کلسیم فلوراید مادون قرمز

توضیحات

کلسیم فلوراید مادون قرمز (Infrared CaF2)

کریستال کلسیم فلوراید (CaF2) با سختی بالا، مقاومت مکانیکی قوی و مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی، عبوردهی مطلوبی در محدوده‌های فرابنفش (UV)، مرئی و مادون قرمز دارد. این ماده به‌طور گسترده در زمینه‌های علمی و فناوری مانند لیزرها، اپتیک مادون قرمز، اپتیک فرابنفش و آشکارسازهای پرانرژی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی بارز کلسیم فلوراید، خواص نوری عالی آن در باند فرابنفش است، به‌طوری که یکی از بلورهای نوری شناخته‌شده در محدوده قطع UV محسوب می‌شود. این ماده با ضریب عبور بالا و تشعشع فلورسانس پایین، گزینه‌ای ایده‌آل برای دتکتورهای فرابنفش، لیزرهای UV و سیستم‌های نوری فرابنفش است.

ما قادر به تأمین کلسیم فلوراید مادون قرمز در انواع مشخصات، هم به صورت خام (بلانک) و هم پرداخته‌شده (فینیشد) هستیم. اشکال بلانک‌ها شامل گرد، مستطیلی، سوراخ‌دار، پنجره‌ای (ویندو)، لنز، گالوانومتر و اشکال سفارشی می‌باشد.

• معرفی محصولات

کریستال‌های کلسیم فلوراید (CaF2) و کاربردهای گسترده آنها در حوزه مادون قرمز

کریستال‌های کلسیم فلوراید دارای کاربردهای متنوعی در اپتیک مادون قرمز هستند، از جمله:

• پنجره‌های کلسیم فلوراید (CaF2 windows)

• منشورهای کلسیم فلوراید (CaF2 prisms)

• لنزهای کلسیم فلوراید (CaF2 lenses)

مواد اولیه مورد استفاده در ساخت این کریستال‌ها برای کاربردهای مادون قرمز، معمولاً از فلوریت معدنی طبیعی استخراج می‌شود تا هزینه تولید کاهش یابد. با این حال، به دلیل وجود ناخالصی‌ها در فلوریت طبیعی، نوارهای جذب نوری در طول‌موج‌های 205 نانومتر و 306 نانومتر مشاهده می‌شود.

شرکت ما توانایی تأمین انواع مقاطع خام (بلانک) و محصولات پرداخته‌شده (فینیشد) کلسیم فلوراید مادون قرمز را در مشخصات فنی مختلف داراست. در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر یا سفارش محصول، می‌توانید با کارشناسان ما تماس بگیرید.

توضیح علمی:

• نوارهای جذب (Absorption bands) 205nm و 306nm ناشی از ناخالصی‌های موجود در فلوریت طبیعی هستند که ممکن است در برخی کاربردهای حساس تأثیرگذار باشند.

• استفاده از مواد خام طبیعی (فلوریت) معمولاً مقرون‌به‌صرفه‌تر است، اما در کاربردهای دقیق‌تر ممکن است نیاز به کریستال‌های سنتزی با خلوص بالاتر باشد.

شرکت ما قادر به تأمین انواع مقاطع خام (بلانک) و محصولات پرداخته‌شده (فینیشد) کلسیم فلوراید مادون قرمز در مشخصات فنی متنوع می‌باشد.

انواع اشکال بلانک‌های قابل ارائه:

• گرد (Round)

• مستطیلی (Rectangular)

• سوراخ‌دار (Drilled)

• پنجره‌ای (Windows)

• لنز (Lenses)

• گالوانومتر (Galvanometers)

• اشکال سفارشی (Special Shaped)

این تنوع در طرح‌ها و ابعاد، امکان انتخاب مناسب‌ترین محصول را برای کاربردهای خاص در حوزه‌های اپتیکی و لیزر فراهم می‌آورد.

کاربردهای گسترده کریستال های فلوراید کلسیم (CaF2) در اپتیک پیشرفته

کریستال های فلوراید کلسیم (CaF2) به دلیل ضریب عبور بسیار بالا و آستانه تحمل فوق العاده در برابر لیزرهای پرتوان به ویژه در ناحیه فرابنفش عمیق، به صورت گسترده به عنوان مواد اولیه برای ساخت پنجره های اپتیکی، لنز، منشور، جداکننده پرتو (بیم اسپلیتر) و زیرلایه در محدوده طیفی از فرابنفش خلأ تا میانه مادون قرمز مورد استفاده قرار می گیرند.

ویژگی های منحصر به فرد:

1. کریستال های تک بلور با خلوص بالا از CaF2، گزینه ای ایده آل برای پنجره های لیزرهای اگزایمر در ناحیه فرابنفش خلأ محسوب می شوند.

2. تک کریستال ها و کریستال های آهنگری شده (hot forged) به عنوان پنجره های اپتیکی برای لیزرهای مونوکسید کربن و لیزرهای شیمیایی کاربرد دارند.

3. خواص نوری بی نظیر این کریستال ها در ناحیه فرابنفش خلأ، آنها را از سایر مواد متمایز می کند.

مزایای کلیدی:

• مقاومت بالا در برابر تشعشعات

• تحمل فوق العاده در برابر ازون

• مقاومت در برابر خوردگی توسط فلوئور

• هزینه تولید مقرون به صرفه

این ترکیب منحصر به فرد از خواص فیزیکی-نوری و مزایای اقتصادی، CaF2 را به ماده ای استثنایی برای کاربردهای اپتیکی پیشرفته تبدیل کرده است.

پوشش‌دهی اپتیکی (Optical Coating)

پوشش‌دهی به فرآیند اعمال یک لایه نازک از فیلم‌های الکترولیتی شفاف یا فیلم‌های فلزی بر روی سطح مواد پایه (سوبسترا) با استفاده از روش‌های فیزیکی یا شیمیایی اطلاق می‌شود. هدف از این فرآیند، تغییر ویژگی‌های انعکاس و عبور نور در سطح ماده است تا نیازهای مختلف اپتیکی از جمله:

• کاهش یا افزایش بازتاب

• تقسیم پرتو (Beam Splitting)

• تفکیک رنگ (Color Separation)

• فیلتر کردن نور (Light Filtering)

• قطبی‌سازی (Polarization)

برآورده شود.

انواع پوشش‌های اپتیکی قابل ارائه:

• پوشش‌های ضد بازتاب (Anti-Reflective Coatings)

• پوشش‌های با بازتاب بالا (High-Reflective Coatings)

• پوشش‌های طیفی (Spectral Coatings)

• پوشش‌های فلزی (Metallic Coatings)

همچنین، پوشش‌های ضد بازتاب پهن‌باند برای محدوده‌های طیفی زیر ارائه می‌شوند:

• فرابنفش (UV)

• مرئی (Visible)

• فروسرخ نزدیک (NIR)

• فروسرخ میانی (Mid-IR)

این پوشش‌ها با دقت بالا و متناسب با نیازهای خاص هر کاربرد طراحی و اجرا می‌شوند.

• اطلاعات فنی

درجه‌های مختلف کریستال فلوراید کلسیم (CaF2) و مشخصات فنی آنها

درجه VIR (مرئی تا مادون قرمز)

• اندازه‌های معمول: φ80×180mm، φ100×180mm

• حداکثر اندازه: φ400×60mm

• محدوده طول موج کاربردی: 400nm تا 7.6μm

• ساختار کریستالی: تک‌بلور، نیمه‌بلور، چندبلور

• عبور داخلی: >99.0% (نمونه 10mm)

• دوگانگی تنش: PV 1-30nm/cm@633nm

• یکنواختی نوری: PV 3-50ppm@633nm

• تست نور سبز (25-125mW): بدون ستون نور، حباب یا ذرات پراکنده

درجه UR (فرابنفش)

• اندازه‌های معمول: φ80×180mm، φ100×180mm

• حداکثر اندازه: φ400×60mm

• محدوده طول موج کاربردی: 200nm تا 400nm

• ساختار کریستالی: تک‌بلور (اجازه نیمه‌بلور)

• عبور داخلی: >99.0% (نمونه 10mm)

• دوگانگی تنش: PV 1-30nm/cm@633nm

• یکنواختی نوری: PV 3-20ppm@633nm

• جذب ناخالصی‌ها:

  • بدون پیک جذب در 205nm

  • پیک جذب در 306nm±5nm ≤0.2%

• تست نور سبز: بدون عیوب بصری

درجه VUV (فرابنفش خلأ)

• محدوده طول موج کاربردی: 130nm تا 200nm

• ساختار کریستالی: تک‌بلور

• میزان عبور:

  • 50% @130nm

  • 80% @160nm

  • 85% @200nm (نمونه 10mm)

• دوگانگی تنش: PV 1-20nm/cm@633nm

• یکنواختی نوری: PV 1-15ppm@633nm

• تست نور سبز: بدون عیوب بصری

درجه IC Tool (ابزارهای نیمه‌هادی)

• طول موج‌های کاربردی: 157nm، 193nm، 248nm، 355nm

• ساختار کریستالی: تک‌بلور

• عبور داخلی:

  • 99.8% @355nm و 248nm

  • 99.7% @193nm

  • 99.4% @157nm (نمونه 10mm)

  • بدون جذب در 205nm و 306nm

• دوگانگی تنش: PV 2-10nm/cm@633nm

• یکنواختی نوری: PV 3-20ppm@633nm

• تست نور سبز: بدون عیوب بصری

درجه IC Laser (لیزرهای نیمه‌هادی)

• مشخصات مشابه درجه IC Tool

• مقاومت لیزر: بدون استاندارد مشخص

• آستانه آسیب لیزر: ~7J/cm² @193nm

درجه Raman (طیف‌سنجی رامان)

• محدوده طول موج کاربردی: 130nm تا 7.6μm

• ساختار کریستالی: تک‌بلور

• عبور داخلی:

  • 50% @130nm

  • 80% @160nm

  • 85% @200nm (نمونه 10mm)

  • بدون جذب در 205nm و 306nm

• دوگانگی تنش: PV 2-30nm/cm@633nm

• تست نور سبز: بدون عیوب بصری

• غیر فلورسانس

این درجه‌بندی‌ها امکان انتخاب دقیق‌ترین کریستال CaF2 را بر اساس نیازهای خاص کاربران فراهم می‌کند.

آزمایش عبور نور (Transmittance Test)

تجهیزات مورد استفاده:

• اسپکتروفتومتر UV-Visible

نمونه‌های مورد آزمایش:

• کریستال‌های فلوراید کلسیم بدون پراکندگی نور

• قطر نمونه‌ها: حداقل 20 میلی‌متر

• ضخامت نمونه‌ها: حداقل 3 میلی‌متر

• سطح نمونه‌ها: پرداخت شده با کیفیت سطح 80/50

درجه کیفی:

• درجه IR (مادون قرمز)

نتایج آزمون:

• میزان عبور نور در طول موج 400 نانومتر و بالاتر: بیش از 93%

• در محدوده طول موج 200 تا 400 نانومتر ممکن است پیک‌های جذب در 205 نانومتر یا 306 نانومتر مشاهده شود.

ملاحظات:

1. کیفیت سطح نمونه‌ها (80/50) تأثیر مستقیم بر نتایج آزمایش دارد.

2. وجود پیک‌های جذب در محدوده UV ویژگی طبیعی کریستال‌های با این درجه کیفی محسوب می‌شود.

3. نتایج آزمایش برای نمونه‌هایی با مشخصات ذکر شده معتبر می‌باشد.

تک بلور (Monocrystalline)

در بررسی چشمی تحت نور روز طبیعی:

• هیچ مرز دانه (grain boundary) قابل مشاهده ای در سطح کریستال وجود ندارد

• هیچ گونه نوار یا خطوط بافتی (wicker-like stripes) در سطح کریستال دیده نمی شود

ویژگی های کلیدی:
1- ساختار کاملاً همگن و یکپارچه در مقیاس ماکروسکوپی
2- عدم وجود ناهمگنی های ساختاری قابل مشاهده با چشم غیرمسلح
3- سطح یکنواخت و عاری از هرگونه نقص ظاهری

این مشخصات تضمین کننده کیفیت اپتیکی و مکانیکی مطلوب برای کاربردهای حساس می باشد.

نیمهبلور (Sub-crystal)

در بررسی چشمی تحت نور روز طبیعی:

• نوارهای بیدی شکل (willow stripes) با مساحت کمتر از 1/6 قطر انتهایی روی سطح کریستال مشاهده می‌شوند

• این نوارها پس از پرداخت سطح کاملاً محو می‌شوند و غیرقابل مشاهده خواهند بود

ویژگی‌های کلیدی:
1- وجود ساختار نیمهبلوری با ناهمسانگردی محدود
2- محدودیت عیوب سطحی به کمتر از یک ششم سطح مقطع
3- قابلیت حذف کامل آثار نوارها با پرداخت نهایی
4- حفظ کیفیت اپتیکی مناسب پس از پرداخت

این مشخصات نشان‌دهنده کیفیت قابل قبول برای کاربردهای نیمهحساس اپتیکی است.

●

مواد اپتیکی و کاربردهای آنها

N-BK7

شیشه اپتیکی N-BK7 پرکاربردترین ماده برای تولید قطعات اپتیکی باکیفیت است. این ماده دارای عبوردهی عالی در محدوده مرئی تا فروسرخ نزدیک (350-2000 نانومتر) بوده و در تلسکوپ‌ها، لیزرها و سایر تجهیزات اپتیکی کاربرد گسترده‌ای دارد. از N-BK7 معمولاً زمانی استفاده می‌شود که مزایای سیلیکای ذوب‌شده UV (عبوردهی بسیار خوب و ضریب انبساط حرارتی پایین در محدوده UV) مورد نیاز نباشد.

سیلیکای ذوب‌شده UV

سیلیکای ذوب‌شده UV عبوردهی بالایی از محدوده UV تا فروسرخ نزدیک (185-2100 نانومتر) دارد. همچنین یکنواختی بهتر و ضریب انبساط حرارتی کمتری نسبت به H-K9L (N-BK7) دارد که آن را برای کاربردهای لیزرهای پرتوان و سیستم‌های تصویربرداری ایده‌آل می‌کند.

فلوراید کلسیم (CaF2)

با عبوردهی بالا و ضریب شکست پایین در محدوده 180 نانومتر تا 8 میکرومتر، فلوراید کلسیم معمولاً به عنوان پنجره و لنز در طیف‌سنج‌ها و سیستم‌های تصویربرداری حرارتی استفاده می‌شود. همچنین به دلیل آستانه تحمل بالا در برابر لیزر، در لیزرهای اگزایمر کاربرد دارد.

فلوراید باریم (BaF2)

فلوراید باریم عبوردهی بالایی در محدوده 200 نانومتر تا 11 میکرومتر دارد و در برابر تابش‌های پرانرژی مقاوم است. این ماده دارای خاصیت سینتیلاسیون عالی بوده و برای ساخت قطعات اپتیکی فروسرخ و فرابنفش مناسب است. با این حال، مقاومت کمی در برابر آب دارد و در دمای 500 درجه سانتیگراد در حضور آب تخریب می‌شود، اما در محیط خشک تا 800 درجه سانتیگراد قابل استفاده است. هنگام کار با این ماده باید از دستکش استفاده کرد و پس از کار دست‌ها را کاملاً شست.

فلوراید منیزیم (MgF2)

فلوراید منیزیم برای کاربردهای اپتیکی در محدوده 200 نانومتر تا 6 میکرومتر ایده‌آل است. این ماده در محدوده فرابنفش عمیق و فروسرخ دور بسیار بادوام است و مقاومت بالایی در برابر خوردگی شیمیایی، آسیب لیزر، شوک مکانیکی و شوک حرارتی دارد. سختی آن از فلوراید کلسیم بیشتر اما از سیلیکای ذوب‌شده کمتر است و کمی خاصیت هیدرولیز دارد. سختی آن 415 (مقیاس نوکلئوس) و ضریب شکست آن 1.38 است.

سلنید روی (ZnSe)

سلنید روی عبوردهی بالایی در محدوده 600 نانومتر تا 16 میکرومتر دارد و معمولاً در تصویربرداری حرارتی، تصویربرداری فروسرخ و سیستم‌های پزشکی استفاده می‌شود. همچنین به دلیل جذب پایین، برای لیزرهای CO2 پرتوان مناسب است. با توجه به نرم بودن (سختی نوکلئوس 120) و حساسیت به خراش، استفاده از آن در محیط‌های خشن توصیه نمی‌شود. هنگام کار با این ماده باید احتیاط کرد و از دستکش یا پوشش انگشت استفاده نمود. از تماس با انبرک یا ابزارهای دیگر باید اجتناب کرد.

سیلیکون (Si)

سیلیکون برای استفاده در محدوده فروسرخ نزدیک (1.2-8 میکرومتر) مناسب است. به دلیل چگالی پایین، در کاربردهای حساس به وزن، به ویژه در محدوده 3-5 میکرومتر، گزینه مناسبی است. سختی آن 1150 (مقیاس نوکلئوس) است که از ژرمانیم سخت‌تر و کمتر شکننده است. به دلیل جذب بالا در 9 میکرومتر، برای کاربردهای انتقال در لیزرهای CO2 مناسب نیست.

ژرمانیم (Ge)

ژرمانیم در محدوده فروسرخ نزدیک (2-16 میکرومتر) کاربرد دارد و برای لیزرهای فروسرخ مناسب است. با توجه به ضریب شکست بالا، انحنای سطح کم و ابیراهی رنگی پایین، معمولاً در سیستم‌های تصویربرداری کم‌توان نیاز به تصحیح ندارد. با این حال، حساسیت بالایی به دما دارد و عبوردهی آن با افزایش دما کاهش می‌یابد؛ بنابراین تنها تا 100 درجه سانتیگراد قابل استفاده است. چگالی آن (5.33 گرم بر سانتی‌متر مکعب) در طراحی سیستم‌های حساس به وزن باید در نظر گرفته شود. سطح لنزهای ژرمانیم با دستگاه تراش الماس پرداخت می‌شود که آن را برای کاربردهای فروسرخ، از جمله سیستم‌های تصویربرداری حرارتی، تقسیم‌کننده‌های پرتو فروسرخ، دورسنجی و سیستم‌های FLIR مناسب می‌کند.

CVD ZnS

CVD ZnS تنها ماده اپتیکی فروسرخ (غیر از الماس) است که محدوده مرئی تا فروسرخ موج بلند (LWIR) و حتی امواج مایکروویو را پوشش می‌دهد و در حال حاضر مهم‌ترین ماده برای پنجره‌های LWIR محسوب می‌شود. از آن می‌توان به عنوان پنجره و لنز در سیستم‌های تصویربرداری حرارتی با وضوح بالا و همچنین در کاربردهای پیشرفته مانند پنجره‌های “سه‌گانه اپتیکی” و پنجره‌های ترکیبی لیزر فروسرخ نزدیک/فروسرخ دو رنگ استفاده کرد.