{"id":19020,"date":"2024-09-09T10:22:02","date_gmt":"2024-09-09T10:22:02","guid":{"rendered":"https:\/\/sinoptix.eu\/?p=19020"},"modified":"2025-09-19T03:44:46","modified_gmt":"2025-09-19T03:44:46","slug":"optisches-germanium-ein-leitfaden","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/sinoptix.eu\/de\/optisches-germanium-ein-leitfaden\/","title":{"rendered":"Optisches Germanium: ein Leitfaden"},"content":{"rendered":"

Optisches Germanium: ein Leitfaden<\/h1>\n

Germanium, das bereits vor seiner eigentlichen Entdeckung Ende des 19. Jahrhunderts von Mendelejew vorhergesagt wurde, wird in der Optik h\u00e4ufig als Material f\u00fcr IR-Anwendungen<\/a> verwendet. Neben seinen optischen Eigenchaften wei\u00dft es auch interessante Halbleitereigenschaften auf, auf die wir in diesem Leitfaden jedoch nicht n\u00e4her eingehen werden.<\/p>\n

\"optical

Optisches Germanium-Fenster<\/p><\/div>\n

Warum ist Germanium ein geeignetes optisches Material?<\/h2>\n

Germanium ist zwar sehr teuer (rund 6000 USD\/kg, Sept. 2005), bietet aber interessante optische Eigenschaften.<\/p>\n

Es hat eine gute Durchl\u00e4ssigkeit im Frequenzbereich von 8 bis 14 \u00b5m, der das thermische Infrarotlicht abdeckt, und ist daher ein Material der Wahl f\u00fcr W\u00e4rme- und Nachtsichtger\u00e4te. Au\u00dferdem weist es einen hohen Brechungsindex auf, der die Entwicklung optischer Komponenten mit gro\u00dfem \u00d6ffnungswinkel erm\u00f6glicht.<\/p>\n

Ge ist auch wegen seiner geringen optischen Dispersion und daher sehr geringen chromatischen Dispersion in seinem \u00dcbertragungsspektrum interessant.<\/p>\n

Interessanterweise kann es aufgrund seiner zu Diamant \u00e4hnlichen Kristallstruktur mit einer DLC-Schicht (Diamond Like Carbon<\/a>) beschichtet werden, die nicht nur die Reflexion auf der Oberfl\u00e4che verringert, sondern auch eine diamant\u00e4hnliche Schutzschicht bildet. Schlie\u00dflich ist Germanium im sichtbaren Bereich nicht transparent, was f\u00fcr die Fokussierung von IR-Licht n\u00fctzlich sein kann.<\/p>\n

Ein Nachteil von Germanium ist seine Empfindlichkeit gegen\u00fcber hohen Temperaturen, wobei sich seine optischen Eigenschaften bereits bei \u00fcber 100\u00b0C verschlechtern. Als Hochtemperatur-Alternative f\u00fcr das mittlere IR-Spektrum (8-13\u00b5m) empfehlen wir BaF2 (geringere Transmission nach 11\u00b5m) oder ZnSe<\/a>.<\/p>\n

Eigenschaften von Germanium<\/h2>\n

Tabelle der Eigenschaften von Germanium :<\/h3>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Eignschaft<\/th>\nwert<\/th>\n<\/tr>\n
Name des Materials
\n<\/strong><\/td>\n		Germanium<\/td>\n<\/tr>\n
Elementsymbol \/ Ordnungszahl<\/strong><\/td>\nGe \/ <\/strong>32<\/td>\n<\/tr>\n
Art des chemischen Elements<\/strong><\/td>\nMetalloid<\/td>\n<\/tr>\n
Farbe<\/strong><\/td>\nsilbrig-grau<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Brechungsindex<\/strong><\/td>\n4<\/td>\n<\/tr>\n
\u00dcbertragungsspektrum<\/strong><\/td>\n1.8\u00b5m bis 23\u00b5m<\/td>\n<\/tr>\n
Dichte<\/strong><\/td>\n5.35 g\/cm3<\/td>\n<\/tr>\n
H\u00e4rte<\/strong><\/td>\n800 Knoop (MOHS 6)<\/td>\n<\/tr>\n
Elastizit\u00e4tsmodul<\/strong><\/td>\n75.79 GPa<\/td>\n<\/tr>\n
Thermische Ausdehnung<\/strong><\/td>\n6.1*10-6 \u00b0K-1<\/td>\n<\/tr>\n
Thermische Leitf\u00e4higkeit<\/strong><\/td>\n59 W\/(m*\u00b0K)<\/td>\n<\/tr>\n
Schmelzpunkt<\/strong><\/td>\n1210 \u00b0K<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

\u00dcbertragungskurve von Germanium<\/h2>\n
\"transmission

\u00dcbertragung eines 3 mm dicken Germaniumfensters mit AR + DLC-Beschichtung (X-Achse: 0-100%; Y-Achse: ca. 8 – 14 um )<\/p><\/div>\n

\n

Rohgermanium hat eine relativ durchschnittliche IR-Durchl\u00e4ssigkeit (weniger als 50%), aber Antireflex- oder DLC-Behandlungen verbessern die Durchl\u00e4ssigkeit erheblich.<\/p>\n<\/blockquote>\n

Welche Arten optischer Komponenten k\u00f6nnen aus Germanium hergestellt werden?
\n<\/span><\/h2>\n

Das Rohmaterial Germanium ist ziemlich hart, kann aber dennoch gut zu optischen Komponenten bearbeitet und poliert werden:<\/p>\n