶体。半导体晶体包括Ⅳ族单元素晶体、Ⅲ～Ⅴ族化合物和Ⅱ～Ⅵ族化合物晶体等。离子型晶体通常具有较高的透过率, 同时有较低的折射率, 因而反射损失小, 一般不需镀增透膜, 同时离子型晶体光学性能受温度影响也小于非离子型 晶体。半导体晶体属于共价晶体或某种离子耦合的共价键晶体。晶体的特点是其物理和化学特性及使用特性的多样性。晶体的折射率及色散度变化围比其它类型材料丰富得多。可以满足不同应用的需要, 有一些晶体还具备光电、磁光、声光等效应, 可以用作探测器材料。[1] 按部晶体结构晶体材料可分为单晶体和多晶体 ①单晶体材料 表1.1 几种常用红外晶体材料[1] 名称化学组成透射长波限/ μm 折射率/4.3μ m 硬度/克氏密度/(g·cm-3)溶解度 /(g·L-3)H2O 金刚石C30 2.48820 3.51不溶锗Ge25 4.02800 5.33不溶硅Si15 3.421150 2.33不溶石英晶体SiO2 4.5 1.46740 2.2不溶兰宝石Al2O3 5.5 1.681370 3.98不溶氟化锂LiF8.0 1.34110 2.600.27氟化镁MgF28.0 1.35576 3.18不溶氟化钡BaF213.5 1.4582 4.890.17氟化钙CaF210.0 1.41158 3.180.002溴化铊TLBr34 2.35127.560.05金红石TiO2 6.0 2.45880 4.26不溶砷化镓GaAs18 3.34(8μm)750 5.31不溶氯化钠NaCl25 1.5217 2.1635 硒化锌ZnSe22 2.4150 5.27不溶锑化铟InSb16 3.99223 5.78不溶硫化锌ZnS15 2.25354 4.09不溶KRS-5TLBr-TLI45 2.38407.370.02 KRS-6TLBr-TLCl30 2.19357.190.01 ②多晶体材料
雷达隐身材料的发展
雷达隐身材料的发展 165811008 王悦 1.1 隐身技术的概念 随着现代各种光电磁探测技术的迅猛发展，传统的作战武器所受到的威胁越来越严重。隐身技术作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段，已经成为海、陆、空立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段，在现代化信息战中的重要性也与日俱增，成为提高武器装备生存能力、突防能力和作战效能的关键技术，日益引起世界各国的普遍重视。在美国，隐身技术被列为国防三大高技术之一。所以，第二次世界大战结束以后，隐身技术作为重大军事技术得到了广泛的重视和研究。战后的美、苏、英、法等世界军事强国都投入了巨额的经费进行研究，并且取得了相当大的进展。可以说，隐身以及反隐身技术的发展程度如何，已成为未来打赢高科技条件下的局部战争的至关重要的因素之一。 隐身技术又称目标特征控制或低可探测技术，它主要是通过改变或抑制目标的信号特征，使其难以被发现、识别、跟踪和攻击的技术。隐身技术的定义可分为广义定义和狭义定义。 广义定义：通过改变目标的外部结构（结构隐身）或在表面进行涂装处理（涂层隐身），或在其外部加覆盖物，或示假目标，达到降低目标可探测性的技术，均可称为隐身技术。 狭义定义：通过改变目标外部结构或在其表面进行涂层处理，改变目标的辐射特征及对电磁波的反射性能，降低目标与环境的辐射反差或光谱反射差异，从而令目标的可探测性大为降低，在一定的范围内可达到“隐身”的效果。 简而言之，依据内在伪装的概念，显著减小目标自身的各种暴露特征，令对方侦测系统难以发现或者令其探测效果降低的综合技术，即可称为隐身技术。 1.2隐身技术的起源 隐身技术的起源最早来自于动物的启示。动物的隐身或伪装很早就引起了人们的注意。如斑马身上的深色的条文与浅色的皮毛明显对立，近距离观察易产生错觉。变色龙生活在非洲的一些地方及马达加斯加岛，其身体的颜色可随环境而
雷达与红外兼容隐身材料的研究及进展
雷达与红外兼容隐身材料的研究及进展 哈恩华,黄大庆,王智勇,何 山,丁鹤雁 (北京航空材料研究院,北京100095) 摘要 雷达与红外兼容隐身材料在军事领域具有广阔的应用前景。综述了对雷达与红外兼容隐身材料的研究状况及应用,详细分析了粘结剂对材料隐身性能的影响以及半导体填料对实现雷达与红外兼容隐身的可能性。 关键词 雷达与红外兼容隐身材料 粘结剂 掺杂半导体 Development in Radar Absorbing Materials with Infrared Camouflage H A Enhua,HU ANG Daqing,WANG Zhiyong,HE Shan,DING Heyan (Beijing Institut e o f A eronautical M aterials,Beijing100095) Abstract R radar absorbing materials w ith infr ared camouflag e w ill hav e bro ad applicat ion pro spect in many militar y fields.I n this paper,the present research situat ion and applicatio ns o f these ty pes o f stealth mater ials ar e re v iew ed.T he effect of binder o n camouflage pr operties is ana lyzed theor etically.T he possibility o f doped semiconductor materia ls being tailor ed to radar and infr ared camo uf lag e is also discussed. Key words r adar&infr ared stealth materials,binder,doped semico nducto r 0 前言 随着现代军事侦察技术的发展,对隐身技术的要求也越来越高,单一频段隐身技术已远不能满足现代战争需求,未来隐身材料必须具有宽频特性。目前雷达在各种探测器中仍占主导地位,而红外技术在侦察、捕获目标和制导技术方面也已得到广泛的应用,因此,雷达和红外隐身的兼容性将是今后研究的主要方向之一。 雷达隐身是通过减弱、抑制、吸收、偏转雷达回波强度,降低雷达散射截面积,使其在一定范围内难以被敌方雷达识别和发现的技术。根据雷达系统工作原理,雷达最大探测距离R max 为[1]: R m ax=[P t G t2 2 /(4 )3P min]1/4(1)式中:P t为雷达发射功率,G t为发射天线的最大增益, 为雷达工作波长, 为被探测目标的雷达散射截面积,P min为雷达接收机最小可检测信号功率。雷达吸波材料是雷达隐身技术中十分关键的技术之一。通过雷达吸波材料可以将入射电磁波能量转换成热能或产生干涉从而吸收衰减入射电磁波来降低目标的雷达散射截面积。 鉴于一般情况下目标的红外辐射强度都高于环境背景,红外隐身的目的主要就是降低目标红外辐射强度。公式(2)给出了点源红外探测系统能探测目标的最大距离R max与目标辐射强度的关系[2]。 R max=(J )1/2[ /2(N A)D*]1/2 [1/( f)1/2(V s/V n)]1/2(2)式中:J为目标的辐射强度, 为大气透过率,N A为光学系统的数值孔径,D*为探测器的探测率, 为瞬时视场, f为系统带宽,V s为信号电平,V n为噪声电平。而目标的辐射强度J正比于目标的辐射出射度M(M= T4, 为物体的发射率; 为玻耳兹曼常数;T为物体的绝对温度)。因此,红外隐身材料一是通过改变目标的红外辐射特性来降低目标表面发射率;二是通过在可见光和近红外具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力来降低目标表面的温度,以降低目标辐射强度,从而减小目标的被探测概率。 由于雷达吸波材料与红外隐身材料的隐身机理不同,使得它们的性能要求相互制约。雷达吸波材料要求高吸收率,低反射率;而红外隐身材料要求低吸收率,高反射率。要使同一种材料同时满足以上两种要求,实现起来有相当的困难。近年来,国内外科研人员一直在致力于解决这个难题。本文中我们对这一领域的研究及应用状况进行了综述,并着重分析了粘结剂对红外隐身性能的影响以及掺杂半导体填料满足雷达与红外兼容隐身的可能性。 1 研究状况及应用 雷达波与红外兼容主要包括毫米波与红外兼容和厘米波与红外兼容。毫米波与红外兼容隐身材料主要用于导弹和地面武器装备的隐身;厘米波和红外兼容隐身材料主要用于军用飞行器的隐身。实现雷达和红外兼容目前有两条技术途径:一是研制一种雷达波高吸收、热红外低辐射的隐身材料;二是分别研制高性能雷达波吸收和热红外低辐射材料,然后通过结构设计将其复合起来,复合后其雷达波吸收性能和热红外低辐射性能仍能保持不变或变化不大[3]。 国内有多家单位在开展毫米波和红外兼容隐身材料的研究。王智勇等[4]在毫米波吸波材料上涂覆一层红外涂料,在一定的厚度范围内,可以同时兼顾两种性能,且雷达波吸收性能基本不变。研究表明,涂层的厚度对谐振点吸收率及吸收频宽的影响是完全一致的。只是随红外涂层厚度的增加,谐振峰向低频平移,同时也能保证原涂层的红外辐射性能不变,如图1所示。谢国华等[5]用红外低发射率涂料与吸波材料料复合制成双层材料,外层是红外低发射率涂料,其发射率范围为0.23~ 0.54,内层吸波材料分别用涂覆型吸波材料(发射率为0.81)或 325 雷达与红外兼容隐身材料的研究及进展/哈恩华等 哈恩华:男,1974年生,硕士,工程师,主要从事隐身材料研究 T el:010 ******** E mail:haenhua@https://www.360docs.net/doc/fc16389573.html,
常见光学材料简介
常见光学材料简介 透镜是光学实验中的主要元件之一，可采用多种不同的光学材料制成，用于光束的准直、聚焦、成像。Newport提供的各种球面和非球面透镜，主要制作材料有BK7玻璃、紫外级熔融石英（UVFS）、红外级氟化钙（CaF2）、氟化镁（MgF2），以及硒化锌（ZnSe）。在从可见光到近红外小于2.1μm的光谱范围内，BK7玻璃具有良好的性能，且价格适中。在紫外区域一直到195nm，紫外级熔融石英是一种非常好的选择。在可见光到近红外2.1μm范围内，熔融石英具有比BK7玻璃更高的透射率，更好的均匀度以及更低的热膨胀系数。氟化钙和氟化镁则适用于深紫外或红外应用。 本文将对这些常见光学材料的性质和应用进行介绍，并列出了一些基本的材料参数，如折射率、透射率、反射率、Abbe数、热膨胀系数、传导率、热容量、密度、Knoop硬度，及杨氏模量。 BK7玻璃 BK7是一种常见的硼硅酸盐冕玻璃，广泛用作可见光和近红外区域的光学材料。它的高均匀度，低气泡和杂质含量，以及简单的生产和加工工艺，使它成为制作透射性光学元件的良好选择。BK7的硬度也比较高，可以防止划伤。透射光谱范围380-2100nm。但是它具有较高的热膨胀系数，不适合用在环境温度多变的应用中。 UV Grade Fused Silica(UVFS) 紫外级熔融石英 紫外级熔融石英是一种合成的无定型熔融石英材料，具有极高的纯度。这种非晶的石英玻璃具有很低的热膨胀系数，良好的光学性能，以及高紫外透过率，可以透射直到195nm的紫外光。它的透射性和均匀度均优于晶体形态的石英，且没有石英晶体的那些取向性和热不稳定性等问题。由于它的高激光损伤阈值，熔融石英常用于高功率激光的应用中。它的光谱透射范围可以达到2.1μm，且具有良好的折射率均匀性和极低的杂质含量。常见应用包括透射性和折射性的光学元件，尤其是对激光损伤阈值要求较高的应用。 CaF2 氟化钙 氟化钙是一种具有简单立方晶格结构的晶体材料，采用真空Stockbarger技术生长制备。它在真空紫外波段到红外波段都具有良好的透射性。这种宽光谱透射特性，加上它没有双折射性质，使它成为紫外到红外宽光谱应用理想选择。氟化钙在0.25-7μm内的透射率在90%以上，并具有较高的激光损伤阈值，常用于制作准分子激光的光学元件。红外级氟化钙通常采用自然界中可见的萤石生长而成，成本低廉。但氟化钙具有较大的热膨胀系数，热稳定性很差，要避免使用在高温环境中。氟化钙的折射率比较低，因此通常不需要在表面镀增透膜。 MgF2 氟化镁 氟化镁是一种具有正双折射性质的晶体，可采用Stockbarger技术生长，同样在真空紫外波段到红外波段具有良好的透射。通常在切割时使它的c轴与光轴方向平行，以降低双折射性质。氟化镁是另一种深紫外到红外的光学材料选择，透射范围0.15-6.5μm。另外，它可用
雷达隐身材料
雷达隐身材料 摘要：隐身技术是指为减少航空器受雷达、红外、光电、声音与目视等探测的特征而采用的专门技术。目前，最受重视且发展较快的隐身技术是雷达隐身技术。外形设计对隐身飞行器隐身性能的贡献只占2/3，另外1/3将由飞行器的隐身材料贡献，它可以降低被探测率，提高自身的生存率，是隐身技术的重要组成部分。因此隐身材料的发展与飞行器隐身性能的发展有着密不可分的联系。 关键词：雷达吸波；红外隐身；纳米复合隐身 隐身材料是隐身技术的重要组成部分，在装备外形不能改变的前提下，隐身材料（stealth material）是实现隐身技术的物质基础。武器系统采用隐身材料可以降低被探测率，提高自身的生存率，增加攻击性，获得最直接的军事效益。因此隐身材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、箭弹上应用，将成为国防高技术的重要组成部分。对于地面武器装备，主要防止空中雷达或红外设备探测、雷达制导武器和激光制导炸弹的攻击；对于作战飞机，主要防止空中预警机雷达、机载火控雷达和红外设备的探测，主动和半主动雷达、空对空导弹和红外格斗导弹的攻击。为此，常需要雷达、红外和激光隐身技术。 隐身材料的分类 隐身材料按频谱可分为声、雷达、红外、可见光、激光隐身材料。按材料用途可分为隐身涂层材料和隐身结构材料。 雷达吸波材料 雷达吸波材料是最重要的隐身材料之一，它能吸收雷达波，使反射波减弱甚至不反射雷达波，从而达到隐身的目的。如日本研制的一种由电阻抗变换层和低阻抗谐振层组成的宽频带高效吸波涂料，其中变换层由铁氧体和树脂混合组成，谐振层由铁氧体导电短纤维和树脂组成，在1～20吉赫的雷达波段上吸收率达20分贝以上。雷达吸波材料中尤以结构型雷达吸波材料和吸波涂料最为重要，国外目前已实用的主要也是这两类隐身材料。 结构型雷达吸波材料： 结构型雷达吸波材料是一种多功能复合材料，它既能承载作结构件，具
红外光学材料大全
1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料 CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。是高功率CO2激光光学元件的首选材料。由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。 CVD ZINC SELENIDE Transmission Wavelength in Micrometers (t=8mm) 光学性质： 透过波长范围μm---22μm 折射率不均匀性（Δn/n） 吸收系数（1/cm）×10-3@1300nm ×10-4@2700nm ×10-4@3800nm ×10-4@5250nm ×10-4@10600nm 热光系数dn/dT(1/k,298— ×10-5@1150nm
折射率n随波长的变化（20℃） 理化性质： 激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs） 2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料 CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）
也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。 透过率曲线： CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌) Wavelength in Micrometer (t =6mm) CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌） Wavelength in Micrometers (t= 理化性质： CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌 密度 (g . cm-3 @ 298k) 电阻率 (Ω. Cm)~1012~ 熔点 (℃)1827 化学纯度 (%) 热膨胀系数(1/k)* 10-6@273k* 10-6@273k * 10-6@373k* 10-6@373k
隐身技术
2014 年春季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目：现代光学材料与技术选讲 学生所在院（系）：理学院物理系 学生所在学科：光学 姓名： 学号： 学生类别：统招 题目：隐身技术的发展
隐身技术的发展 1、隐身技术的研究背景 隐形技术俗称隐身技术，准确的术语应该是“低可探测技术”。即通过研究利用各种不同的技术手段来改变己方目标的可探测性信息特征，最大程度地降低对方探测系统发现的概率，使己方目标，己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到。隐形技术是传统伪装技术的一种应用和延伸，它的出现，使伪装技术由防御性走向了进攻，有消极被动变成了积极主动，增强部队的生存能力，提高对敌人的威胁力。 现代无线电技术和雷达探测系统的迅猛发展,极大推动了世界各国防御系统的搜索、跟踪、攻击目标的能力,传统的作战武器受到了越来越严重的威胁。隐身技术作为提高武器系统生存、突防、打击能力的有效手段,已经成为集陆、海、空三位一体的现代战争中最重要、有效的突防战术技术。在入侵巴拿马、海湾战争以及刚刚结束的入侵南联盟的战争中,美国的F—117战斗攻击机执行了几千架次的空袭任务,却只损失了一架战机;而B—2隐身轰炸机从美国本土长途奔袭到南联盟执行轰炸任务却未受丝毫威胁。创造这一奇迹的原因之一就是隐身技术的应用最大限度地保护了战机,隐身技术在提高现代兵器的突防能力方面正发挥着越来越重要的作用。基于隐身技术在军事中的重要作用，各国相继开展了隐身技术的研究，经过半个多世纪的研究成绩斐然。从50年代起,美国开展隐身技术研究,经过20多年的发展,70年代开始研制隐身飞机,80年代隐身飞机装备部队并投入使用。现已装备的F—117A 隐形攻击机、B—2战略轰炸机以及新问世的F—22先进战术隐身战斗机均采用了不同类型的隐身材料。俄罗斯的S—37隐身战斗机也已问世。这些雷达隐身战机的相继问世标志着国外隐身技术已进入工程发展阶段。 2隐身技术的发展现状 目标隐形性能主要取决于雷达的接收功率和雷达波散射截面的大小,因而降低目标的雷达波散射截面、雷达的接收功率成为隐形技术的主要目标,目前主要有三种途径：外形隐身技术,雷达吸波材料隐身技术和最新提出的超材料隐身技术。现有的隐身技术是以雷达隐身为重点．以红外、光学和声波隐身为辅。 2.1雷达隐身技术 雷达隐身是目前隐身飞行器采取的主要措施。通过外形设计和采用吸波材料或吸波结构材料来大大降低飞行器的雷达散射截面积。 结构隐身：最初的雷达隐身是通过对飞行器外形的合理设计来减少雷达散射截面积(RcS),这是实现武器系统高性能隐身最直接有效的手段。外形设计技术是通过目标外形结构和形状设计,使目标反射的雷达波能量偏离雷达发射方向,从而降低目标的RCS。无论是理论分析还是试验研究都表明,对于CRS而言,物体的形状远比尺寸重要。外形技术的原则是,在保证飞行器总体技术要求的前提下,将目标强散射中心转化为次散射中心,或是将强散射中心移出受雷达威胁的主要方位区域。多棱面外形和融合外形技术是低Rcs外形技术的两个重要方面。前者是将飞行器设计成多棱面体,使得整个机身只呈现出几个有限的窄散射峰值,融合
隐身材料红外光谱特性评价方法改
隐身材料红外光谱特性评价方法 华兰冀克俭周彤邓卫华 （中国兵器工业集团第五三研究所，济南250031） 摘要：对隐身材料光红外谱特性评价方法展开了综述。分别介绍了近红外分光光度计光谱反射率测定方法、热红外成像技术、热红外发射率测定方法以及高光谱成像方法。通过人工绿与自然绿色物体的光谱反射率实验提出了近红外隐身材料与实际地物背景存在的差异及其需要改进的技术。 关键词：隐身材料红外光谱特性评价 红外隐身技术主要是通过降低或改变目标的红外辐射特征来实现目标对红外系统的低可探测性，具体措施包括改进热结构设计、对主要发热部件进行强制冷却、表面涂覆红外隐身涂料、使用红外伪装网和遮障等。随着红外隐身技术的发展与应用，对各种红外隐身技术的隐身效果评价方法研究已成为军事红外技术中新的研究热点。 在各国军事领域中，对红外隐身技术的研究已经开展了约30年，现有研究成果主要集中在利用红外成像系统对目标及背景进行探测，形成红外热图像，并通过人眼对目标进行发现或识别以得出主观结论的经验方法、测定红外隐身材料热辐射特性的算术方法以及基于红外目标可探测性模型的计算机模型方法。以上方法均有其优缺点，但目前尚未有一种适合于军事工程应用并能客观、准确、简便、快速地评价红外隐身效果。 1 隐身材料光谱特性评价方法 1.1 野外条件下近红外伪装检测 现有的近红外伪装检测器材在野外条件下有一定的局限性，基于对自然绿色与人工绿色的光谱差异进行的分析，结合绿色检验镜的检测原理，赵会超等〔1〕在绿色检验镜光谱透射特性检测原理的基础上提出了在野外条件下窄波滤光片的近红外伪装检测方法，验证了其检测效果，探讨了其在军事上的应用。 由于自然绿在近红外区反射很大，而一般的人工绿则反射很小。因此提出采用窄波滤光片的方法。根据自然绿色和人工绿色的光谱反射曲线的不同，在滤光片的制作中选择一系列的波段，做成不同波段的滤光片，然后对人工绿色和自然背景进行照相，通过对比其效果来进行检测。检测近红外伪装效果是使其在数码相机上成像，通过观察照片效果就可以很明显地看出目标在近红外区的反射情况。 1.2 热红外照相机 热红外伪装材料是指用于减弱武器系统热红外特征信号，以达到伪装技术要求的材料。热红外伪装材料具有阻隔武器装备热红外辐射的能力，同时在大气窗口波段内具有低的红外发射率。按照作用原理，红外隐身材料可分为控制发射率和控制温度两类。军事伪装通常采用迷彩变形方法，三色或四色迷彩涂料具有不同的热红外发射率，使目标在热图中呈现灰度不同的斑点，从而分割目标外形，造成敌方识别困难。
红外光学材料
红外光学材料 红外光学系统与可见光光学系统的主要区别在于只有有限的材料可有效应用于中波红外和长波红外波段，能同时应用于这两个波段的材料就更少。表2-1列出了几种比较常用的红外光学材料及其重要特性。 2.2.1红外光学材料的特点 红外光学系统中所使用的材料一般具有以下特点[i,ii,iii]： （1）红外材料不仅种类有限，而且价格昂贵（一般在几千到几万元一公斤）。 （2）某些材料的折射率温度系数（dn/dt ）较大，导致焦距随温度的漂移较大。如果工作温度范围较宽，则必须适当的选择红外光学材料或采取必要措施进行补偿。 （3）某些光学材料易碎，且化学稳定性差，使得加工以及安装困难，成品率不高。 （4）许多光学材料不透明，根据材料和波段的不同而表现出不同的颜色。 （5）红外光学材料受热时都会发生自辐射，导致杂散光形成。 表2-1 常用红外光学材料的特性 材料 折射率（4μm ） 折射率（10μm ） dn/dt/℃ 锗 4.0243 4.0032 0.000396 硅 3.4255 3.4179 0.00015 硫化锌（CVD ） 2.252 2.2005 0.0000433 硒化锌（CVD ） 2.4331 2.4065 0.00006 AMTIR I 2.5141 2.4976 0.000072 氟化镁 1.3526 + 0.00002 蓝宝石 1.6753 + 0.00001 三硫化砷 2.4112 2.3816 × 氟化钙 1.4097 + 0.000011 氟化钡 1.458 * -0.000016 601228Se As Ge + 2.6038 0.000091 651520Se As Ge 2.6058 2.5858 0.000058 “+”不透过；“×”得不到；“*”透射，但折射率剧烈下降
雷达隐身技术的发展现状与趋势
雷达隐身技术的发展现状与趋势 摘要：叙述了雷达隐身技术的工作原理、类型及研究现状,综述了吸波材料的类型、介绍了雷达吸波材料若干新的发现、性能及应用, 同时展望了雷达吸波材料的发展趋势和研究发展的重点。 关键词：雷达吸波材料、吸波原理、现状、发展趋势 随着军事侦察技术的飞速发展, 军事设施及武器装备的隐蔽变得日益困难, 发现即毁灭已成为现代战事重要特点之一。在未来战争中雷达将是探测目标用得最多、最有效的侦察手段。由于雷达是通过测量从目标反射的雷达回波来发现目标的, 因此雷达隐身技术的研究核心是缩小雷达散射截面积( Rcs) 和尽可能减弱雷达回波信号的综合技术。 隐身技术作为提高飞行器生存、突防能力的有效途径之一 ,自二战以来,一直受到世界许多国家和地区的高度重视,这些国家陆续依据本国的现有技术实力、人力、物力和财力等,不同程度地开展着隐身技术和隐身武器的研究、设计、开发和应用 ,其中以美、俄、法等军事强国为表率。 飞机隐身重点是雷达和发动机、排气系统的红外辐射及消除噪音技术。坦克和装甲车等, 需要可见光 外隐身, 雷达波隐身及其复合技术。水面舰艇机动性最差, 其雷达波及红外隐身难度很高, 潜艇关键是对付声纳探测。 1 吸波材料的吸波原理 吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量 ,并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量 ,一般由基体材料(或粘接剂 )与吸收介质(吸收剂 )复合而成。由于各类材料的化学成分和微观结构不同 ,吸波机理也不尽相同。尽管如此,材料的吸波性能还是可以用宏观的电磁理论进行分析,工程上也常常使用材料宏观的介电常数和磁导率来评价吸波材料的反射和传输特性。材料吸收电磁波的基本条件是 : ①电磁波入射到材料上时 ,它能尽可能不反射而最大限度地进入材料内部 ,即要求材料满足阻抗匹配②进入材料内的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉 ,即要求材料满足衰减匹配。 电、磁介质材料可以分别用自由空间部分及各自材料本身部分的电磁特性来加以描述。复介电常数(ε)和复磁导率(μ)是吸波材料电磁特性的2个基本参数 ,写成复数形式为ε=ε′- jε″；μ=μ′- jμ″
第二章红外光学材料的光学性质
第二章红外光学材料的光学性质§2.1 引言 §2.2反射 §2.3透过率和吸收系数以及和温度的关系 §2.4折射指数、色散和折射指数的温度关系 §2.5散射 §2.6 发射率 §2.7红外材料的微波透射性质
§2.1引言 红外光学材料首先要注意的是它的光学性质，然后确定该种材料所适用的光学波段，其后才能考虑它的力学、热学性质。在相同使用波段情况下，在各个材料之间进行选择，光学性质是红外光学材料最重要的基本性质。 红外光学材料的光学性质是一个广泛的说法，它实际上包含的内容很多。有光的反射、理论透过率、吸收系数以及和温度的关系、透过率与温度的关系、折射指数以及折射指数的色散关系和温度关系、发射率和红外光学材料的微波介电性质等等。在本章中试图对上述这些性质作尽可能详细的讨论。对于每一种材料，希望能给出具体的实验数据。 §2.2反射损伤 在第一章的（1-5-18）式中表示了垂直入射光通过两种不同介质（其折射指数分别为n 1和n 2）界面时所产生的反射和透射。 ()??? ? ???+= ? ??? ??+-=2 212 12 21 214n n n n T n n n n R （2-2-1） 在求得上式的过程中是假定介质电导率0=σ。因而光在介质中传播时没有损耗。在电导率0≠σ的情况下，在界面的反射系数可表示为： ()()2 22 2 11k n k n R +++-= （2-2-2） 这里k 是消光系数（参见第一章§4），π λβ 4= k ，β为吸收系数,对于红外光学材料β值通常在10-1～10-4,因之，消光系数k 的数值在4×10-6～4×10-9之间。和(n-1)2， (n+1)2相比是一个非常小的量。因而，在反射率的计算中完全可以忽略。于是，单面反射率通常可以表示为： ()() 22 11n n R +-= （2-2-3） 这里R 是垂直入射时的反射率。 如果入射光是斜入射，由于光的偏振
雷达吸波材料技术研究综述
现代无线电技术和雷达探测技术的迅猛发展，极大地提高了飞行器探测系统的搜索、跟踪目标的能力。传统的作战武器系统受到的威胁越来越严重，隐身技术成为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段。隐形飞机在军事行动中成功亮相，立即引起军事专用设备家的关注。针对雷达探测的隐身技术途径主要有两条，一是通过飞机、舰艇等武器的外形进行改进，减少雷达截面积；二是应用雷达吸波材料对雷达波进行吸收或是减少对它的反射。外形隐身技术难度较大，成本高，容易使目标的结构性能劣化，而采用吸波材料技术相对简单，设计难度低。各军事强国普遍重视对吸波材料的研究与开发，谋求武器装备的隐身化已成为军事强国角逐军备高新技术的热点。１ 雷达吸波材料的隐身原理 电磁波在空气中传播遇到媒质时，由于媒质的阻抗与自由空间的阻抗不匹配，电磁波在空气与媒质界面发生反射。材料对电磁波的吸收，关键在于吸波体与空气媒质的阻抗是否匹配。当电磁波通过阻抗为Ｚ的自由空间入射到输入阻抗为Ｚ的吸收波界面上时，一部分被反射，另一部分进入吸波体，吸收体反射系数可用公式表示为：，（ ，）。式中：Ｚ为自由空间的特性阻抗，Ｚ为吸波材料的归一化输入阻抗，μ，ε为自由空间的磁导率和介电常数，μ，ε为材料的磁导率和介电常数。为了达到完全无反射，要求材料的Ｚ＝Ｚ即μ／μ＝ε／ε。μ／μ，ε／ε 分别为材料的相对磁导率μ与相对介电常数ε，高性能的 吸波材料要求在尽可能宽的频率范围内，保持μ＝ε。２ 雷达吸波材料 吸波材料主要由吸波剂和基体材料构成，吸波剂是起 吸收与反射电磁波作用的物质，常用的有铁氧体、羰基铁、导电炭黑、石墨等。基体材料吸收剂的载体能够承载并分散吸收剂，且本身具有一定的机械性能。由吸波材料的工作原理可知，吸波材料的吸波能力与吸收剂的吸收能力有密切关系。因此吸收剂的研制与开发是吸波材料领域的重要方向。 ２．１纳米吸波材料 纳米材料是指材料组分的特征尺寸处于纳米量级（１～１００ｎｍ）的材料，独特的结构使其具有量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、小尺寸和界面效应。由于纳米微粒尺寸小，比表面积大，表面原子比例高，悬挂键增多，增大了纳米材料的活性，从而界面极化和多重散射成为重要的吸波机制。量子尺寸效应使纳米粒子的电子能级发生分裂，分裂的能级间隔正好处于微波的能量范围（１０ｅＶ～１０ｅＶ）内，这为纳米材料的吸波创造了新的吸波通道。纳米微 粒呈现出奇特的电磁、光热以及化学等特性，在电磁特性方面，纳米材料与大尺度的材料相比，具有吸波性能好、频带宽等优点，因而在电子对抗中有着广阔的应用前景，已成为各军事强国研究的热点。美国研制出的“超黑粉”纳米吸波材料对雷达波吸收率可达９９％。法国也研制出一种由粘结剂和纳米级合金粉及碳化硅填料制成的薄膜吸波复合材料，在５０ＭＨｚ５０ＧＨｚ内具有很好的吸波性能。 ０ｉ０ｉγγｉ００ｉ０ｉ０ｉ０ｉ０ｉ０ｉγγ－２－ ４ ～雷达吸波材料技术研究综述 李洪瑞 刘长华 朱守中 （解放军炮兵学院，安徽合肥２３００３１） 摘 要：文章阐述了吸波材料的研究意义，然后给出了雷达吸波材料的工作隐身原理，重点介绍了纳米吸波材料，多频谱吸波材料，手性吸波材料，导电高分子吸波材料，结构吸波材料，多晶纤维吸波材料，电路模拟吸波材料，等离子体吸波材料等新技术的发展及应用，最后提出了雷达吸波材料技术的发展趋势。关键词：雷达；吸波材料；综述 Summarization R esearchonAbsorbingMaterialsofRadar LIHong-rui,LIU Chang-hua,ZHUShou-zhong (Artillery Academy of PLA,HefeiAnhui 230031) Abstract:In this paper,the significance of research on radar absortbing materials(RAM)is explained first,and then the working principle of RAM is reviewed.The Nanometer material,Multiple spectrum stealth,Chiral material,Conductive polymeric radar absorbing material,Structural absorption materials,Polycrystallineironfibers,and Imitateelectriccircuit aredepicted detailed.The developingtrendofRAMisintroduceda tlast. Key words:radar;absortbing materials(ram);summarization 收稿日期：修回日期：作者简介：２００８－０６－２６２００８－０７－２２ 李洪瑞（１９７９－），男，山东东阿人，硕士研究生。 06 中国西部科技２００８年９月（上旬）第０７卷第２５期第１５０期 总