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红外测温仪供不应求,从“隐士”到“明星”,锗元素的逆袭


随着春节结束,全国各地企业已经开始陆续返工,全国疫情防控工作进入了最严峻的时刻,各地已经采取最严格的防控措施。你无论坐火车、汽车还是飞机,从家乡到工作地,估计体温测量不下数遍,体温测量是抗击疫情关键一环,现在测温普遍使用的是红外测温仪,采用红外测温仪能够快速地筛查识别有发热表征的疑似传染人员。


我们大多数人的印象里,测温都是医生拿一个水银温度计,放在嘎吱窝里等十五分钟。而现在随着科技的发展,红外测温仪已经成为普遍配置,那它测温又快又准的原因什么呢?这要从红外测温仪的原理和关键材料“锗”说起。


红外测温仪的原理

红外测温仪是根据红外热成像原理,依据物体辐射的能量来测量温度。根据辐射理论,任何物体只要不处于绝对零度(-273.15 ℃),都存在热辐射。热成像是通过非接触探测红外能量(热量),并将其转换为电信号,进而在显示器上生成热图像和温度值,并可以对温度值进行计算。

为了实现精确测量,热成像人体测温系统可以以黑体作为测温的基准温度源。黑体安装在摄像机的视野里,后者对黑体进行温度测量,并以此为基准实时进行测温校正,以达到人体测温高精度±0.3℃的要求。


关键材料:锗

锗(旧译作鈤 )是一种化学元素,它的化学符号是Ge,原子序数是32,原子量72.64。在化学元素周期表中位于第4周期、第IVA族。

以国家命名的元素并不多(只有8种:法国Fr/高卢Ga,德国Ge,俄罗斯Ru,美国Am,日本Nh,波兰Po,另有塞浦路斯Cu),锗便是其中之一。它的英文名Germanium来自于德国国名Germany,这是它的发现者C. A. Winkler(1838 – 1904)为了纪念自己的祖国而命名的(Winkler在弗莱堡矿业学院发现锗元素的1886年,德国主要政权是德意志帝国)。



门捷列夫于1871年预言其存在,十四年后德国化学家文克勒于1885年在分析硫银锗矿时发现了锗,后由硫化锗与氢共热,制出了锗。门捷列夫把它命名为类硅。1886年,德国弗莱贝格 (Freiberg) 矿业学院 (今天的TU Bergakademie Freiberg) 分析化学教授文克勒在分析夫赖堡附近发现的一种新的矿石——argyrodite(辉银锗矿4Ag2S·GeS2)的时候,发现有一未知的新元素并通过实验验证了自己的推断,锗元素终于被发现。

锗在自然界分布很散很广。铜矿、铁矿、硫化矿以至岩石,泥土和泉水中都含有微量的锗。锗在地壳中的含量为一百万分之七,比之于氧、硅等常见元素当然是少,但是,却比砷、铀、汞、碘、银、金等元素都多。然而,锗却非常分散,几乎没有比较集中的锗矿,因此,被人们称为“稀散金属”。锗还常夹杂在许多铅矿、铜矿、铁矿、银矿中,就连普通的煤中,一般也含有十万分之一左右的锗,也就是说,一吨煤中平均就含有10克左右的锗。在普通的泥土、岩石、甚至泉水中,也含有微量锗。


锗的工业用途

锗具备多方面的特殊性质,在半导体、航空航天测控、核物理探测、光纤通讯、红外光学、太阳能电池、化学催化剂、生物医学等领域都有广泛而重要的应用,是一种重要的战略资源。

锗单晶可作晶体管,是第一代晶体管材料。锗材用于辐射探测器及热电材料。高纯锗单晶具有高的折射系数,对红外线透明,不透过可见光和紫外线,可作专透红外光的锗窗、棱镜或透镜。20世纪初,锗单质曾用于治疗贫血,之后成为最早应用的半导体元素。

锗在红外光学领域的年需求量占锗消费量的20%-30%,锗红外光学器件主要作为红外光学系统中的透镜、棱镜、窗口、滤光片等的光学材料。

从全球产量分布来看,中国供给了世界71%的锗产品,是全球最大的锗生产国和出口国,这主要是由于中国高附加值深加工产品技术环节薄弱,导致内需相对有限,产品多以初加工产品出口为主。

但是在需求旺盛刺激下,中国锗生产技术能力提升迅速,目前中国企业已经能够生产光纤级、红外级、太阳能级锗系列产品。加之未来政策推动力度大,中国光纤领域锗需求明显增长。


测温仪需求有多大?
国内产能够吗?


在2月2日的工信部新闻发布会上,工信部原材料工业司司长王伟指出,目前为止,测温仪企业复工率已达到50%左右,国内共收到各地红外体温检测仪需求大约2万台,手持式测温仪需求30余万台;预计全国全自动红外体温检测仪需求6万台,手持式测温仪55万台。

王伟介绍,目前中国全自动红外体温检测仪日产量已达800台左右,未来日产能有望达1500台,手持式测温仪日产能可达15000台,随着生产企业陆续复工,基本上能够满足社会的需求。
 
这场疫情攻坚战必定胜利
武汉加油
中国加油

 
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来源:整理自网络
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