Wpływ porowatości na własności optyczne ceramiki MgAl₂O₄ w podczerwieni

W pracy wykazano, że straty w transmitancji dla ceramiki MgAl₂O₄ spowodowane są rozpraszaniem fali elektromagnetycznej na porach obecnych w ceramice. Badania przeprowadzone zostały za pomocą metod mikroskopowych oraz spektroskopii w zakresie światła widzialnego i podczerwieni. Poziom transmitancji w funkcji długości fali zależy od stopnia porowatości ceramiki, rozmiaru porów oraz rozkładu ich wielkości. Do wyznaczenia współczynnika rozpraszania zastosowano teorie rozpraszania Mie z uwzględnieniem rozkładu rozmiarów porów. Porównując transmitancję obliczoną teoretycznie ze zmierzoną określono rozkład rozmiarów porów oraz porowatość ceramiki. Uzyskano dobrą zgodność z danymi eksperymentalnymi. Pomiary odbicia całkowitego oraz wyznaczony współczynnik asymetryczności pokazały, że rozpraszanie zachodzi głównie w kierunku padania fali.

The aim of the present work was to study the influence of residual porosity on the transmission of polycrystalline MgAl₂O₄. Spinel samples were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy as well as IR and VIS spectroscopy. It was showed that the inline transmission is sensitive to the microstructure of a ceramic and depends on the total porosity, the pore size and the pore distribution. Mie theory for light scattering was applied to compute scattering coefficients. Transmission curves versus wevelength for spinel MgAl₂O₄ were also estimated on the basis of of the pore radius r_m, the width of the distibution a and the porosity V_p. Finaly, the calculated transmission curves were compared with the experimentally determined transmission using r_m, σ and V_p as parameters. Good agreement with experimental data was obtained. It was proved that light is mainly scatered in the forward direction.