پنجره‌های دایره‌ای فلوئورید باریم

پنجره‌های دایره‌ای فلوئورید باریم (BaF₂)

پنجره‌های فلوئورید باریم از جمله المان‌های اپتیکی پرکاربرد محسوب می‌شوند که دارای ضریب عبور نوری نزدیک به ۹۰% در محدوده طیفی ۲۰۰-۹۵۰۰ نانومتر هستند. این پنجره‌ها عمدتاً در سیستم‌های زیر مورد استفاده قرار می‌گیرند:

• سیستم‌های تصویربرداری سرمایشی (Cryogenic)

• سیستم‌های اپتیکی هوافضا

• تجهیزات لیزری
  به عنوان:

  • لنز

  • تقسیم‌کننده پرتو

  • فیلتر

  • منشور

  • پنجره محافظ

ویژگی‌های ماده:

• حلالیت نسبی در آب (استفاده در محیط‌های خشک توصیه می‌شود)

• مقاومت حرارتی بالا

• پایداری شیمیایی مناسب

قابلیت‌های تولیدی شرکت:

ما قادر به تأمین پنجره‌های BaF₂ با مشخصات زیر هستیم:

• قطر: ۲ تا ۳۰۰ میلی‌متر

• دقت پرداخت سطح: تا سطح λ/10 @ 633nm

تجهیزات پیشرفته تولید و کنترل کیفیت:

• ماشین‌کاری فوق‌دقیق الماسه (SPDT)

• پروفایل‌سنج سطح

• اینترفرومتر مسطح/کروی ZYGO

• اینترفرومتر Fuji

• اسپکتروفتومتر

• اکسنتریسیتی‌سنج

• گونیامتر

گزینه‌های پوشش‌دهی:

• پوشش ضد بازتاب فرابنفش (UV-AR)

• پوشش ضد بازتاب فرابنفش-مرئی (UV-VIS)

• پوشش ضد بازتاب مرئی (VIS-EXT)

• پوشش ضد بازتاب مرئی-فروسرخ نزدیک (VIS-NIR)

• پوشش ضد بازتاب فروسرخ نزدیک I و II (NIR I, NIR II)

• پوشش ضد بازتاب مخابراتی (Telecom-NIR)

• پوشش ضد بازتاب فروسرخ موج کوتاه (SWIR)

• پوشش ضد بازتاب YAG (YAG-BBAR)

ملاحظات کاربردی:

• این محصولات برای استفاده در محیط‌های خشک و کنترل‌شده مناسب هستند

• در صورت نیاز به کاربرد در محیط‌های مرطوب، استفاده از پوشش‌های محافظ توصیه می‌شود

• کلیه محصولات با گواهی کیفیت و مشخصات فنی دقیق ارائه می‌گردند

شرکت ما با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته تولید، آماده ارائه راهکارهای تخصصی برای نیازهای خاص مشتریان در زمینه اپتیک مادون‌قرمز و فرابنفش می‌باشد.

پنجره‌های فلوئورید باریم (BaF₂) – ویژگی‌ها و کاربردها

ویژگی‌های نوری:
پنجره‌های فلوئورید باریم دارای میزان عبور نور بسیار بالا در محدوده طیفی 200 نانومتر تا 11 میکرومتر هستند. در مقایسه با فلوئورید کلسیم:

• هر دو ماده در محدوده UV تا IR عملکرد مشابهی دارند

• فلوئورید باریم در طول‌موج‌های بالاتر از 10 میکرومتر کارایی بهتری دارد

• فلوئورید کلسیم پس از 10 میکرومتر به صورت خطی کاهش کارایی نشان می‌دهد

مزایای کلیدی:

• پهنای باند انتقال گسترده

• ضریب شکست پایین

• پایداری حرارتی مناسب

کاربردهای اصلی:

1. طیف‌سنجی مادون‌قرمز (Infrared Spectroscopy)

2. دوربین‌های چندطیفی (Multispectral Camera)

3. سیستم‌های تصویربرداری حرارتی

4. تجهیزات لیزری پیشرفته

توانایی‌های تولیدی:
ما قادر به تأمین پنجره‌های فلوئورید باریم در ابعاد و اندازه‌های مختلف مطابق با نیازهای خاص مشتریان هستیم. محصولات ما با دقت اپتیکی بالا و مطابق با استانداردهای بین‌المللی تولید می‌شوند.

نکات فنی:

• مناسب برای کاربردهای علمی و صنعتی پیشرفته

• نیاز به محیط خشک برای کارایی مطلوب

• قابلیت اعمال پوشش‌های تخصصی بر اساس نیاز مشتری

این پنجره‌ها با ترکیب منحصر به فرد خواص نوری و مکانیکی، گزینه‌ای ایده‌آل برای سیستم‌های اپتیکی حساس و پیشرفته محسوب می‌شوند.

منحنی عبوردهی فلوئورید باریم (CaF₂)

فلوئورید باریم (BaF₂) دارای عبوردهی نوری نزدیک به ۹۰٪ در محدوده ۲۰۰ تا ۹۵۰۰ نانومتر است. علاوه بر این، این ماده توانایی مقاومت در برابر تابشهای پرانرژی قویتر را دارد.

معایب فلوئورید باریم:

• مقاومت ضعیف در برابر آب: در صورت تماس با آب، تخریب قابل توجهی در عملکرد آن در دمای ۵۰۰ درجه سانتیگراد رخ میدهد. با این حال، در محیطهای خشک میتوان از آن تا دمای ۸۰۰ درجه سانتیگراد استفاده کرد.

ملاحظات ایمنی:
در هنگام کار با قطعات نوری ساختهشده از فلوئورید باریم، حتماً باید از دستکش استفاده شود و پس از تماس، دستها بهطور کامل شسته شوند.

این ویژگیها باعث میشود BaF₂ برای کاربردهای نوری پیشرفته در محدوده فرابنفش (UV) تا مادونقرمز (IR) مناسب باشد، اما نیاز به رعایت شرایط محیطی و ایمنی دارد.

پوشش نوری (Optical Coating)

پوشش نوری به فرآیند اعمال یک لایه نازک از مواد شفاف (مانند فیلمهای الکترولیتی) یا فلزی بر روی سطح یک زیرلایه، با استفاده از روشهای فیزیکی یا شیمیایی گفته میشود. هدف از این کار، تغییر ویژگیهای بازتاب و عبور نور در سطح ماده است تا نیازهای مختلفی مانند:

• کاهش یا افزایش بازتاب نور

• تقسیم پرتو (Beam Splitting)

• تفکیک رنگ (Color Separation)

• فیلتر کردن نور (Light Filtering)

• قطبش نور (Polarization)

برآورده شود.

انواع پوششهای نوری قابل ارائه:

• پوششهای ضد بازتاب (Anti-Reflective Coatings)

• پوششهای بازتاب بالا (High-Reflective Coatings)

• پوششهای طیفی (Spectral Coatings)

• پوششهای فلزی (Metallic Coatings)

همچنین، پوششهای ضد بازتاب پهنباند برای محدودههای مختلف طول موج از جمله:

• فرابنفش (UV)

• مرئی (Visible)

• فروسرخ نزدیک (NIR)

• فروسرخ میانی (Mid-IR)

در دسترس هستند. این پوششها بهینهسازی شدهاند تا عملکرد اپتیکی سیستمها را در کاربردهای مختلف بهبود بخشند.

درجه VIR (مادون قرمز-مرئی)

ویژگی‌های اصلی:

• سایز استاندارد:
  φ60×150 میلی‌متر، φ80×150 میلی‌متر

• حداکثر سایز قابل تولید:
  φ190×50 میلی‌متر

• محدوده طول موج کاربردی:
  400 نانومتر تا 10 میکرومتر

• میزان عبور نور (Transmittance):
  میانگین عبور >90% در محدوده 0.4 تا 9.0 میکرومتر (نمونه با ضخامت 10 میلی‌متر)

• ساختار بلوری:
  تک‌بلوری (Monocrystalline)، زیرساختاری (Sub-structure)، چندبلوری (Polycrystalline)

• عبور داخلی (Internal Transmittance):

  99.0% در طول موج 0.4 میکرومتر (نمونه 10 میلی‌متری)

• دوگانگی شکست ناشی از تنش (Stress Birefringence):

  • 10 تا 20 نانومتر بر سانتی‌متر (مواد معمولی، بدون نیاز به آنیل)

  • ≤10 نانومتر بر سانتی‌متر (بلورهای آنیل‌شده)

• یکنواختی نوری (Optical Uniformity):
  PV 3 تا 50 ppm در طول موج 633 نانومتر

• آزمون نور سبز (25-125 میلی‌وات):
  بدون ستون نور قابل مشاهده با چشم غیرمسلح، حباب یا ذرات پراکنده

• فلورسانس: مجاز

درجه UV (فرابنفش)

ویژگی‌های اصلی:

• سایز استاندارد:
  φ60×150 میلی‌متر، φ80×150 میلی‌متر

• حداکثر سایز قابل تولید:
  φ130×50 میلی‌متر

• محدوده طول موج کاربردی:
  200 نانومتر تا 10 میکرومتر

• میزان عبور نور (Transmittance):

  • عبور >85% در محدوده 200 تا 400 نانومتر (نمونه 10 میلی‌متری)

  • بدون جذب در 205 نانومتر

  • جذب کمتر از 0.2% در 306±5 نانومتر

• ساختار بلوری:
  تک‌بلوری (Monocrystalline)، زیرساختاری (Sub-structure)، چندبلوری (Polycrystalline)

• عبور داخلی (Internal Transmittance):

  99.0% در طول موج 0.4 میکرومتر (نمونه 10 میلی‌متری)

• دوگانگی شکست ناشی از تنش (Stress Birefringence):

  • 10 تا 20 نانومتر بر سانتی‌متر (مواد معمولی، بدون نیاز به آنیل)

  • ≤10 نانومتر بر سانتی‌متر (بلورهای آنیل‌شده)

• یکنواختی نوری (Optical Uniformity):
  PV 3 تا 20 ppm در طول موج 633 نانومتر

• آزمون نور سبز (25-125 میلی‌وات):
  بدون ستون نور قابل مشاهده با چشم غیرمسلح، حباب یا ذرات پراکنده

• فلورسانس: بدون فلورسانس در 400 نانومتر

این بلورها برای کاربردهای اپتیکی پیشرفته در محدوده‌های فرابنفش (UV)، مرئی (VIS) و مادون قرمز (IR) مناسب هستند و بسته به نیاز، می‌توان از انواع تک‌بلوری یا چندبلوری با مشخصات دقیق استفاده کرد.

آزمون عبور نور (Transmittance Test)

تجهیزات مورد استفاده:

• طیف‌سنج فرابنفش-مرئی (UV-Visible Spectrophotometer)

• طیف‌سنج فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR Spectrophotometer)

نمونه‌های مورد آزمایش:

• بلورهای فلوئورید باریم (Barium Fluoride Crystals)

  • قطر نمونه: بین 20 تا 50 میلی‌متر

  • ضخامت نمونه: 10 ± 0.5 میلی‌متر

  • کیفیت سطح: پولیش‌شده با پرداخت نهایی 80/50

این آزمون با دقت بالا و با استفاده از تجهیزات پیشرفته طیف‌سنجی انجام می‌شود تا میزان عبور نور در محدوده‌های مختلف طول موج (از فرابنفش تا فروسرخ) با دقت اندازه‌گیری شود. سطح نمونه‌ها به‌خوبی پرداخت شده تا هرگونه خطای ناشی از پراکندگی نور به حداقل برسد.

تک بلوری (Monocrystalline)

ویژگی‌های ظاهری:

• در بررسی با چشم غیرمسلح و تحت نور روز، هیچ گونه مرز دانه (grain boundaries) یا نوارهای بافتی (wicker-like stripes) روی سطح بلور قابل مشاهده نیست.

این ویژگی نشان‌دهنده ساختار کاملاً یکنواخت و عاری از نقص بلوری است که از مشخصات اصلی مواد تک‌بلوری محسوب می‌شود.

چندبلوری (Polycrystalline)

ویژگی‌های ظاهری:

• در بررسی با چشم غیرمسلح و تحت نور روز، خطوط مرز بلور (crystal boundary lines) که کاملاً در سطح نمونه نفوذ کرده‌اند، به وضوح قابل مشاهده هستند.

• تفاوت محسوسی در میزان روشنایی و تاریکی بین دو طرف این مرزهای بلوری وجود دارد.

این ویژگی نشان‌دهنده ساختار چندبلوری با مرزهای دانه‌ای مشخص است که به دلیل تفاوت در جهت‌گیری بلورها، تفاوت قابل توجهی در بازتاب نور ایجاد می‌کند.

مواد اپتیکی و ویژگی‌های آنها

N-BK7

N-BK7 پرکاربردترین شیشه اپتیکی برای ساخت قطعات اپتیکی باکیفیت است که عبوردهی عالی در محدوده مرئی تا فروسرخ نزدیک (350-2000 نانومتر) دارد. این ماده در ساخت تلسکوپ‌ها، سیستم‌های لیزری و سایر کاربردهای اپتیکی به‌طور گسترده استفاده می‌شود. معمولاً زمانی از N-BK7 استفاده می‌شود که مزایای اضافی سیلیکای ذوب‌شده UV (مانند عبوردهی بسیار خوب در محدوده UV و ضریب انبساط حرارتی پایین) مورد نیاز نباشد.

سیلیکای ذوب‌شده UV

سیلیکای ذوب‌شده UV، عبوردهی بالایی از محدوده فرابنفش تا فروسرخ نزدیک (185-2100 نانومتر) دارد. همچنین، یکنواختی بهتر و ضریب انبساط حرارتی پایین‌تری نسبت به H-K9L (N-BK7) دارد و به‌ویژه برای کاربردهای لیزرهای پرتوان و سیستم‌های تصویربرداری مناسب است.

فلوئورید کلسیم (CaF₂)

به دلیل عبوردهی بالا و ضریب شکست پایین در محدوده 180 نانومتر تا 8 میکرومتر، فلوئورید کلسیم معمولاً به‌عنوان پنجره و عدسی در طیف‌سنج‌ها و سیستم‌های تصویربرداری حرارتی استفاده می‌شود. همچنین، به دلیل مقاومت بالا در برابر آسیب لیزر، در لیزرهای اگزایمر کاربرد دارد.

فلوئورید باریم (BaF₂)

فلوئورید باریم عبوردهی بالایی در محدوده 200 نانومتر تا 11 میکرومتر دارد و در برابر تابش‌های پرانرژی مقاوم است. این ماده خاصیت سینتیلاسیون عالی دارد و برای ساخت قطعات اپتیکی فرابنفش و فروسرخ مناسب است. با این حال، مقاومت کم آن در برابر آب از معایب آن محسوب می‌شود؛ در صورت تماس با آب، عملکرد آن در دمای 500 درجه سانتیگراد به‌شدت کاهش می‌یابد، اما در محیط خشک تا 800 درجه سانتیگراد قابل استفاده است. هنگام کار با این ماده باید از دستکش استفاده شود و پس از تماس، دست‌ها به‌خوبی شسته شوند.

فلوئورید منیزیم (MgF₂)

فلوئورید منیزیم برای کاربردهای اپتیکی در محدوده 200 نانومتر تا 6 میکرومتر ایده‌آل است. این ماده در محدوده فرابنفش عمیق و فروسرخ دور، مقاومت بالایی دارد و در برابر خوردگی شیمیایی، آسیب لیزر، شوک مکانیکی و حرارتی بسیار مقاوم است. سختی آن (عدد کانوپ 415) از فلوئورید کلسیم بیشتر است، اما در مقایسه با سیلیکای ذوب‌شده نرم‌تر محسوب می‌شود. ضریب شکست آن 1.38 است.

سلنید روی (ZnSe)

سلنید روی عبوردهی بالایی در محدوده 600 نانومتر تا 16 میکرومتر دارد و معمولاً در سیستم‌های تصویربرداری حرارتی، فروسرخ و پزشکی استفاده می‌شود. همچنین، به دلیل جذب پایین، برای لیزرهای CO₂ پرتوان مناسب است. با این حال، این ماده نسبتاً نرم است (عدد کانوپ 120) و به‌راحتی خش برمی‌دارد؛ بنابراین برای محیط‌های خشن توصیه نمی‌شود. هنگام تمیز کردن و حمل آن باید احتیاط شود و از دستکش یا پوشش انگشت استفاده گردد. از تماس با انبرک یا ابزارهای دیگر باید اجتناب شود.

سیلیکون (Si)

سیلیکون برای استفاده در محدوده فروسرخ نزدیک (1.2 تا 8 میکرومتر) مناسب است. به دلیل چگالی پایین، در کاربردهای حساس به وزن، به‌ویژه در محدوده 3-5 میکرومتر، گزینه مناسبی است. سختی آن (عدد کانوپ 1150) از ژرمانیوم بیشتر است و شکنندگی کمتری دارد. اما به دلیل جذب بالا در طول موج 9 میکرومتر، برای کاربردهای عبوری در لیزرهای CO₂ مناسب نیست.

ژرمانیوم (Ge)

ژرمانیوم در محدوده فروسرخ نزدیک (2-16 میکرومتر) کاربرد دارد و برای لیزرهای فروسرخ مناسب است. به دلیل ضریب شکست بالا، انحنای سطح کم و ابیراهی رنگی پایین، معمولاً در سیستم‌های تصویربرداری کم‌توان نیاز به تصحیح اضافی ندارد. با این حال، عملکرد آن به‌شدت تحت تأثیر دما قرار می‌گیرد و با افزایش دما، عبوردهی آن کاهش می‌یابد؛ بنابراین فقط تا دمای 100 درجه سانتیگراد قابل استفاده است. چگالی بالای آن (5.33 گرم بر سانتی‌متر مکعب) در طراحی سیستم‌های حساس به وزن باید در نظر گرفته شود. عدسی‌های ژرمانیوم با دستگاه تراش الماس پرداخت می‌شوند و در سیستم‌های تصویربرداری حرارتی، تقسیم‌کننده‌های پرتو فروسرخ و کاربردهای FLIR استفاده می‌شوند.

CVD ZnS

CVD ZnS تنها ماده اپتیکی فروسرخ (به‌جز الماس) است که محدوده مرئی تا فروسرخ بلندموج (LWIR) و حتی امواج مایکروویو را پوشش می‌دهد و مهم‌ترین ماده برای پنجره‌های LWIR محسوب می‌شود. از آن در سیستم‌های تصویربرداری حرارتی با وضوح بالا، پنجره‌های “سه‌گانه اپتیکی” و کاربردهای پیشرفته مانند پنجره‌های ترکیبی لیزر فروسرخ نزدیک/دو رنگ فروسرخ استفاده می‌شود.