پنجره‌های گرد سوراخ‌دار از جنس سیلیکای ذوب‌شده

پنجره‌های گرد سوراخ‌دار از جنس سیلیکای ذوب‌شده (UVFS)

پنجره‌های نوری از اجزای پایه‌ای سیستم‌های اپتیکی محسوب می‌شوند که عمدتاً به عنوان محافظی برای سنسورها و آشکارسازهای الکترونیکی در برابر محیط خارجی به کار می‌روند. این پنجره‌ها با جداسازی فضای داخلی دستگاه از محیط بیرونی، از تجهیزات حساس داخلی محافظت می‌کنند، بدون آنکه تأثیری بر بزرگ‌نمایی سیستم داشته باشند.

ویژگی‌های سیلیکای ذوب‌شده (UVFS):

سیلیکای ذوب‌شده با گرید UV دارای مشخصات منحصر به فرد زیر است:

• محدوده انتقال نوری گسترده: از UV عمیق (185 نانومتر) تا مادون قرمز نزدیک (2.1 میکرومتر)

• پایداری حرارتی عالی: ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین (0.55 × 10⁻⁶/°C)

• مقاومت مکانیکی بالا: مناسب برای کاربردهای پرتنش

قابلیت‌های تولید:

شرکت ما قادر به تأمین پنجره‌های گرد سوراخ‌دار با مشخصات زیر است:

• قطر: 2 تا 300 میلی‌متر

• ضخامت: 0.12 تا 60 میلی‌متر

• دقت سطح: تا 20-10 (انحراف سطح λ/10 در 633 نانومتر)

فرآیندهای پرداخت:

1. پولیش دیسک ژلی

2. پولیش سرعت بالا

3. پولیش حلقوی

4. پولیش CNC

تجهیزات کنترل کیفیت:

• دستگاه‌های ZYGO و AFM

• اندازه‌گیرهای انحراف بازتاب و عبور

• گونیومتر 15 ثانیه‌ای

• سیستم مرکزگذاری UV ژلی

• ضخامت‌سنج لیزری غیرتماسی

• تصویربردار دو بعدی

• اندازه‌گیر قطر کره

گزینه‌های پوشش:

• پوشش‌های ضد بازتاب (AR) برای محدوده‌های:

  • UV-AR

  • UV-VIS

  • VIS-EXT

  • VIS-NIR

  • NIR I و NIR II

  • Telecom-NIR

  • SWIR

  • YAG-BBAR

این محصولات با دقت ابعادی بالا و کیفیت سطح عالی برای کاربردهای حساس در صنایع اپتیک، لیزر و سیستم‌های تصویربرداری پیشرفته مناسب می‌باشند.

پنجره‌های اپتیکی سیلیکای ذوب‌شده (Fused Silica Windows)

تعریف و ساختار:
پنجره‌های اپتیکی صفحاتی از جنس شیشه‌های اپتیکی هستند که از طریق فرآیندهای سنگ‌زنی و پولیش به صورت دو سطح کاملاً موازی تولید می‌شوند. این قطعات به عنوان یکی از اجزای اساسی در سیستم‌های اپتیکی عمل می‌کنند.

کاربردهای اصلی:
۱. محافظت از حسگرهای الکترونیکی در برابر عوامل محیطی
۲. حفاظت از لنزهای اپتیکی
۳. کاربرد در دستگاه‌های لیزری

ویژگی‌های منحصر به فرد پنجره‌های سیلیکای ذوب‌شده:

• عبور نور بالا در محدوده‌های طیفی مختلف

• مقاومت حرارتی عالی برای کاربردهای پرتوان

• پایداری محیطی استثنایی در شرایط سخت عملیاتی

• سازگاری با طیف UV برای کاربردهای تخصصی

کاربردهای تخصصی:

• تجهیزات لیزری

• سیستم‌های محافظتی در تشخیص و انتشار

• سیستم‌های تصویربرداری در طیف UV

توانایی‌های تولیدی:
ما قادر به تأمین پنجره‌های سیلیکای ذوب‌شده در ابعاد و اندازه‌های مختلف متناسب با نیازهای خاص مشتریان هستیم. این محصولات با دقت ابعادی بالا و کیفیت سطح مناسب برای کاربردهای حساس تولید می‌شوند.

مزایای کلیدی:

• حفظ عملکرد اپتیکی در گستره دمایی وسیع

• مقاومت در برابر تابش‌های پرانرژی

• عمر عملیاتی طولانی در شرایط محیطی چالش‌برانگیز

• مناسب برای کاربردهای دقیق علمی و صنعتی

این پنجره‌ها با استانداردهای دقیق تولید شده و گزینه‌ای ایده‌آل برای سیستم‌های اپتیکی حساس و پیشرفته محسوب می‌شوند.

پنجره‌های اپتیکی و ملاحظات انتخاب آنها

تعریف و مشخصات فنی:
پنجره‌های اپتیکی صفحاتی از جنس مواد شفاف اپتیکی هستند که طی فرآیندهای دقیق سنگ‌زنی و پولیش به گونه‌ای پرداخت می‌شوند که دو سطح کاملاً موازی با یکدیگر تشکیل دهند. این قطعات به عنوان یکی از اجزای حیاتی در سیستم‌های اپتیکی پیشرفته عمل می‌کنند.

کاربردهای اصلی:
۱. محافظت از حسگرهای الکترونیکی حساس در برابر عوامل محیطی
۲. حفاظت از لنزها و المان‌های اپتیکی
۳. استفاده در هدهای پردازش لیزری

معیارهای انتخاب پنجره اپتیکی:
برای انتخاب بهینه پنجره اپتیکی باید دو دسته از ویژگی‌های ماده را به دقت بررسی نمود:

ویژگی‌های انتقال نوری:

• محدوده طیفی عبور نور (Transmission Spectrum)

• ضریب عبور در طول موج‌های کاری

• خواص پراکندگی و جذب نور

ویژگی‌های مکانیکی:

• مقاومت در برابر تنش‌های حرارتی و مکانیکی

• پایداری شیمیایی در محیط‌های عملیاتی

• مقاومت در برابر سایش و خراش

پارامترهای کلیدی در ارزیابی پنجره‌های اپتیکی:

نکات کاربردی در انتخاب:

• در سیستم‌های لیزری پرتوان، مقاومت حرارتی و آسیب‌پذیری لیزری از اولویت برخوردار است

• برای کاربردهای طیف‌سنجی، دقت در انتخاب محدوده عبور طیفی اهمیت ویژه‌ای دارد

• در محیط‌های خورنده، پایداری شیمیایی ماده باید مد نظر قرار گیرد

این محصولات با دقت ابعادی بسیار بالا (در حد میکرون) و کیفیت سطح مناسب (تا λ/10) تولید شده و قابلیت استفاده در حساس‌ترین سیستم‌های اپتیکی را دارا می‌باشند. انتخاب نهایی باید بر اساس آنالیز دقیق نیازهای هر کاربرد و با در نظر گرفتن تمام پارامترهای فنی انجام پذیرد.

سیلیکای ذوب‌شده (فوزد سیلیکا) و کاربردهای اپتیکی آن

کوارتز طبیعی که به عنوان شیشه کوارتز نیز شناخته می‌شود، پس از فرآیندهای خاصی به سیلیکای ذوب‌شده تبدیل می‌گردد. این ماده یکی از پرکاربردترین و مهم‌ترین مواد در ساخت قطعات اپتیکی محسوب می‌شود.

مقایسه با کوارتز طبیعی:
سیلیکای ذوب‌شده مصنوعی در مقایسه با کوارتز طبیعی دارای مزایای زیر است:
۱. سختی پرتوسنجی بالاتر: مقاومت بیشتر در برابر تابش‌های پرانرژی
۲. عبور مطلق نور بهتر: کاهش تلفات نوری در سیستم‌های اپتیکی

ویژگی‌های نوری منحصر به فرد:
این ماده دارای خواص اپتیکی استثنایی در محدوده‌های طیفی زیر است:

• فرابنفش (UV): عملکرد عالی در کاربردهای طیف‌سنجی UV

• مرئی (Visible): شفافیت بالا برای سیستم‌های تصویربرداری

• مادون قرمز نزدیک (NIR): مناسب برای سیستم‌های لیزری

• مادون قرمز (IR): کاربرد در طیف‌سنجی مادون قرمز

• تراهرتز: استفاده در سیستم‌های پیشرفته تصویربرداری تراهرتز

کاربردهای تخصصی:

• ساخت لنزها و منشورهای با دقت بالا

• پنجره‌های اپتیکی برای سیستم‌های لیزری پرتوان

• المان‌های اپتیکی در تجهیزات علمی پیشرفته

• قطعات اپتیکی فضایی و نظامی

این ماده با ترکیب بی‌نظیر خواص نوری و مکانیکی، گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای اپتیکی حساس و پیشرفته محسوب می‌شود.

مقایسه سیلیکای ذوب‌شده با مواد K9 و BK7

برتری‌های سیلیکای ذوب‌شده (Fused Silica):
۱. ویژگی‌های حرارتی پیشرفته:

• ضریب انبساط حرارتی پایین‌تر (۰.۵۵ × ۱۰⁻⁶/°C در مقایسه با ~۷ × ۱۰⁻⁶/°C برای BK7)

• مقاومت بالاتر در برابر شوک‌های حرارتی

• پایداری ابعادی بهتر در نوسانات دمایی

۲. درجه خلوص بالاتر:

• محتوای ناخالصی کمتر از ۱ ppm

• کاهش جذب ناخواسته در محدوده UV

• مناسب برای کاربردهای لیزر پرتوان

۳. مقاومت محیطی استثنایی:

• مقاومت شیمیایی عالی در برابر اسیدها و بازها

• مقاومت در برابر رطوبت و شرایط جوی سخت

• طول عمر عملیاتی بیشتر در محیط‌های خورنده

کاربردهای خاص در شرایط سخت:

• سیستم‌های نوری فضایی

• تجهیزات لیزری پرتوان صنعتی

• اپتیک‌های مورد استفاده در محیط‌های خورنده

• کاربردهای نظامی و دفاعی

• سیستم‌های طیف‌سنجی UV با دقت بالا

ملاحظات فنی:
در حالی که مواد K9 و BK7 برای کاربردهای عمومی اپتیکی مناسب هستند، سیلیکای ذوب‌شده گزینه برتر برای محیط‌های عملیاتی چالش‌برانگیز محسوب می‌شود. این ماده با ترکیب بی‌نظیر خواص حرارتی، خلوص بالا و مقاومت محیطی، قابلیت اطمینان سیستم‌های اپتیکی را در شرایط سخت عملیاتی تضمین می‌کند.

پوشش‌های اپتیکی و کاربردهای تخصصی آنها

تعریف پوشش اپتیکی:
پوشش‌دهی اپتیکی فرآیندی است که طی آن لایه‌ای نازک از مواد الکترولیتی شفاف یا فلزی با استفاده از روش‌های فیزیکی یا شیمیایی بر روی سطح زیرلایه رسوب داده می‌شود. این فرآیند با دقت نانومتری انجام می‌گیرد.

اهداف اصلی پوشش‌دهی:

• تنظیم و بهینه‌سازی ویژگی‌های بازتاب و عبور سطح

• دستیابی به پارامترهای نوری مطلوب شامل:

  • کنترل ضریب بازتاب (کاهش یا افزایش)

  • تقسیم پرتو (Beam Splitting)

  • تفکیک طیفی (Color Separation)

  • فیلتراسیون نوری (Light Filtering)

  • کنترل قطبش نور (Polarization)

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

• کاهش تلفات نوری تا ۹۹.۹٪

• افزایش بازده سیستم‌های اپتیکی

۲. پوشش‌های بازتاب‌دهنده بالا (HR):

• بازتاب بیش از ۹۹.۵٪ در طول‌موج‌های مشخص

۳. پوشش‌های طیفی:

• طراحی سفارشی برای کاربردهای طیف‌سنجی

۴. پوشش‌های فلزی:

• برای کاربردهای خاص در سیستم‌های اپتیکی

پوشش‌های ضد بازتاب پهن‌باند:
این پوشش‌ها در محدوده‌های طیفی زیر ارائه می‌شوند:

• فرابنفش (UV): 200-400 نانومتر

• مرئی (Visible): 400-700 نانومتر

• مادون قرمز نزدیک (NIR): 700-3000 نانومتر

• مادون قرمز میانی (Mid-IR): 3-8 میکرومتر

ویژگی‌های فنی:

• استفاده از فناوری‌های پیشرفته لایه‌گذاری

• دقت کنترل ضخامت در حد نانومتر

• امکان طراحی سفارشی بر اساس نیازهای خاص هر کاربرد

• کنترل کیفیت با دستگاه‌های پیشرفته اسپکتروفتومتری

این پوشش‌ها با بهینه‌سازی عملکرد نوری سطوح، کارایی سیستم‌های اپتیکی را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهند.

کوارتز طبیعی و سیلیکای ذوب‌شده (فوزد سیلیکا) و ویژگی‌های اپتیکی آنها

کوارتز طبیعی که با نام شیشه کوارتز نیز شناخته می‌شود، از طریق فرآیندهای خاصی به سیلیکای ذوب‌شده (Fused Silica) تبدیل می‌گردد. این ماده یکی از پرکاربردترین و مهم‌ترین مواد در ساخت قطعات اپتیکی محسوب می‌شود.

مقایسه کوارتز طبیعی و سیلیکای مصنوعی:
سیلیکای ذوب‌شده مصنوعی در مقایسه با کوارتز طبیعی دارای مزایای زیر است:

• سختی پرتوسنجی بالاتر

• عبور نور مطلق بهتر

• خواص اپتیکی برتر در محدوده‌های:

  • فرابنفش (UV)

  • مرئی (Visible)

  • مادون قرمز نزدیک (Near IR)

  • مادون قرمز (IR)

  • تراهرتز (Terahertz)

طبقه‌بندی کوارتز بر اساس عبور نور:

طیف‌سنجی عبور نور:

سیلیکای ذوب‌شده تجاری:

• عبور نور بالا در محدوده ۱۸۵-۲۶۰۰ نانومتر

• تفاوت‌های جزئی بین مدل‌های مختلف:

  • برخی مدل‌ها عبور بیش از ۸۰% در UV عمیق (۱۶۵ نانومتر) دارند

  • برخی دارای قله جذب در حدود ۲۸۰۰ نانومتر هستند

  • برخی مدل‌ها عبور بیش از ۸۰% تا ۳۵۰۰ نانومتر را حفظ می‌کنند

کوارتز طبیعی:

• عبور نور بالا تنها در محدوده ۲۷۰-۲۶۰۰ نانومتر تضمین شده است

• عبور نور در محدوده UV به مراتب کمتر از سیلیکای ذوب‌شده است

• بازتاب هر دو نوع کمتر از ۱۰% است:

  • در UV نزدیک حدود ۱۰%

  • با افزایش طول موج به تدریج کاهش یافته و در IR نزدیک به حدود ۶% می‌رسد

نتیجه‌گیری:
سیلیکای ذوب‌شده مصنوعی به دلیل خواص اپتیکی برتر، به ویژه در محدوده UV، گزینه مناسب‌تری برای کاربردهای اپتیکی پیشرفته محسوب می‌شود. این در حالی است که کوارتز طبیعی کاربردهای محدودتری دارد. انتخاب بین این مواد باید بر اساس نیازهای خاص هر کاربرد انجام پذیرد.

ویژگی‌های ساختاری سیلیکون تک‌بلور (Monocrystalline Silicon)

بررسی کیفی ظاهری:
در بازرسی بصری با نور طبیعی روز و با چشم غیرمسلح، نمونه‌های سیلیکون تک‌بلور باید دارای مشخصات زیر باشند:

ویژگی‌های سطحی:
۱. عدم وجود مرزدانه (Grain Boundaries):

• سطح کریستال باید کاملاً یکنواخت و همگن باشد

• هیچ گونه مرز بلوری قابل مشاهده نباشد

۲. عدم وجود نوارهای بافته‌مانند (Wicker-like Stripes):

• سطح نمونه باید عاری از هرگونه ناهنجاری خطی باشد

• هیچ گونه الگوی نواریشکل مشاهده نشود

شرایط بازرسی:

• نور محیط: نور طبیعی روز (حداقل ۱۰۰۰ لوکس)

• زاویه دید: عمود بر سطح نمونه

• فاصله بررسی: ۳۰-۵۰ سانتیمتر

• مدت زمان بازرسی: حداقل ۱۰ ثانیه

اهمیت این ویژگی‌ها:

• نشان‌دهنده کیفیت بالای رشد بلور

• تضمین‌کننده یکنواختی خواص فیزیکی در سطح نمونه

• ضروری برای کاربردهای اپتیکی و الکترونیکی حساس

ملاحظات فنی:
این مشخصات ظاهری نشان‌دهنده ساختار تک‌بلور کامل و عاری از نقص‌های ماکروسکوپی است که برای تولید قطعات نیمه‌هادی با کیفیت بالا ضروری می‌باشد.

ویژگی‌های کریستال نیمه‌ساختیافته (Sub-crystal)

مشخصات ظاهری پیش از پرداخت:

• در بررسی بصری با نور طبیعی روز، نوارهای بیدمانند (willow stripes) روی سطح کریستال مشاهده می‌شوند

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

پس از فرآیند پرداخت:

• نوارهای بیدمانند پس از عملیات 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 کیفی برای کاربردهای صنعتی محسوب می‌شود
۳. پولیش مناسب می‌تواند این ناهنجاری‌های ظاهری را بدون تأثیر بر خواص فیزیکی ماده از بین ببرد

کاربردپذیری:
این نوع کریستال با رعایت استانداردهای فوق، برای بسیاری از کاربردهای صنعتی که نیازمند کیفیت اپتیکی بالا هستند مناسب می‌باشد. کیفیت سطح پس از پرداخت باید مطابق با استانداردهای صنعتی مورد نظر باشد.

مواد اپتیکی و کاربردهای تخصصی آنها

1. شیشه اپتیکی N-BK7:

• پرکاربردترین شیشه اپتیکی برای تولید قطعات با کیفیت بالا

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

• کاربردها: تلسکوپ‌ها، سیستم‌های لیزری و اپتیک تصویربرداری

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

2. سیلیکای ذوب شده UV:

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

• مزایا:

  • یکنواختی بهتر نسبت به N-BK7

  • ضریب انبساط حرارتی پایین‌تر

  • مناسب برای لیزرهای پرتوان و سیستم‌های تصویربرداری دقیق

3. فلورید کلسیم (CaF₂):

• محدوده کاری: 180 نانومتر تا 8 میکرومتر

• ویژگی‌ها:

  • ضریب شکست پایین

  • مقاومت بالا در برابر آسیب لیزری

• کاربردها: طیف‌سنج‌ها، سیستم‌های تصویربرداری حرارتی و لیزرهای اگزایمر

4. فلورید باریم (BaF₂):

• محدوده عبور: 200 نانومتر تا 11 میکرومتر

• مزایا:

  • مقاوم در برابر تابش‌های پرانرژی

  • خاصیت سینتیلاسیون عالی

• محدودیت‌ها:

  • حساس به رطوبت (کاهش عملکرد در 500°C در محیط مرطوب)

  • قابل استفاده تا 800°C در محیط خشک

• نکات ایمنی: استفاده از دستکش و رعایت اصول ایمنی الزامی است

5. فلورید منیزیم (MgF₂):

• محدوده کاری: 200 نانومتر تا 6 میکرومتر

• ویژگی‌ها:

  • مقاومت شیمیایی و حرارتی بالا

  • سختی 415 نوپ

  • ضریب شکست 1.38

• مناسب برای کاربردهای UV عمیق و IR دور

6. سلنید روی (ZnSe):

• محدوده عبور: 600 نانومتر تا 16 میکرومتر

• کاربردها:

  • تصویربرداری حرارتی و پزشکی

  • لیزرهای CO₂ پرتوان

• ملاحظات:

  • سختی پایین (120 نوپ)

  • حساس به خراش

  • نیاز به مراقبت ویژه در حمل و نقل

7. 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)

8. ژرمانیوم (Ge):

• محدوده کاری: 2 تا 16 میکرومتر

• ویژگی‌ها:

  • ضریب شکست بالا

  • انحراف رنگی کم

• محدودیت‌ها:

  • حساسیت دمایی (حداکثر 100°C)

  • چگالی بالا (5.33 g/cm³)

• کاربردها: تصویربرداری حرارتی، سیستم‌های FLIR و طیف‌سنجی

9. 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.