پنجره‌های گرد سوراخ‌دار از جنس فلورید منیزیم

پنجره‌های گرد سوراخدار از جنس فلورید منیزیم (MgF₂)

پنجره‌های اپتیکی از اجزای پایه‌ای در سیستم‌های نوری محسوب می‌شوند که عمدتاً به عنوان محافظی برای سنسورهای الکترونیکی یا آشکارسازها در برابر محیط خارجی به کار می‌روند. این قطعات با جداسازی محیط داخلی و خارجی دستگاه‌ها، از تجهیزات حساس داخلی محافظت می‌کنند، بدون آنکه بر بزرگ‌نمایی سیستم تأثیر بگذارند.

ویژگی‌های فلورید منیزیم:

• ساختار بلوری: سیستم بلوری چهارگوشه‌ای

• پارامترهای شبکه: a=b=4.62 Å، c=3.06 Å

• نقطه ذوب: 1280°C

• مزایای بلور تک‌کریستال نسبت به پلی‌کریستال:

  • عبوردهی بالاتر در ناحیه فرابنفش

  • خواص فیزیکی برتر

  • استحکام مکانیکی بالا

  • مقاومت قوی در برابر شوک حرارتی

  • مقاومت در برابر ترک خوردگی در مرز دانه‌ها

قابلیت‌های تولید:

قادر به تأمین پنجره‌های گرد سوراخدار MgF₂ با مشخصات زیر است:

• قطر: 2 تا 300 میلی‌متر

• ضخامت: 0.12 تا 60 میلی‌متر

• دقت ابعادی: تا سطح 20-10

• کیفیت موجی: 1/10 طول موج @ 633 نانومتر

فرآیندهای تولید:

1. پرداخت دیسک ژله‌ای

2. پرداخت سرعت بالا

3. پرداخت حلقوی

4. پرداخت CNC

تجهیزات کنترل کیفیت:

• اینترفرومتر ZYGO

• میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)

• مترهای خارج از مرکز بازتاب و عبور

• گونیامتر 15 ثانیه‌ای

• سیستم مرکزگذاری UV ژل

• ضخامت‌سنج لیزری غیرتماسی

• تصویرگر دو بعدی

• سنجش‌گر قطر کره

گزینه‌های پوشش:

• پوشش MgF₂

• پوشش ضد بازتاب فرابنفش (UV-AR)

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

• پوشش گسترش‌یافته 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 فروسرخ نزدیک (Telecom-NIR)

• پوشش ضد بازتاب فروسرخ موج کوتاه (SWIR)

• پوشش بهینه‌شده برای لیزر YAG (YAG-BBAR)

این محصولات با دقت بالا و مطابق با استانداردهای صنعتی تولید می‌شوند تا نیازهای کاربران در کاربردهای حساس اپتیکی را برآورده سازند.

پنجره‌های اپتیکی فلورید منیزیم (MgF₂)

پنجره‌های اپتیکی صفحاتی از جنس شیشه‌های اپتیکی هستند که پس از پرداخت دقیق، دارای دو سطح کاملاً موازی می‌باشند. این قطعات عمدتاً به عنوان محافظ برای تجهیزات حساس زیر مورد استفاده قرار می‌گیرند:

• سنسورهای الکترونیکی

• لنزهای اپتیکی

• دستگاه‌های لیزری

ویژگی کلیدی: این پنجره‌ها بدون ایجاد تغییر در بزرگ‌نمایی سیستم، تنها نقش محافظتی ایفا می‌کنند.

مزایای فلورید منیزیم:

• عبوردهی عالی در محدوده‌های:

  • فرابنفش (UV)

  • مرئی

  • فروسرخ (IR)

• کاربردهای گسترده در زمینه‌های:

  • سیستم‌های لیزری

  • اپتیک فروسرخ

  • اپتیک فرابنفش

  • آشکارسازهای پرانرژی

توانایی‌های تولیدی شرکت:
ما قادر به تأمین پنجره‌های فلورید منیزیم در ابعاد و اندازه‌های مختلف هستیم. این محصولات با دقت بالا و مطابق با استانداردهای صنعتی تولید می‌شوند.

ویژگی‌های فنی محصولات:

• کیفیت سطح عالی

• موازی‌سازی دقیق سطوح

• عبوردهی بهینه در محدوده کاری

• مقاومت حرارتی و مکانیکی مناسب

پنجره‌های اپتیکی: ویژگی‌ها و ملاحظات انتخاب

پنجره‌های اپتیکی صفحاتی از جنس مواد اپتیکی هستند که پس از فرآیندهای سنگ‌زنی و پرداخت دقیق، به دو سطح کاملاً موازی تبدیل می‌شوند. این قطعات به طور معمول به عنوان محافظ برای تجهیزات حساس زیر به کار می‌روند:

• حسگرهای الکترونیکی

• لنزهای اپتیکی

• هدهای پردازش لیزری

ملاحظات انتخاب:
در انتخاب پنجره‌های اپتیکی باید به دو جنبه اساسی توجه نمود:

1. ویژگی‌های انتقال نور ماده (خواص اپتیکی)

2. ویژگی‌های مکانیکی (مقاومت و پایداری فیزیکی)

پارامترهای کلیدی:

• ضریب عبور نور (Transmission) در محدوده طیفی مورد نظر

• کیفیت سطح (Surface Quality) از نظر صافی و یکنواختی

• ضخامت (Thickness) و دقت ابعادی

• درجه موازی بودن سطوح (Parallelism)

• جنس ماده پایه (Substrate Material)

• سایر ویژگی‌های تخصصی مانند پوشش‌های سطحی

نکات فنی:

• انتخاب ماده پایه باید بر اساس محدوده طیفی مورد نیاز انجام شود

• شرایط محیطی عملیاتی (دما، رطوبت، فشار) در انتخاب جنس ماده تأثیرگذار است

• برای کاربردهای لیزری، آستانه آسیب لیزری ماده باید مد نظر قرار گیرد

• در کاربردهای حساس، مقاومت در برابر شوک‌های حرارتی و مکانیکی اهمیت ویژه‌ای دارد

این پارامترها بسته به نیازهای خاص هر کاربرد می‌توانند به صورت سفارشی انتخاب شوند. شرکت ما با بهره‌گیری از دانش فنی و تجهیزات پیشرفته، آماده ارائه مشاوره تخصصی برای انتخاب بهینه‌ترین گزینه مطابق با نیازهای پروژه شما می‌باشد.

فلورید منیزیم (MgF₂): کریستال دو شکستی با کاربردهای ویژه اپتیکی

فلورید منیزیم یک کریستال دو شکستی با خواص اپتیکی استثنایی در محدوده فرابنفش محسوب می‌شود که به عنوان ماده اپتیکی با کوتاه‌ترین حد فرابنفش شناخته شده شناخته می‌شود.

ویژگی‌های کلیدی:

• کارایی ایده‌آل در محدوده طیفی ۲۰۰ نانومتر تا ۶ میکرومتر

• مقاومت ویژه در محدوده‌های:

  • فرابنفش عمیق (Deep UV)

  • فروسرخ دور (Far IR)

• برتری نسبی نسبت به سایر مواد در این محدوده‌های طیفی

کاربردهای اصلی:

1. سیستم‌های اپتیکی فرابنفش

2. تجهیزات لیزری

3. طیف‌سنجی پیشرفته

4. آشکارسازهای پرانرژی

مزایای رقابتی:

• پایداری حرارتی و مکانیکی بالا

• مقاومت شیمیایی عالی

• عبوردهی نوری مطلوب در گستره وسیع طیفی

• دوام و طول عمر عملیاتی بالا

این ماده به دلیل ترکیب بی‌نظیر خواص فیزیکی و اپتیکی، گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای پیشرفته در محیط‌های عملیاتی چالش‌برانگیز محسوب می‌شود.

ویژگی‌های فیزیکی و اپتیکی فلورید منیزیم (MgF₂)

فلورید منیزیم ماده‌ای با ویژگی‌های منحصر به فرد است که آن را برای کاربردهای چالش‌برانگیز ایده‌آل می‌سازد:

مقاومت‌های استثنایی:

• مقاومت بالا در برابر خوردگی شیمیایی

• تحمل آسیب‌های لیزری

• مقاومت در برابر شوک‌های مکانیکی

• پایداری در برابر شوک‌های حرارتی

مقایسه سختی:

• سختی بیشتر نسبت به فلورید کلسیم (CaF₂)

• نرم‌تر از سیلیکای ذوب‌شده (Fused Silica)

• میزان سختی: 415 (بر اساس مقیاس Nucleus)

خصوصیات اپتیکی:

• ضریب شکست: 1.38

• ویژگی هیدرولیز: دارای هیدرولیز خفیف

این ترکیب منحصر به فرد از خواص مکانیکی و اپتیکی، فلورید منیزیم را به گزینه‌ای ممتاز برای کاربردهای پیشرفته در محیط‌های عملیاتی سخت تبدیل کرده است. ماده‌ای که همزمان هم مقاومت بالایی دارد و هم ویژگی‌های اپتیکی مطلوبی از خود نشان می‌دهد.

پوشش‌های اپتیکی: اصول و کاربردها

پوشش‌دهی اپتیکی به فرآیند اعمال لایه‌های نازک شفاف (الکترولیتی یا فلزی) بر سطح زیرلایه‌های اپتیکی با استفاده از روش‌های فیزیکی یا شیمیایی اطلاق می‌گردد. هدف اصلی از این فرآیند، مهندسی و بهینه‌سازی ویژگی‌های نوری سطوح اپتیکی است.

اهداف کلیدی پوشش‌دهی:

• تنظیم ضریب بازتاب سطحی

• کنترل میزان عبور نور

• ایجاد قابلیت تفکیک پرتو (Beam Splitting)

• امکان جداسازی طیفی (Color Separation)

• فیلتراسیون انتخابی طول‌موج‌ها (Light Filtering)

• کنترل پلاریزاسیون نور

انواع پوشش‌های تخصصی قابل ارائه:

1. لایه‌های ضد بازتاب (AR):

   • پوشش‌های پهن‌باند برای محدوده‌های:

     • فرابنفش (UV: 100-400nm)

     • مرئی (Visible: 400-700nm)

     • فروسرخ نزدیک (NIR: 700-2500nm)

     • فروسرخ میانی (Mid-IR: 3-8μm)

2. لایه‌های بازتاب‌بالا (HR)

3. پوشش‌های طیفی (Spectral)

4. لایه‌های فلزی (Metallic)

ویژگی‌های فنی:

• ضخامت کنترل‌شده در مقیاس نانومتری (۱۰-۵۰۰ نانومتر)

• چسبندگی عالی به انواع زیرلایه‌ها (شیشه، کریستال، پلیمر)

• پایداری حرارتی تا ۳۰۰°C برای کاربردهای خاص

• مقاومت در برابر رطوبت و عوامل محیطی

• عمر عملیاتی طولانی در شرایط سخت

تمامی پوشش‌ها با استفاده از پیشرفته‌ترین تکنیک‌های رسوب‌دهی شامل:

• رسوب‌دهی با پرتو الکترونی (E-beam Evaporation)

• کندوپاش مغناطیسی (Magnetron Sputtering)

• رسوب‌دهی یونی (Ion-assisted Deposition)

تولید می‌شوند و قابلیت اعمال بر روی طیف وسیعی از مواد اپتیکی را دارا می‌باشند. این پوشش‌ها می‌توانند به صورت سفارشی و متناسب با نیازهای خاص هر پروژه طراحی و اجرا شوند.

درجه فرابنفش (UV Grade)

• اندازه‌های متداول:
  φ40mm × 100mm، φ70mm × 100mm، φ100mm × 100mm

• حداکثر اندازه:
  φ200mm × 50mm

• محدوده طول موج:
  ۲۸۰ نانومتر تا ۶ میکرومتر

• ساختار بلوری:
  تک‌بلوری، زیرساختاری، چندبلوری

• ضریب عبور:
  بیشتر از ۹۲٪ در محدوده ۲۸۰ نانومتر تا ۶ میکرومتر (برای نمونه‌ای با ضخامت ۱۰ میلی‌متر)

• ضریب عبور داخلی:
  بیشتر از ۹۹٫۰٪ در طول‌موج ۲۸۰ نانومتر (برای نمونه‌ای با ضخامت ۱۰ میلی‌متر)

• دوگانگی شکست تنش میانگین:
  ۲۰-۱۰ نانومتر بر سانتی‌متر در طول‌موج ۶۳۳ نانومتر

• دوگانگی شکست تنش میانگین کمتر از ۱۰ نانومتر بر سانتی‌متر:
  نیازمند رشد بلور به روش چکرالسکی (CZ) است.

• یکنواختی نوری:
  ۲۰-۳ قسمت در میلیون (PV) در طول‌موج ۶۳۳ نانومتر

• آزمون نور سبز:
  بدون مشاهده ستون نور مرئی با چشم غیرمسلح، حباب، ذرات پراکنده و غیره در آزمون با لیزر ۲۵ میلی‌واتی

درجه فرابنفش عمیق (DUV Grade)

• اندازه‌های متداول:
  φ40mm × 100mm، φ70mm × 100mm، φ100mm × 100mm

• حداکثر اندازه:
  φ200mm × 50mm

• محدوده طول موج:
  ۱۲۰ نانومتر تا ۶ میکرومتر

• ساختار بلوری:
  تک‌بلوری، زیرساختاری، چندبلوری

• ضریب عبور:

  • T > 60٪ در ۱۲۱ نانومتر

  • T > 85٪ در ۱۶۰ نانومتر

  • T > 90٪ در ۲۰۰ نانومتر
    (برای نمونه‌ای با ضخامت ۱۰ میلی‌متر)

• ضریب عبور داخلی:
  بیشتر از ۹۹٫۰٪ در طول‌موج ۲۰۰ نانومتر (برای نمونه‌ای با ضخامت ۱۰ میلی‌متر)

• دوگانگی شکست تنش میانگین:
  کمتر از ۱۰ نانومتر بر سانتی‌متر در طول‌موج ۶۳۳ نانومتر، نیازمند رشد بلور به روش چکرالسکی (CZ)

• یکنواختی نوری:
  ۱۰-۳ قسمت در میلیون (PV) در طول‌موج ۶۳۳ نانومتر

• آزمون نور سبز:
  بدون مشاهده ستون نور مرئی با چشم غیرمسلح، حباب، ذرات پراکنده و غیره در آزمون با لیزر ۱۲۵-۲۵ میلی‌واتی

آزمون عبور نور (Transmittance Test)

• تجهیزات بازرسی:

  • طیف‌سنج فرابنفش-مرئی (UV-Visible Spectrophotometer)

• نمونه‌ها:

  • بلورهای فلوئورید منیزیم با قطر ۵۰-۲۰ میلی‌متر

  • ضخامت ۰.۵ ± ۱۰ میلی‌متر

  • پرداخت سطح با کیفیت اپتیکی ۸۰/۵۰

• محدوده طول موج آزمون:

  • ۱۱۰۰-۱۹۰ نانومتر

  • ۱۲-۲.۵ میکرومتر

• الزامات کیفی:

  • ضریب عبور نور بیشتر از ۹۲٪ در طول موج ۲۸۰ نانومتر
    (T > 92% @ 280nm)

چندبلور (Polycrystalline)

● در بررسی با نور روز و با چشم غیرمسلح، خطوط مرز بلور (Crystal Boundary) که درون کریستال نفوذ کردهاند، روی سطح آن مشاهده میشوند. تفاوت درجهٔ روشنایی و تاریکی بین دو طرف این خطوط مرز، کاملاً مشهود است.

یک ساختار چندبلور (Polycrystalline) از تعداد بسیار زیادی بلور یا کریستالیت ریز تشکیل شده است که هر کدام جهت کریستالوگرافی و خواص نوری مختص به خود را دارند. این بلورهای ریز توسط نواحیی به نام مرز دانه (Grain Boundary) از هم جدا میشوند.

• خطوط مرز بلور (Crystal Boundary Lines): این خطوط در واقع همان مرز دانه (Grain Boundaries) هستند که در سطح ماده ظاهر میشوند. از آنجایی که بلورهای مجاور در دو طرف این مرز، جهتگیریهای متفاوتی دارند، نور را به شکل متفاوتی بازتاب یا عبور میدهند.

• تفاوت درجه روشنایی و تاریکی: این پدیده مستقیماً ناشی از تفاوت در جهت کریستالوگرافی دانههای مجاور است. این تفاوت باعث میشود که وقتی نور به سطح میتابد، برخی دانهها نور را بیشتر بازتاب دهند (روشنتر به نظر برسند) و برخی دیگر کمتر (تاریکتر به نظر برسند). این کنترast واضح، ویژگی بارز ساختارهای چندبلوری تحت نور است.

● شیشه اپتیکی N-BK7

N-BK7 پرکاربردترین شیشه اپتیکی برای ساخت قطعات نوری باکیفیت است. این ماده عبوردهی عالی در محدوده طولموج مرئی تا فروسرخ نزدیک (۲۰۰۰-۳۵۰ نانومتر) دارد و کاربردهای گستردهای در تلسکوپها، لیزرها و سایر زمینهها پیدا کرده است. معمولاً زمانی از N-BK7 استفاده میشود که مزایای اضافی سیلیکای گداخته UV (مانند عبوردهی بسیار خوب و ضریب انبساط حرارتی پایین در بفرابنفش) مورد نیاز نباشد.

● سیلیکای گداخته UV (UV Fused Silica)

سیلیکای گداخته UV، عبوردهی بالایی از محدوده فرابنفش (UV) تا فروسرخ نزدیک (NIR) (۲۱۰۰-۱۸۵ نانومتر) دارد. علاوه بر این، در مقایسه با H-K9L (N-BK7)، یکنواختی بهتری دارد و ضریب انبساط حرارتی آن پایینتر است، که آن را برای کاربردهای لیزرهای توان بالا و تصویربرداری بسیار مناسب میسازد.

● فلورید کلسیم (CaF₂)

به دلیل عبوردهی بالا و ضریب شکست پایین در محدوده طولموج ۸ میکرومتر تا ۱۸۰ نانومتر، از فلورید کلسیم اغلب به عنوان پنجره (ویندو) و لنز در طیف‌سنج‌ها و سامانه‌های تصویربرداری حرارتی استفاده میشود. همچنین، به دلیل داشتن آستانه تحمل بالا در برابر آسیب لیزر، کاربردهای خوبی در لیزرهای اگزایمر دارد.

● فلورید باریم (BaF₂)

فلورید باریم عبوردهی بالایی در محدوده ۱۱ میکرومتر تا ۲۰۰ نانومتر دارد و در برابر تابش پرانرژیِ قوی مقاوم است. در عین حال، دارای خاصیت سینتیلاسیون (تابنایی) عالی است و میتوان از آن برای ساخت انواع قطعات نوری فروسرخ و فرابنفش استفاده کرد. با این حال، عیب فلورید باریم مقاومت کم آن در برابر آب است. در صورت تماس با آب، عملکرد آن در دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد به طور محسوسی کاهش مییابد، اما در محیط خشک تا ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد قابل استفاده است. توجه به این نکته ضروری است که هنگام کار با ماده فلورید باریم، همیشه باید از دستکش استفاده شود و پس از کار، دست‌ها به طور کامل شسته شوند.

● فلورید منیزیم (MgF₂)

فلورید منیزیم برای کاربردهای محدوده طولموج ۶ میکرومتر تا ۲۰۰ نانومتر ایده‌آل است. در مقایسه با سایر مواد، به‌ویژه در محدوده طولموج فرابنفش عمیق و فروسرخ دور بادوام است. فلورید منیزیم مادهای قدرتمند در برابر خوردگی شیمیایی، آسیب لیزر، شوک مکانیکی و شوک حرارتی به شمار میرود. این ماده از بلور فلورید کلسیم سخت‌تر است، اما در مقایسه با سیلیکای گداخته نسبتاً نرم محسوب میشود و دارای هیدرولیز جزئی است. سختی نوکلوس (Knoop) آن ۴۱۵ و ضریب شکست آن ۱.۳۸ است.

● سلنید روی (ZnSe)

سلنید روی عبوردهی بالایی در محدوده ۱۶ میکرومتر تا ۶۰۰ نانومتر دارد و معمولاً در سامانه‌های تصویربرداری حرارتی، تصویربرداری فروسرخ و پزشکی استفاده میشود. همچنین، به دلیل جذب پایین، به‌ویژه برای استفاده در لیزرهای CO₂ توان بالا مناسب است. توجه داشته باشید که سلنید روی ماده‌ای نسبتاً نرم (سختی نوکلوس ۱۲۰) است و به راحتی خش برمیدارد؛ بنابراین استفاده از آن در محیط‌های خشن توصیه نمی‌شود. هنگام نگهداری و تمیز کردن باید نهایت دقت را به خرج داد و با فشار یکنواخت آن را نگه داشت یا پاک کرد. بهتر است برای جلوگیری از لکهدار شدن، از دستکش یا سرانگشتان پلاستیکی استفاده شود و از گرفتن آن با انبر یا سایر ابزارها خودداری گردد.

● سیلیکون (Si)

سیلیکون برای استفاده در باند فروسرخ نزدیک (NIR) از ۸-۱.۲ میکرومتر مناسب است. به دلیل چگالی پایین، به‌ویژه در کاربردهایی که حساسیت به وزن وجود دارد، مخصوصاً در محدوده ۵-۳ میکرومتر، گزینه مناسبی است. سختی نوکلوس سیلیکون ۱۱۵۰ است که از ژرمانیم سخت‌تر است و در عین حال، مانند ژرمانیم شکننده نیست. به دلیل داشتن باند جذب قوی در ۹ میکرومتر، برای کاربردهای انتقالی در لیزرهای CO₂ مناسب نیست.

● ژرمانیم (Ge)

ژرمانیم برای استفاده در باند فروسرخ نزدیک ۱۶-۲ میکرومتر مناسب است و با لیزرهای فروسرخ سازگاری خوبی دارد. به دلیل ضریب شکست بالا، انحنای سطح minimal و aberration رنگی پایین، معمولاً در سامانه‌های تصویربرداری توان پایین نیاز به تصحیح ندارد. با این حال، ژرمانیم به شدت تحت تأثیر دما قرار میگیرد و با افزایش دما، عبوردهی آن کاهش مییابد؛ بنابراین فقط تا دمای زیر ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد قابل استفاده است. هنگام طراحی سامانه‌هایی با محدودیت وزن شدید، چگالی بالای ژرمانیم (۵.۳۳ گرم بر سانتیمتر مکعب) باید در نظر گرفته شود. لنزهای ژرمانیم با ویژگی سطح تراشخورده با دقت بالا (ماشینکاری با ماشینتراش الماسی) تولید میشوند که آنها را برای انواع کاربردهای فروسرخ، از جمله سامانه‌های تصویربرداری حرارتی، جداکننده‌های پرتو فروسرخ، دورسنجی (تلهمتری) و زمینه فروسرخ پیشنگر (FLIR) مناسب میسازد.

● روی سولفید ساخته‌شده به روش CVD (CVD ZnS)

CVD ZnS تنها ماده نوری فروسرخ، به جز الماس، است که محدوده طولموجی را از مرئی تا فروسرخ موج بلند (LWIR) و حتی طول‌موج‌های مایکروویو به طور کامل پوشش میدهد و در حال حاضر مهم‌ترین ماده پنجره‌ای برای LWIR محسوب میشود. از آن میتوان به عنوان پنجره و لنز برای سامانه‌های تصویربرداری حرارتی با وضوح بالا و همچنین برای کاربردهای پیشرفته نظامی مانند پنجره‌های “سه-نوری” (tri-optical) و پنجره‌های مرکب لیزر فروسرخ نزدیک / فروسرخ دو-رنگ استفاده کرد.