پنجره‌های گرد سوراخ‌شده سیلیکونی

پنجره‌های گرد سوراخ‌شده از جنس سیلیکون (Si)

پنجره‌های نوری از جمله المان‌های پایه‌ای در اپتیک هستند که معمولاً به عنوان محافظی برای حسگرهای الکترونیکی یا آشکارسازها در برابر محیط خارجی استفاده می‌شوند. این پنجره‌ها دو محیط را از یکدیگر جدا می‌کنند؛ برای مثال، فضای داخلی دستگاه را از محیط بیرونی ایزوله می‌سازند تا از تجهیزات داخلی محافظت شود. پنجره‌های نوری تأثیری بر بزرگ‌نمایی سیستم ندارند.

سیلیکون (Si) تک‌بلور) یک ماده گاز-خنثی از نظر شیمیایی با سختی بالا و نامحلول در آب است. این ماده در محدوده طول موج ۱ تا ۷ میکرومتر (μm) دارای خواص انتقال نور عالی است و همچنین در محدوده مادون قرمز دور (۳۰ تا ۳۰۰ میکرومتر) از عبور نور مطلوبی برخوردار است. این ویژگی در سایر مواد نوری مادون قرمز یافت نمی‌شود. سیلیکون تک‌بلور معمولاً برای پنجره‌های نوری مادون قرمز موج متوسط (۳ تا ۵ میکرومتر) و نیز به عنوان زیرلایه فیلترهای نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل رسانایی گرمایی بالا و چگالی کم این ماده، از آن در ساخت آینه‌های لیزر نیز استفاده می‌شود.

مشخصات فنی:

شرکت ما قادر به تأمین پنجره‌های گرد سوراخ‌شده از جنس سیلیکون با مشخصات زیر است:

• قطر: ۲ تا ۳۰۰ میلی‌متر

• ضخامت: ۰٫۱۲ تا ۶۰ میلی‌متر

• دقت پرداخت سطح: تا سطح ۲۰-۱۰ (انحراف سطح λ/10 در ۶۳۳ نانومتر)

فرآیندهای پرداخت:

۱. پولیش دیسک ژلی
۲. پولیش سرعت بالا
۳. پولیش حلقوی
۴. پولیش CNC

تجهیزات کنترل کیفیت:

• زیگو (ZYGO) و AFM برای آنالیز سطح

• اندازه‌گیر انحراف انتقال و بازتاب

• گونیومتر ۱۵ ثانیه‌ای

• سیستم مرکزگذاری UV ژلی

• ضخامت‌سنج لیزری غیرتماسی

• تصویربردار دو بعدی (2D Imager)

• اندازه‌گیر قطر کره

گزینه‌های پوشش (کوتیнг):

• MgF₂

• پوشش ضد بازتاب UV (UV-AR)

• پوشش ضد بازتاب محدوده UV-VIS

• پوشش ضد بازتاب گسترده مرئی (VIS-EXT)

• پوشش ضد بازتاب مرئی-مادون قرمز نزدیک (VIS-NIR)

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

• پوشش ضد بازتاب مخابراتی مادون قرمز نزدیک (Telecom-NIR)

• پوشش ضد بازتاب مادون قرمز موج کوتاه (SWIR)

• پوشش ضد بازتاب لیزر YAG (YAG-BBAR)

این محصولات با دقت بالا و کیفیت مطلوب برای کاربردهای حساس در صنایع اپتیک، لیزر و سیستم‌های مادون قرمز مناسب هستند.

پنجره‌های نوری سیلیکونی

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

ویژگی‌های کلیدی سیلیکون تک‌بلور:

• کاربرد اصلی به عنوان پنجره‌های نوری در محدوده مادون قرمز موج متوسط (۳-۵ میکرومتر)

• استفاده به عنوان زیرلایه فیلترهای نوری

• دارای هدایت حرارتی بالا و چگالی پایین

• گزینه‌ای ایده‌آل برای ساخت آینه‌های لیزری

توانایی‌های تولیدی:
ما قادر به تأمین پنجره‌های سیلیکونی در ابعاد و اندازه‌های مختلف متناسب با نیازهای خاص مشتریان هستیم.

نکته فنی:
سیلیکون تک‌بلور با ضریب شکست پایین، امکان استفاده از این پنجره‌ها را بدون نیاز به پوشش ضدبازتاب (AR) فراهم می‌سازد که این ویژگی مزیت قابل توجهی در بسیاری از کاربردهای اپتیکی محسوب می‌شود.

این محصولات با دقت ابعادی بالا و کیفیت سطح عالی برای استفاده در سیستم‌های حساس اپتیکی و لیزری مناسب می‌باشند.

پنجره‌های نوری (اپتیکال ویندوز)

پنجره‌های نوری صفحاتی از جنس شیشه‌های اپتیکی هستند که پس از فرآیندهای سنگ‌زنی و پولیشکاری به صورت دو سطح کاملاً موازی به یکدیگر تولید می‌شوند. این قطعات عمدتاً به عنوان محافظ برای تجهیزات حساسی مانند 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. خصوصیات انتقال نوری ماده (انتقال طیفی در محدوده کاری)

2. خواص مکانیکی ماده (مقاومت در برابر تنش‌های محیطی)

پارامترهای مهم در پنجره‌های نوری:

• ضریب انتقال نور (Transmission)

• کیفیت سطح (Surface Quality)

• ضخامت (Thickness)

• میزان موازی بودن سطوح (Parallelism)

• جنس ماده پایه (Substrate Material)

• سایر ویژگی‌های اختصاصی

نکته کاربردی:
انتخاب هر یک از این پارامترها باید بر اساس نیازهای خاص هر کاربرد انجام پذیرد. به عنوان مثال، در سیستم‌های لیزری پرتوان علاوه بر ضریب انتقال، خواص مکانیکی مانند مقاومت حرارتی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.

سیلیکون تک‌بلور (Si): ویژگی‌ها و کاربردهای اپتیکی

سیلیکون تک‌بلور (Si) ماده‌ای با ویژگی‌های منحصر به فرد است که آن را برای کاربردهای اپتیکی ایده‌آل می‌سازد. از مهم‌ترین خصوصیات این ماده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی:

• ساختار شیمیایی بی‌اثر (خنثی)

• سختی مکانیکی بالا

• عدم حلالیت در آب

• پایداری شیمیایی عالی در محیط‌های مختلف

خواص اپتیکی ممتاز:
سیلیکون تک‌بلور دارای دو محدوده انتقال نوری استثنایی است:

1. محدوده 1-7 میکرومتر:

   • انتقال نور عالی در این طیف

   • مناسب برای کاربردهای مادون قرمز نزدیک و متوسط

2. محدوده مادون قرمز دور (30-300 میکرومتر):

   • عملکرد برجسته در این طیف

   • ویژگی نادری که در بسیاری از مواد اپتیکی دیگر یافت نمی‌شود

کاربردهای ویژه:
این خصوصیات منحصر به فرد، سیلیکون تک‌بلور را به گزینه‌ای ایده‌آل برای موارد زیر تبدیل کرده است:

• پنجره‌های اپتیکی در سیستم‌های مادون قرمز

• زیرلایه فیلترهای نوری

• المان‌های اپتیکی در سیستم‌های لیزری

• کاربردهای تخصصی در طیف‌سنجی

نکته فنی:
پایداری حرارتی بالا همراه با خواص اپتیکی ممتاز، سیلیکون تک‌بلور را به ماده‌ای کلیدی در توسعه سیستم‌های اپتیکی پیشرفته تبدیل کرده است.

ویژگی‌های حرارتی و محدودیت‌های اپتیکی سیلیکون

سیلیکون به دلیل ترکیب خاصی از خواص فیزیکی، ماده‌ای ایده‌آل برای کاربردهای لیزری محسوب می‌شود:

مزایای کلیدی:
۱. هدایت حرارتی بالا:

• قابلیت انتقال مؤثر گرما

• کاهش تمرکز حرارتی در کاربردهای پرتوان

• مناسب برای ساخت آینه‌های لیزری با پایداری حرارتی بالا

۲. چگالی پایین:

• کاهش وزن قطعات نوری

• مناسب برای سیستم‌های حساس به وزن

محدودیت اپتیکی مهم:

• جذب شدید در طول موج ۹ میکرومتر:

  • این ویژگی سیلیکون را برای کاربردهای انتقال لیزر CO₂ نامناسب می‌سازد

  • لیزر CO₂ در محدوده ۹-۱۱ میکرومتر کار می‌کند که دقیقاً در ناحیه جذب قوی سیلیکون قرار دارد

نتیجه‌گیری فنی:
در حالی که سیلیکون گزینه‌ای عالی برای آینه‌های لیزری در بسیاری از کاربردهاست، باید از استفاده آن در سیستم‌های مبتنی بر لیزر CO₂ اجتناب کرد. این محدودیت ناشی از طیف جذبی ذاتی این ماده در محدوده مادون قرمز میانی است.

پوشش‌های اپتیکی (Optical Coatings)

پوشش‌دهی اپتیکی فرآیندی است که طی آن لایه‌ای نازک از مواد الکترولیتی شفاف یا فلزی با روش‌های فیزیکی یا شیمیایی بر روی سطح زیرلایه رسوب داده می‌شود. این فناوری کاربردهای گسترده‌ای در سیستم‌های نوری دارد:

اهداف اصلی پوشش‌دهی:

• اصلاح ویژگی‌های بازتاب و عبور سطح مواد

• کاهش یا افزایش بازتاب نور بر اساس نیاز کاربردی

• تأمین نیازهای تخصصی شامل:

  • تقسیم پرتو (Beam Splitting)

  • تفکیک رنگی (Color Separation)

  • فیلتراسیون نوری (Light Filtering)

  • قطبش نور (Polarization)

انواع پوشش‌های قابل ارائه:
۱. پوشش‌های ضد بازتاب (AR):

• کاهش تلفات نوری در سطح مشترک

• افزایش انتقال نور

۲. پوشش‌های بازتاب‌دهنده (HR):

• بازتاب بسیار بالا در طول‌موج‌های مشخص

۳. پوشش‌های طیفی:

• برای کاربردهای طیف‌سنجی تخصصی

۴. پوشش‌های فلزی:

• برای اهداف خاص بازتابی و فیلتراسیون

پوشش‌های ضد بازتاب پهن‌باند:
ما قادر به ارائه پوشش‌های ضد بازتاب برای محدوده‌های طیفی گسترده هستیم:

• فرابنفش (UV)

• نور مرئی (Visible)

• مادون قرمز نزدیک (NIR)

• مادون قرمز میانی (Mid-IR)

این پوشش‌ها با استفاده از فناوری‌های پیشرفته لایه‌گذاری و با دقت نانومتری تولید می‌شوند و می‌توانند به طور خاص برای نیازهای هر کاربرد طراحی و بهینه‌سازی شوند.

استانداردهای مواد اولیه

جنس ماده:

• سیلیکون تک‌بلور با ترکیب شیمیایی Si خالص

درجه خلوص:

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

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

کیفیت بلوری:

• میله‌های سیلیکون تک‌بلور باید عاری از موارد زیر باشند:

  • ساختار موزاییکی

  • مرزدانه‌ها (Grain Boundaries)

  • بلورهای دوقلو (Twin Crystals)

چگالی نابجایی:

• حداکثر چگالی نابجایی‌های بلوری: ۱۰۰ نابجایی بر سانتیمتر مربع (dislocations/cm²)

انواع هدایت الکتریکی:
سیلیکون تک‌بلور در دو نوع هدایت الکتریکی تولید می‌شود:
۱. نوع N (حاملان بار اصلی: الکترون)
۲. نوع P (حاملان بار اصلی: حفره)

جهت‌های بلوری:
بلورهای سیلیکون عمدتاً در جهت‌های بلوری زیر رشد داده می‌شوند:

• [۱۰۰]

• [۱۱۰]

• [۱۱۱]

ملاحظات فنی:
تمامی این پارامترها با استفاده از روش‌های آنالیز پیشرفته مانند XRD، آنالیز ناخالصی‌ها به روش GDMS و بررسی چگالی نابجایی‌ها به روش اچ شیمیایی کنترل و تأیید می‌گردند.

ویژگی‌های الکتریکی و ظاهری سیلیکون تک‌بلور

مقاومت الکتریکی:
مقاومت ویژه سیلیکون تک‌بلور بر اساس استانداردهای صنعتی به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شود:

۱. مقاومت ویژه بسیار پایین (Very Low Resistivity)
۲. مقاومت ویژه پایین (Low Resistivity)
۳. مقاومت ویژه متوسط (Medium Resistivity)
۴. مقاومت ویژه بالا (High Resistivity)

کیفیت ظاهری:
سیلیکون تک‌بلور باید دارای مشخصات ظاهری زیر باشد:

• عاری از هرگونه آلودگی سطحی

• بدون تراشه یا شکستگی (Chip-free)

• فاقد ترک‌های میکروسکوپی و ماکروسکوپی

• بدون حفره یا ناهمواری سطحی

ملاحظات کنترل کیفی:

• بازرسی ظاهری با روش‌های میکروسکوپی و ماکروسکوپی انجام می‌شود

• تست‌های غیرمخرب (NDT) برای شناسایی عیوب زیرسطحی

• آنالیز سطح با تکنیک‌های پیشرفته مانند میکروسکوپ الکترونی

کاربردهای صنعتی:
انتخاب هر یک از سطوح مقاومت ویژه و کیفیت ظاهری بستگی به نیازهای خاص کاربردهای زیر دارد:

• قطعات نیمه‌هادی

• المان‌های اپتیکی

• حسگرهای پیشرفته

• کاربردهای الکترونیکی قدرت

آزمون عبور نور (Transmittance Test)

ویژگی‌های نمونه آزمایش:

• جنس نمونه: سیلیکون تک‌بلور (Monocrystalline Silicon)

• ابعاد نمونه:

  • قطر: ۲۰ تا ۵۰ میلی‌متر

  • ضخامت: ۱۰ ± ۰.۵ میلی‌متر

• پرداخت سطح:

  • کیفیت سطح پرداخت شده: ۸۰/۵۰ (مطابق استاندارد MIL-PRF-13830)

  • سطوح موازی و صیقلی شده

محدوده طیف سنجی:

• محدوده طول موج آزمایش: ۳ تا ۱۵ میکرومتر

الزامات کیفی عبور نور:

• حداقل عبور نور مورد نیاز:

  • در محدوده ۳-۵ میکرومتر: ≥۵۲.۵٪ (T≥52.5%@3-5μm)

  • مقدار عبور نور در نقطه مرجع ۴ میکرومتر اندازه‌گیری می‌شود

ملاحظات آزمایش:

• اندازه‌گیری با اسپکتروفتومتر مادون قرمز انجام می‌شود

• کالیبراسیون دستگاه با نمونه استاندارد پیش از آزمایش الزامی است

• شرایط محیط آزمایش باید کنترل شده باشد (دما، رطوبت و آلودگی ذرات)

ویژگی‌های ظاهری سیلیکون تک‌بلور (Monocrystalline Silicon)

در بررسی کیفی سیلیکون تک‌بلور، ساختار کریستالی باید دارای مشخصات زیر باشد:

بررسی بصری:

• در بررسی با چشم غیرمسلح و تحت نور طبیعی روز:

  • سطح کریستال باید کاملاً یکنواخت و همگن باشد

  • نباید هیچ گونه مرزدانه (grain boundary) قابل مشاهده وجود داشته باشد

  • نوارهای بافته‌مانند (wicker-like stripes) در سطح کریستال مشاهده نشود

ملاحظات کنترل کیفی:

• این بررسی باید در محیطی با نور سفید استاندارد (حداقل 1000 لوکس) انجام شود

• زاویه دید بررسی باید عمود بر سطح کریستال باشد

• نمونه باید عاری از هرگونه آلودگی سطحی باشد

اهمیت این ویژگی:
عدم مشاهده مرزدانه و ناهنجاری‌های سطحی نشان‌دهنده کیفیت بالای تک‌بلور و یکنواختی ساختار کریستالی است که برای کاربردهای اپتیکی و الکترونیکی حساس ضروری می‌باشد.

ویژگی‌های کریستال نیمه‌ساختیافته (Sub-crystal)

مشخصات ظاهری:

• در بررسی بصری با نور طبیعی روز:

  • نوارهای بیدمانند (willow stripes) روی سطح کریستال قابل مشاهده هستند

  • مساحت تحت پوشش این نوارها کمتر از ۱/۶ قطر انتهایی کریستال می‌باشد

پس از پرداخت سطحی:

• نوارهای بیدمانند پس از فرآیند پولیش کاملاً محو می‌شوند

• سطح پرداخت شده باید عاری از هرگونه ناهنجاری بصری باشد

ملاحظات فنی:
۱. این نوارها نشان‌دهنده تغییرات جزئی در جهت رشد کریستال هستند
۲. محدودیت مساحت ۱/۶ قطر، استاندارد کیفیت برای کاربردهای نوری محسوب می‌شود
۳. پولیش مناسب می‌تواند این ناهنجاری‌های ظاهری را بدون تأثیر بر خواص اپتیکی از بین ببرد

کاربردپذیری:
این نوع کریستال با رعایت استانداردهای فوق، برای بسیاری از کاربردهای صنعتی که نیازمند کیفیت اپتیکی بالا هستند مناسب می‌باشد.

ویژگی‌های سیلیکون چندبلوره (پلی‌کریستال)

مشخصات ظاهری در بررسی بصری:

• در بازرسی با نور طبیعی روز با چشم غیرمسلح:

  • خطوط مرز بلورها (Crystal Boundary Lines) به وضوح قابل مشاهده هستند

  • این مرزها به صورت کاملاً نفوذی در ساختار ماده حضور دارند

ویژگی‌های نوری مرز بلورها:

• اختلاف قابل توجه در میزان روشنایی دو طرف مرز بلورها

• تفاوت محسوس در درجه تاریکی و روشنی نواحی مجاور مرزها

• ایجاد الگوهای نامنظم نوری به دلیل تغییر جهت کریستالوگرافی

ملاحظات فنی:

• وجود این مرزها نشان‌دهنده ساختار چندبلوره ماده است

• هر مرز بلور نشان‌دهنده تغییر جهت شبکه کریستالی است

• تفاوت درجه روشنایی ناشی از اختلاف زوایای کریستالوگرافی مناطق مجاور است

تأثیر بر کاربردهای نوری:
این ساختار برای کاربردهای اپتیکی با دقت بالا مناسب نیست، اما در برخی مصارف صنعتی با حساسیت کمتر قابل استفاده می‌باشد. کیفیت سطح پس از پرداخت مکانیکی بهبود می‌یابد، اما مرزهای بلورها کماکان در خواص نوری ماده تأثیرگذار خواهند بود.

مواد اپتیکی و کاربردهای تخصصی آنها

۱. شیشه اپتیکی N-BK7:

• پرکاربردترین نوع شیشه اپتیکی برای تولید قطعات با کیفیت بالا

• محدوده انتقال نور عالی از مرئی تا مادون قرمز نزدیک (350-2000 نانومتر)

• کاربردهای اصلی: تلسکوپ‌ها، سیستم‌های لیزری و اپتیک تصویربرداری

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

۲. سیلیکای ذوب شده UV:

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

• مزایای کلیدی:

  • یکنواختی بالاتر نسبت به N-BK7

  • ضریب انبساط حرارتی پایین‌تر

  • مناسب برای لیزرهای پرتوان و سیستم‌های تصویربرداری دقیق

۳. فلورید کلسیم (CaF₂):

• محدوده کاری: 180 نانومتر تا 8 میکرومتر

• ویژگی‌های برجسته:

  • ضریب شکست پایین

  • مقاومت بالا در برابر آسیب لیزری

• کاربردهای اصلی: طیف‌سنج‌ها، سیستم‌های تصویربرداری حرارتی و لیزرهای اگزایمر

۴. فلورید باریم (BaF₂):

• محدوده انتقال: 200 نانومتر تا 11 میکرومتر

• مزایا:

  • مقاومت در برابر تابش‌های پرانرژی

  • خاصیت سینتیلاسیون عالی

• محدودیت‌ها:

  • حساسیت به رطوبت (کاهش عملکرد در 500 درجه سانتیگراد در محیط مرطوب)

  • قابل استفاده تا 800 درجه سانتیگراد در محیط خشک

• نکات ایمنی: الزام استفاده از دستکش و رعایت اصول ایمنی در حمل و نقل

۵. فلورید منیزیم (MgF₂):

• محدوده کاری: 200 نانومتر تا 6 میکرومتر

• ویژگی‌های ممتاز:

  • مقاومت شیمیایی و حرارتی بالا

  • سختی 415 در مقیاس نوپ

  • ضریب شکست 1.38

• مناسب برای کاربردهای UV عمیق و IR دور

۶. سلنید روی (ZnSe):

• محدوده انتقال: 600 نانومتر تا 16 میکرومتر

• کاربردهای اصلی:

  • تصویربرداری حرارتی و پزشکی

  • لیزرهای CO₂ پرتوان

• ملاحظات:

  • سختی پایین (120 نوپ)

  • حساس به خراش

  • نیاز به مراقبت ویژه در حمل و نقل و تمیزکاری

۷. سیلیکون (Si):

• محدوده کاری: 1.2 تا 8 میکرومتر

• مزایا:

  • چگالی پایین (مناسب برای کاربردهای حساس به وزن)

  • سختی بالا (1150 نوپ)

• محدودیت: جذب شدید در 9 میکرومتر (نامناسب برای لیزر CO₂)

۸. ژرمانیوم (Ge):

• محدوده کاری: 2 تا 16 میکرومتر

• ویژگی‌ها:

  • ضریب شکست بالا

  • انحراف رنگی کم

• محدودیت‌ها:

  • حساسیت دمایی (حداکثر 100 درجه سانتیگراد)

  • چگالی بالا (5.33 گرم بر سانتیمتر مکعب)

• کاربردها: تصویربرداری حرارتی، سیستم‌های FLIR و طیف‌سنجی

۹. ZnS تولید شده به روش CVD:

• تنها ماده اپتیکی (پس از الماس) با پوشش طیفی کامل از مرئی تا مادون قرمز دور

• کاربردهای پیشرفته:

  • پنجره‌های “سه-اپتیکی”

  • سیستم‌های تصویربرداری حرارتی با وضوح بالا

  • کاربردهای نظامی پیشرفته

هر یک از این مواد با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در کاربردهای خاص اپتیکی و فوتونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. انتخاب ماده مناسب باید بر اساس نیازهای دقیق هر پروژه و با در نظر گرفتن تمام پارامترهای فنی انجام پذیرد.