2024 جرمینیم بحران
تھرمل امیجنگ انڈسٹری 2024 کے دوران غیر معمولی جرمینیئم کی قیمتوں میں افراط زر سے نمایاں طور پر متاثر ہوئی ہے۔ اس صورتحال میں کئی عوامل نے تعاون کیا ہے:
قیمت میں اضافہ:
- جرمینیم کی قیمتیں 2023 کے مقابلے میں دگنی سے بھی زیادہ ہو گئی ہیں۔
- آپٹیکل جرمینیم کے کچھ درجات کی قیمتوں میں 200-300% تک اضافہ دیکھا گیا ہے
- بڑے مادی حجم کی ضروریات کی وجہ سے طویل فوکس لینس کی قیمتیں اور بھی ڈرامائی طور پر بڑھ گئی ہیں۔
مارکیٹ ڈرائیورز:
- جغرافیائی سیاسی کشیدگی سپلائی چین کو متاثر کرتی ہے۔
- سیمی کنڈکٹر اور فائبر آپٹک صنعتوں سے مانگ میں اضافہ
- محدود عالمی پیداواری ذرائع
- بڑی قوموں کے ذریعہ اسٹریٹجک مواد کا ذخیرہ
تھرمل امیجنگ انڈسٹری پر اثرات:
- LWIR آپٹیکل سسٹمز کی لاگت میں نمایاں اضافہ - چونکہ غیر کولڈ LWIR آپٹیکل سسٹم میں F1 کا وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ MWIR میں، جہاں کولنگ سسٹم زیادہ غالب ہے، F40 یا اس سے زیادہ لینس کو عام طور پر زیادہ کمپیکٹ حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اس لیے کم جرمینیئم لاگت متاثر ہوتی ہے۔
- جرمینیم پر مبنی آپٹکس کے لیے توسیعی لیڈ ٹائم
- متبادل مواد اور ڈیزائن میں بڑھتی ہوئی دلچسپی
- کم سے کم جرمینیم کے استعمال کے لیے آپٹیکل ڈیزائن کو بہتر بنانے کے لیے دباؤ
- مارکیٹ کی اس صورتحال نے ایک متبادل نظری مواد کے طور پر چالکوجنائیڈ گلاس میں دلچسپی کو تیز کر دیا ہے، خاص طور پر لاگت سے متعلق حساس ایپلی کیشنز کے لیے۔
لہذا، اس سال کے نصف کے دوران ایک بار پھر موضوع ابھر کر سامنے آیا ہےچالکوجینائیڈ گلاس کے ذریعہ جرمینیم کا متبادل
کیا ہےچالکوجینائیڈ گلاس? Chalcogenide شیشے وہ مرکبات ہیں جن میں ایک یا ایک سے زیادہ چالکوجن عناصر (سلفر، سیلینیم، یا ٹیلوریم) شامل ہوتے ہیں جیسے کہ جرمینیم، آرسینک، یا اینٹیمونی۔ یہ شیشے انفراریڈ سپیکٹرم میں اچھی ترسیل کی نمائش کرتے ہیں، خاص طور پر تھرمل امیجنگ میں استعمال ہونے والی 8-14 μm رینج میں۔
Chalcogenide Glass اور Germanium کا موازنہ
| پراپرٹی/پہلو | چالکوجینائیڈ گلاس | جرمینیم |
| ریفریکٹیو انڈیکس | 2.4-2.7 | 4 |
| ٹرانسمیشن رینج | 8-14 μm (مرکب کے لحاظ سے مختلف ہوتا ہے) | 2-14 μm |
| مواد کی قیمت (2024) | نچلا اور مستحکم | High and volatile (>2024 میں 2 گنا اضافہ) |
| مینوفیکچرنگ کا طریقہ | مولڈ کیا جا سکتا ہے، آسان پروسیسنگ | صحت سے متعلق پیسنے اور پالش کرنے کی ضرورت ہے۔ |
| کثافت | زیریں | اعلی |
| تھرمل حساسیت | کم درجہ حرارت پر منحصر ہے۔ | زیادہ درجہ حرارت پر منحصر ہے۔ |
| ڈیزائن کی پیچیدگی | مزید عناصر کی ضرورت ہے۔ | کم عناصر کی ضرورت ہے۔ |
| آپٹکس کا سائز | بڑے عناصر کی ضرورت ہے۔ | مزید کمپیکٹ ڈیزائن ممکن ہے۔ |
| ماحولیاتی استحکام | حفاظتی کوٹنگ کی ضرورت ہو سکتی ہے۔ | انتہائی مستحکم |
| مکینیکل طاقت | بہتر جھٹکا مزاحمت | زیادہ ٹوٹنے والا |
| پیداوار کا حجم | اعلی حجم کے لیے موزوں ہے۔ | مواد کی دستیابی سے محدود |
| ایپلی کیشنز |
-صارفین کے آلات مختصر/درمیانی رینج کے نظام - لاگت سے حساس مصنوعات |
- اعلی درجے کے نظام - (الٹرا) لمبی/درمیانی رینج آپٹکس - فوجی/دفاع |
| فی لینس لاگت | کم مواد کی قیمت لیکن زیادہ عناصر کی ضرورت ہو سکتی ہے۔ | اعلی مواد کی قیمت لیکن کم عناصر کی ضرورت ہے |
کیوں Chalcogenide مکمل طور پر جرمینیم کو تبدیل نہیں کر سکتا:
- آپٹیکل کارکردگی:
کا نچلا ریفریکٹیو انڈیکسچالکوجینائیڈ گلاساس کا مطلب ہے کہ زیادہ آپٹیکل سطحوں کی ضرورت ہے، اس سے ممکنہ طور پر سطحوں میں اضافے سے ٹرانسمیشن کے زیادہ نقصانات ہوں گے اور کمپیکٹ ڈیزائن کے حصول کے لیے زیادہ مشکل ہو گی۔
- سسٹم کے تقاضے:
اعلی کارکردگی والے نظاموں کو اکثر جرمینیئم کی اعلیٰ خصوصیات کی ضرورت ہوتی ہے، جبکہ طویل فاصلے کے ایپلی کیشنز کو خاص طور پر جرمینیئم کی آپٹیکل خصوصیات کی ضرورت ہوتی ہے، خاص طور پر، کچھ طول موج والے بینڈز کو جرمینیئم کی ترسیل کی خصوصیات کی ضرورت ہوتی ہے۔
- آپٹیکل ڈیزائن ٹریڈ آف:
یہ عام طور پر بڑے اور بھاری نظام ہوتے ہیں جب صرف (یا زیادہ) چالکوجینائیڈ استعمال کرتے ہیں، یا یہ آپٹیکل ڈیزائن میں پیچیدگی کو بڑھاتا ہے، اور ساتھ ہی کم مادی لاگت کے باوجود کچھ ایپلی کیشنز میں زیادہ کل لاگت کا سبب بن سکتا ہے۔
Athermalized لینس ڈیزائن میں Chalcogenide Glasses
Chalcogenide شیشے کئی اہم خصوصیات کی وجہ سے تھرمل امیجنگ سسٹم کے لیے ایتھرملائزڈ لینس ڈیزائن میں اہم کردار ادا کرتے ہیں:
- حرارتی خصوصیات:
Chalcogenide کے شیشوں میں جرمینیئم کے مقابلے میں نمایاں طور پر مختلف تھرمل گتانک ہوتے ہیں، اس کا مطلب یہ ہے کہ ان کا dn/dT (درجہ حرارت کے ساتھ ریفریکٹیو انڈیکس میں تبدیلی) عام طور پر جرمینیئم کے مخالف ہے اور تھرمل ایکسپینشن گتانک جرمینیم سے مختلف ہے۔
- ایتھرملائزیشن کی حکمت عملی:
چالکوجینائیڈ شیشے کے عناصر کو جرمینیئم عناصر کے ساتھ ملا کر، ڈیزائنرز غیر فعال ایتھرملائزیشن تشکیل دے سکتے ہیں۔ ان مواد کی مخالف تھرمل خصوصیات درجہ حرارت کی حوصلہ افزائی کی توجہ کی تبدیلیوں کو منسوخ کر سکتی ہیں۔ لہذا، یہ فعال فوکس ایڈجسٹمنٹ میکانزم کی ضرورت کو ختم یا کم کرتا ہے۔
یہ چالکوجینائیڈ گلاسز کو مستحکم، قابل اعتماد تھرمل امیجنگ سسٹم بنانے میں خاص طور پر قیمتی بناتا ہے جو فوکس ایڈجسٹمنٹ کے بغیر وسیع درجہ حرارت کی حدود میں کام کر سکتے ہیں۔
نتیجہ:
جبکہ چالکوجینائیڈ گلاس لاگت اور تیاری کے لحاظ سے زبردست فوائد پیش کرتا ہے، یہ تھرمل امیجنگ ایپلی کیشنز میں جرمینیم کو مکمل طور پر تبدیل نہیں کر سکتا۔ زیادہ سے زیادہ نقطہ نظر میں اکثر دونوں مواد کو حکمت عملی کے ساتھ استعمال کرنا شامل ہوتا ہے، لاگت کی رکاوٹوں کے ساتھ کارکردگی کی ضروریات کو متوازن کرنا۔
جیسے جیسے مادی سائنس کی ترقی اور مینوفیکچرنگ کی تکنیکوں میں بہتری آتی ہے، چالکوجینائیڈ گلاس ممکنہ طور پر تھرمل امیجنگ آپٹکس میں، خاص طور پر لاگت کے لحاظ سے حساس اور اعلی حجم کی ایپلی کیشنز میں تیزی سے اہم کردار ادا کرے گا۔