Куда дует халькогенидный ветер? Прошлое и будущее тепловизионной оптики.

Мир тепловизионной оптики переживает кризис, время разделилось на «до» и «после» запрета Китая на экспорт редкоземельных металлов и технологий их производства. Запрет вводился поэтапно, начиная с 2023 года, и касается, в том числе, редкоземельного металла германия. А это, на минуточку, основной материал для производства линз тепловизионных прицелов и устройств наблюдения для охоты. По крайней мере, так было до 2025 года, когда все производители за пределами Китая стали сталкиваться с реальным дефицитом германия и оптики из него. Введённые меры объясняются заботой о национальной безопасности КНР и вызваны в первую очередь торговой войной с США. Китай производит около 75% германия в мире. Это много! Как следствие, на германий сильно подскочил спрос и увеличилась его стоимость в России и за рубежом.

Если взглянуть на линзу объектива практически любого тепловизионного прицела вы с очень большой вероятностью, обнаружите там германий. В линзу из германия можно посмотреться как в зеркало. Это абсолютно непрозрачный в видимом оптическом диапазоне материал, поверхность которого абсолютно бесцветная, металлическая, с небольшим затемнением. В инфракрасном диапазоне германий, наоборот, достаточно прозрачен для производства оптики, а его механические свойства позволяют изготавливать из него прочные линзы больших размеров.

Помимо германия для изготовления инфракрасной оптики применяется целый ряд других материалов, таких как кремний, халькогенидное стекло, селенид цинка и прочие, с пёстрым диапазоном свойств и применений.

Тепловизионные прицелы во всём этом «зоопарке» устройств, работающих в ИК-диапазоне, стоят особняком. Ведь при их использовании к линзам имеются особые требования по механическим нагрузкам, помимо, собственно, оптических и температурных характеристик. Линзы тепловизионного прицела должны выдерживать отдачу гражданского оружия всех доступных калибров, которая без использования специальных дульных приспособлений может быть достаточно велика. И вот тут у многих материалов начинаются реальные проблемы. Из некоторых изготовить что-то прочное вообще невозможно, линзы рассыпаются от первого выстрела. При этом даже с прочно укоренившимся в тепловизионной нише германием изредка встречаются досадные эпизоды выхода оптики из строя от отдачи оружия.

После введения ограничений со стороны Китая все производители оптики не на шутку «зашевелились» и начали исследовать другие доступные материалы на пригодность к использованию в тепловизионной оптике под нагрузками. К слову, для тепловизионных монокуляров, где отдачи от оружия вообще нет, объективы из халькогенидного стекла давно встречались и их можно обнаружить в моделях от самых разных производителей. Такую оптику обычно можно определить на глаз по цветастым отливам на поверхности. 

Линз из халькогенидного стекла, устойчивых к отдаче, до недавнего времени просто не существовало на рынке! Они начали появляться только где-то в начале 2025 года после активных исследований, прежде всего, самих китайских производителей линз ИК-диапазона, которым перекрыли кислород для экспорта. Ниже на иллюстрации вы можете увидеть, что бывает с линзами объектива с недостаточной прочностью при стрельбе из оружия крупных гражданских калибров:

Последние тесты продукции из халькогенидного стекла показывают результаты по устойчивости к отдаче не хуже германия. И это настоящий технологический прорыв! Производители тепловизионных прицелов уже приступили к освоению линз из нового материала. Давайте разбираться что же он из себя представляет.

По сути, это сплав различных металлов и элементов халькогенидной группы или 16-й (кислородной) группы периодической таблицы химических элементов Менделеева с аморфной структурой. В эту группу входят кислород O, сера S, селен Se, теллур Te, полоний Po и искусственно полученный радиоактивный элемент ливерморий Lv.

В производстве халькогенидное стекло экономически выгодно. Обрабатывается этот материал так же легко. Возможна как обточка алмазным инструментом, так и формовка методом прецизионного отлива, что позволяет изготавливать из него линзы самых разных конфигураций.

А что насчет оптических свойств, спросите вы, как насчет картинки? И будете абсолютно правы, ведь здесь нас ожидает неожиданный поворот!

• У аморфного халькогенидного стекла крайне низкая дисперсия, что позволяет сформировать картинку высокого разрешения и четкости. В отличие от кристаллической структуры германия, молекулы в аморфной структуре расположены хаотично и однородно, что делает оптические свойства халькогенидного стекла одинаковыми во всех направлениях.
• Высокий коэффициент преломления позволяет изготавливать из этого материала оптику компактных размеров.
• Температурный коэффициент преломления в несколько раз лучше, чем у германия, а значит, линзы гораздо больше подходят для изготовления атермальных объективов и фокус у прицела не собьётся при изменении температуры.
• В отличие от германия, халькогенидное стекло поддаётся формовке, а значит, из него проще изготавливать линзы сложной геометрической формы.
• Коэффициент прозрачности во всём искомом ИК-диапазоне как минимум не хуже, чем у германия, а ряд композиций демонстрирует и более высокую прозрачность.

Вывод из всего этого простой - уже в ближайшем будущем нас ждет «переобувка» всей тепловизионной оптики на новый и более совершенный материал. Халькогенидного стекла в объективах тепловизионных прицелов не стоит бояться, а стоит использовать и получать удовольствие от хорошей картинки и метких выстрелов.