پنجره‌های مستطیلی شکل سیلیکون

پنجره‌های مستطیلی سیلیکونی (Si)

پنجره‌های نوری از جمله المان‌های پایه‌ای در اپتیک هستند که معمولاً به عنوان محافظ حسگرهای الکترونیکی یا دتکتورها در برابر محیط خارجی استفاده می‌شوند. این پنجره‌ها دو محیط را از هم جدا می‌کنند، مثلاً فضای داخلی دستگاه را از محیط بیرونی ایزوله می‌سازند و از تجهیزات داخلی محافظت می‌نمایند. پنجره‌های نوری تأثیری بر بزرگ‌نمایی سیستم ندارند.

سیلیکون تک‌بلوری (Si) یک ماده گازی خنثی از نظر شیمیایی با سختی بالا و نامحلول در آب است. این ماده در محدوده طول موج ۱ تا ۷ میکرون (μm) دارای خواص انتقال نور عالی است و همچنین در محدوده مادون قرمز دور (۳۰ تا ۳۰۰ μm) عملکرد بسیار مطلوبی دارد، ویژگی‌ای که در سایر مواد نوری مادون قرمز یافت نمی‌شود. سیلیکون تک‌بلوری معمولاً برای پنجره‌های نوری مادون قرمز موج متوسط (۳-۵ μm) و نیز به عنوان زیرلایه فیلترهای نوری استفاده می‌شود. به دلیل رسانش گرمایی خوب و چگالی پایین این ماده، از آن در ساخت آینه‌های لیزر نیز استفاده می‌شود.

شرکت ما قادر به تأمین پنجره‌های مستطیلی سیلیکونی با ابعاد ۲ تا ۳۰۰ میلی‌متر و ضخامت ۰٫۱۲ تا ۶۰ میلی‌متر (با دقت تا ۲۰-۱۰، ۱/۱۰ طول موج @۶۳۳ نانومتر) است. این محصولات با چهار فرآیند اصلی پرداخت شامل:

• پرداخت دیسک ژلی

• پرداخت سرعت بالا

• پرداخت حلقوی

• پرداخت CNC

تجهیزات کنترل کیفیت پیشرفته شامل:

• اینترفرومتر ZYGO

• میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)

• eccentric سنج‌های بازتاب و عبور

• گونیومتر ۱۵ ثانیه‌ای

• سیستم مرکزگذاری UV ژل

• ضخامت‌سنج لیزری غیرتماسی

• تصویرگر دو بعدی (2D Imager)

• سنجش‌گر قطر کره

انتخاب پوشش‌های موجود:

• MgF₂

• پوشش ضد بازتاب UV (UV-AR)

• پوشش ضد بازتاب محدوده UV-VIS

• پوشش ضد بازتاب VIS-EXT

• پوشش ضد بازتاب VIS-NIR

• پوشش ضد بازتاب NIR I و NIR II

• پوشش ضد بازتاب Telecom-NIR

• پوشش ضد بازتاب SWIR

• پوشش ضد بازتاب YAG-BBAR

این تجهیزات و فرآیندها دقت و کیفیت محصولات را تضمین می‌کنند.

پنجره‌های نوری (اپتیکال ویندوز)

پنجره‌های نوری صفحاتی از جنس شیشه‌های اپتیکی هستند که پس از فرآیندهای سنگ‌زنی و پولیش، به صورت دو سطح کاملاً موازی تولید می‌شوند. این قطعات عمدتاً به عنوان محافظ برای حسگرهای الکترونیکی، لنزهای اپتیکی و دستگاه‌های لیزری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ویژگی‌های کلیدی:

• سیلیکون تک‌بلور (Si): این ماده به‌طور معمول برای پنجره‌های نوری محدوده مادون‌قرمز موج متوسط (۳-۵ میکرومتر) و نیز به عنوان زیرلایه فیلترهای نوری کاربرد دارد.

• هدایت حرارتی بالا و چگالی پایین: این ویژگی‌ها، سیلیکون تک‌بلور را به گزینه‌ای ایده‌آل برای ساخت آینه‌های لیزری تبدیل می‌کند.

توانایی‌های تولیدی شرکت ما:
شرکت ما قادر به تأمین پنجره‌های سیلیکونی در ابعاد و اندازه‌های مختلف مطابق با نیاز مشتریان می‌باشد.

نکته فنی:
لیتیم فلوراید (Lithium Fluoride) به دلیل ضریب شکست پایین، امکان استفاده بدون نیاز به پوشش ضدبازتاب (AR Coating) را فراهم می‌کند.

این محصولات با دقت بالا و مطابق با استانداردهای صنعتی تولید می‌شوند.

پنجره‌های نوری (اپتیکال ویندوز)

پنجره‌های نوری صفحاتی از جنس شیشه‌های اپتیکی هستند که پس از پرداخت و صیقل کاری به گونه‌ای تولید می‌شوند که دو سطح کاملاً موازی ایجاد شود. این قطعات عمدتاً به عنوان محافظ برای حسگرهای الکترونیکی، لنزهای اپتیکی و هدهای پردازش لیزری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ملاحظات انتخاب پنجره نوری:
در انتخاب پنجره‌های نوری باید به دو ویژگی کلیدی توجه ویژه داشت:

1. خواص انتقال نوری ماده

2. خصوصیات مکانیکی قطعه

پارامترهای مهم در پنجره‌های نوری:

• میزان عبور نور (Transmission)

• کیفیت سطح (Surface Quality)

• ضخامت (Thickness)

• میزان توازی سطوح (Parallelism)

• جنس ماده پایه (Substrate Material)

• سایر ویژگی‌های اختصاصی

نکته کاربردی:
این پارامترها بسته به کاربرد خاص مورد نظر قابل انتخاب و تنظیم هستند. در طراحی سیستم‌های اپتیکی، انتخاب بهینه این پارامترها نقش تعیین‌کننده‌ای در عملکرد نهایی سیستم خواهد داشت.

سیلیکون تک‌بلور (Si)

سیلیکون تک‌بلور (Si) یک ماده گازی خنثی از نظر شیمیایی با سختی بالا و نامحلول در آب است. این ماده دارای خواص انتقال نور عالی در محدوده 1 تا 7 میکرومتر (μm) بوده و همچنین در باند مادون قرمز دور (30 تا 300 μm) عملکرد انتقال نور بسیار مطلوبی از خود نشان می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی:

• پایداری شیمیایی بالا: مقاومت عالی در برابر واکنش‌های شیمیایی

• سختی قابل توجه: مناسب برای کاربردهای صنعتی و اپتیکی

• محدوده انتقال نوری گسترده: عملکرد مطلوب هم در محدوده مادون قرمز نزدیک و هم در محدوده مادون قرمز دور

این خصوصیات منحصر به فرد، سیلیکون تک‌بلور را به ماده‌ای ایده‌آل برای کاربردهای اپتیکی پیشرفته تبدیل می‌کند.

سیلیکون (Si) و کاربردهای آن در اپتیک لیزر

سیلیکون به دلیل هدایت حرارتی بالا و چگالی پایین، ماده‌ای مناسب برای ساخت آینه‌های لیزری محسوب می‌شود. این ویژگی‌ها به دفع مؤثر حرارت و کاهش وزن سیستم‌های اپتیکی کمک شایانی می‌کنند.

محدودیت کاربردی:
با این حال، سیلیکون برای کاربردهای انتقال لیزر CO₂ مناسب نیست، چرا که در طول موج ۹ میکرومتر (µm) جذب نوری بسیار بالایی از خود نشان می‌دهد. این خاصیت باعث می‌شود سیلیکون نتواند به عنوان پنجره یا المان انتقال دهنده در سیستم‌های لیزر CO₂ مورد استفاده قرار گیرد.

نکته فنی:
• هدایت حرارتی بالا: ~150 W/(m·K) در دمای اتاق
• چگالی پایین: 2.33 g/cm³
• ضریب جذب در 9 µm: بسیار بالا (غیرقابل استفاده برای لیزر CO₂)

پوشش‌های اپتیکی (Optical Coatings)

پوشش‌دهی به فرآیند اعمال لایه‌های نازک از مواد شفاف دی‌الکتریک یا فلزی بر روی سطح زیرلایه‌ها به روش‌های فیزیکی یا شیمیایی اطلاق می‌شود. هدف از این فرآیند، تغییر مشخصات بازتاب و عبور نور از سطح مواد برای دستیابی به نیازهای مختلف اپتیکی است.

اهداف اصلی پوشش‌دهی اپتیکی:

• کاهش یا افزایش بازتاب سطح

• ایجاد خاصیت تفکیک پرتو (Beam Splitting)

• تفکیک رنگی (Color Separation)

• فیلتراسیون نوری (Light Filtering)

• ایجاد خاصیت قطبش (Polarization)

انواع پوشش‌های قابل ارائه:

1. لایه‌های ضد بازتاب (AR Coatings):

   • پوشش‌های پهن‌باند برای محدوده‌های:

     • فرابنفش (UV)

     • مرئی (Visible)

     • مادون قرمز نزدیک (NIR)

     • مادون قرمز میانی (Mid-IR)

2. لایه‌های بازتاب‌بالا (HR Coatings)

3. لایه‌های طیفی (Spectral Coatings)

4. لایه‌های فلزی (Metallic Coatings)

این پوشش‌ها با استفاده از پیشرفته‌ترین تکنیک‌های رسوب‌دهی و با دقت نانومتری اعمال می‌شوند تا عملکرد اپتیکی مطلوب را تضمین کنند.

استانداردهای مواد

● جنس ماده:
سیلیکون تک‌بلور (Si) با ترکیب شیمیایی خالص Si

● درجه خلوص:

• خلوص ماده اولیه برای رشد بلور: حداقل ۹N (۹۹.۹۹۹۹۹۹۹٪)

• خلوص مواد آلاینده (دوپانت): حداقل ۵N (۹۹.۹۹۹٪)

● کیفیت بلور:
میله‌های سیلیکون تک‌بلور باید عاری از هرگونه موارد زیر باشند:

• ساختار موزاییکی

• مرزدانه‌ها (گرین بانداری)

• بلورهای دوقلو

● چگالی نابجایی (Dislocation Density):
چگالی نابجایی باید حداکثر ۱۰۰ نابجایی بر سانتیمتر مربع (۱۰۰ dislocations/cm²) باشد.

● نوع رسانایی:
سیلیکون تک‌بلور از نظر رسانایی به دو نوع تقسیم می‌شود:

• نوع N

• نوع P

● جهت‌گیری بلور (Crystallographic Orientation):
بلورهای سیلیکون عمدتاً در جهت‌های بلورشناسی زیر رشد داده می‌شوند:
(جهت‌های اصلی کریستالوگرافی متناسب با کاربرد مورد نظر)

این استانداردها تضمین‌کننده کیفیت و عملکرد مناسب مواد برای کاربردهای اپتیکی و الکترونیکی پیشرفته هستند.

ویژگی‌های الکتریکی و ظاهری سیلیکون تک‌بلور

● مقاومت ویژه (Resistivity):
مقاومت ویژه سیلیکون تک‌بلور بر اساس استانداردهای صنعتی به چهار دسته مختلف تقسیم بندی می‌شود.

● کیفیت ظاهری:
بلورهای سیلیکون باید از نظر ظاهری دارای شرایط زیر باشند:

• عاری از هرگونه آلودگی سطحی

• بدون تراشه یا شکستگی (No chipping)

• بدون ترک یا شکاف (No cracks)

• بدون حفره یا سوراخ بر روی سطوح (No holes)

ملاحظات:
این مشخصات تضمین کننده کیفیت مطلوب برای کاربردهای حساس اپتیکی و نیمه هادی می‌باشد. کنترل دقیق این پارامترها در فرآیند تولید، عملکرد بهینه قطعات نهایی را تضمین می‌کند.

آزمون عبور نور (Transmittance Test)

● نمونه‌های آزمایش:

• جنس: سیلیکون تک‌بلور (Monocrystalline Silicon)

• قطر نمونه: ۲۰ تا ۵۰ میلی‌متر

• ضخامت نمونه: ۱۰ ± ۰.۵ میلی‌متر

• کیفیت سطح: پرداخت شده با استاندارد سطحی ۸۰/۵۰

● محدوده طیفی آزمون:
محدوده ۳ تا ۱۵ میکرومتر (μm)

● شرایط پذیرش:
میزان عبور نور (Transmittance) باید در محدوده ۳ تا ۵ میکرومتر:
T ≥ ۵۲.۵٪ باشد.

ملاحظات فنی:
این آزمون با دستگاه‌های طیف‌سنج دقیق و در شرایط استاندارد آزمایشگاهی انجام می‌شود. کیفیت پرداخت سطح نمونه تأثیر مستقیمی بر نتایج آزمون دارد.

آزمون عبور نور (Transmittance Test)

● مشخصات نمونه‌ها:

• جنس نمونه: سیلیکون تک‌بلور (Monocrystalline Silicon)

• محدوده قطر: 20 تا 50 میلی‌متر

• ضخامت: 10±0.5 میلی‌متر

• کیفیت سطح: پرداخت نهایی با استاندارد 80/50

● محدوده طیفی آزمایش:
3 تا 15 میکرومتر

● الزامات کیفی:
حداقل میزان عبور نور مورد پذیرش در محدوده 3-5 میکرومتر:
52.5% ≤ T

ملاحظات فنی:

1. نمونه‌ها باید دارای سطوح موازی با تلرانس ±0.05 میلی‌متر باشند

2. کیفیت پرداخت سطح تأثیر مستقیم بر نتایج آزمون دارد

3. آزمایش باید در شرایط کنترل شده دمایی (23±2°C) انجام شود

4. دستگاه طیف‌سنج مورد استفاده باید کالیبره باشد

ویژگی‌های سیلیکون تک‌بلور (Monocrystalline Silicon)

● یکپارچگی بلوری:
در بررسی بصری نمونه تحت نور روز و با چشم غیرمسلح:

• هیچگونه مرزدانه (grain boundary) قابل مشاهده نمی‌باشد

• هیچگونه نوارهای بافتی (wicker-like stripes) در سطح بلور مشاهده نمی‌شود

ملاحظات کنترل کیفی:

1. این ویژگی نشانگر ساختار تک‌بلور کامل و عاری از نقایص ماکروسکوپی است

2. بررسی باید در نور طبیعی روز و بدون استفاده از ابزار بزرگنمایی انجام شود

3. عدم مشاهده این ناهمسانگردی‌ها تأییدکننده کیفیت بالای فرآیند رشد بلور است

اهمیت فنی:
یکپارچگی بلوری کامل برای کاربردهای حساس اپتیکی و الکترونیکی ضروری می‌باشد، چرا که هرگونه ناهمگنی می‌تواند بر خواص نوری و الکتریکی ماده تأثیر منفی بگذارد.

ویژگی‌های زیربلور (Sub-crystal)

● بررسی بصری:

• در معاینه با نور روز و با چشم غیرمسلح:

  • نوارهای بیدی شکل (willow stripes) در سطح بلور مشاهده می‌شوند

  • مساحت تحت پوشش این نوارها کمتر از ۱/۶ قطر انتهایی بلور است

● پس از پرداخت:

• این نوارهای بیدی پس از فرآیند پرداخت سطح کاملاً محو می‌شوند

ملاحظات فنی:
۱. این ویژگی نشان‌دهنده وجود نواحی با جهت‌گیری بلوری متفاوت (Sub-grain structure) است
۲. محدودیت مساحت ۱/۶ قطر انتهایی، استاندارد کیفیت برای کاربردهای نوری محسوب می‌شود
۳. محو شدن نوارها پس از پرداخت، تأییدکننده کیفیت مناسب برای کاربردهای اپتیکی است

تأثیر بر کاربرد:

• این ساختار برای کاربردهای غیرحساس اپتیکی قابل قبول است

• در کاربردهای با حساسیت بالا، استفاده از بلورهای بدون این ویژگی توصیه می‌شود

ویژگی‌های سیلیکون چندبلوره (Polycrystalline Silicon)

● مشخصات ظاهری:
در بررسی بصری با نور طبیعی روز و بدون ابزار بزرگنمایی:

• خطوط مرز بلورها (crystal boundary lines) به وضوح در سطح نمونه قابل مشاهده هستند

• اختلاف واضح در میزان روشنایی دو طرف مرز بلورها مشهود است

ملاحظات فنی:

1. این ویژگی نشانگر ساختار چندبلوره با جهت‌گیری‌های کریستالوگرافی متفاوت است

2. اختلاف نوردهی در دو طرف مرزها ناشی از تفاوت در جهت‌گیری بلورها می‌باشد

3. این ساختار برای کاربردهای خاصی که نیاز به خواص همسانگرد ندارند قابل استفاده است

توصیه‌های کاربردی:

• مناسب برای کاربردهای غیرحساس اپتیکی

• برای کاربردهای دقیق اپتیکی و الکترونیکی توصیه نمی‌شود

• هزینه تولید پایین‌تر نسبت به نمونه‌های تک‌بلور از مزایای آن محسوب می‌شود

مواد اپتیکی و کاربردهای آنها

1. شیشه اپتیکی N-BK7

• پرکاربردترین شیشه اپتیکی برای تولید قطعات با کیفیت بالا

• عبور نور عالی در محدوده مرئی تا مادون قرمز نزدیک (350-2000 نانومتر)

• کاربردهای اصلی: تلسکوپ‌ها، سیستم‌های لیزری

• جایگزین مناسب زمانی که مزایای سیلیکای ذوب شده UV مورد نیاز نباشد

2. سیلیکای ذوب شده UV

• محدوده عبور گسترده از UV تا مادون قرمز نزدیک (185-2100 نانومتر)

• یکنواختی بهتر و ضریب انبساط حرارتی پایین‌تر نسبت به N-BK7

• مناسب برای لیزرهای پرتوان و کاربردهای تصویربرداری دقیق

3. فلورید کلسیم (CaF2)

• عبور نور بالا در محدوده 180 نانومتر تا 8 میکرومتر

• ضریب شکست پایین

• کاربردهای اصلی:

  • پنجره‌ها و لنزهای طیف‌سنج‌ها

  • سیستم‌های تصویربرداری حرارتی

  • لیزرهای اگزایمر (مقاومت بالا در برابر آسیب لیزری)

4. فلورید باریم (BaF2)

• محدوده عبور: 200 نانومتر تا 11 میکرومتر

• مقاوم در برابر تابش‌های پرانرژی

• خواص سینتیلاسیون عالی

• محدودیت‌ها:

  • مقاومت کم در برابر رطوبت

  • تخریب عملکرد در 500 درجه سانتیگراد در محیط مرطوب

  • کاربرد تا 800 درجه سانتیگراد در محیط خشک

• نکات ایمنی: استفاده از دستکش و شستشوی کامل دست پس از کار ضروری است

5. فلورید منیزیم (MgF2)

• محدوده کاری ایده‌آل: 200 نانومتر تا 6 میکرومتر

• مزایا:

  • مقاومت شیمیایی عالی

  • مقاومت در برابر آسیب لیزری

  • تحمل شوک مکانیکی و حرارتی

• مشخصات فنی:

  • سختی نوکلئوس: 415

  • ضریب شکست: 1.38

  • مقاومت متوسط در برابر هیدرولیز

6. سلنید روی (ZnSe)

• محدوده عبور: 600 نانومتر تا 16 میکرومتر

• کاربردهای اصلی:

  • تصویربرداری حرارتی

  • سیستم‌های مادون قرمز

  • کاربردهای پزشکی

  • لیزرهای پرتوان CO2 (به دلیل جذب پایین)

• ملاحظات:

  • ماده نرم (سختی نوکلئوس 120)

  • مستعد خراش

  • نیاز به مراقبت ویژه در تماس و تمیزکاری

  • عدم استفاده از پنس یا ابزار فلزی

7. سیلیکون (Si)

• محدوده کاری: 1.2 تا 8 میکرومتر (مادون قرمز نزدیک)

• مزایا:

  • چگالی پایین (مناسب برای کاربردهای حساس به وزن)

  • سختی بالا (1150 نوکلئوس)

  • مقاومت مکانیکی بهتر نسبت به ژرمانیوم

• محدودیت:

  • جذب بالا در 9 میکرومتر (عدم مناسب برای لیزر CO2)

8. ژرمانیوم (Ge)

• محدوده کاری: 2 تا 16 میکرومتر

• ویژگی‌ها:

  • ضریب شکست بالا

  • انحنای سطح کم

  • ابیراهی رنگی پایین

• محدودیت‌ها:

  • حساسیت دمایی (کاربرد تا 100 درجه سانتیگراد)

  • چگالی بالا (5.33 گرم بر سانتیمتر مکعب)

• کاربردهای اصلی:

  • سیستم‌های تصویربرداری حرارتی

  • جداسازهای پرتو مادون قرمز

  • سیستم‌های تلهمتری

  • کاربردهای FLIR

9. ZnS تولید شده به روش CVD

• تنها ماده اپتیکی مادون قرمز (غیر از الماس) با پوشش طیفی کامل از مرئی تا مادون قرمز موج بلند (LWIR)

• کاربردهای پیشرفته:

  • پنجره‌های سیستم‌های تصویربرداری حرارتی با وضوح بالا

  • پنجره‌های “سه-اپتیکی”

  • پنجره‌های ترکیبی لیزر مادون قرمز نزدیک/دو رنگ مادون قرمز