Кварцевое стекло
 |
Скачать статью "Кварцевое стекло для производства оптики" (PDF, 96 KB) |
Кварцевое стекло является отличным материалом для производства оптических компонент для решения задач в ультрафиолетовой (УФ), видимой и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра.
Кварцевое стекло может быть получено разными методами - высокотемпературным плавлением кристаллов натурального кварца, плавлением высокочистого песка, а также в результате плавления не натурального, как в первых двух случаях, а предварительно синтезированного и, т.о., обогащенного кремний-содержащего сырья.
Компания "Тидекс" изготавливает оптику из следующих марок кварцевого стекла:
- УФ кварцевое стекло марки КУ-1, которое получают высокотемпературным гидролизом четыреххлористого кремния (SiCl4) в кислород-водородном пламени;
- УФ-ИК, кварцевое стекло марки Infrasil 302, получаемое плавлением природного кристаллического кварца в электрической печи, с последующией очисткой.
Эксплуатация этих кварцевых стекол возможна до температуры 950°C, при этом, благодаря их очень низкому коэффициенту теплового расширения они могут быть быстро нагреты и охлаждены практически без риска необратимого разрушения из-за термоудара. Эти свойства вместе с уникально высоким, по сравнению с большинством других стекол, пропусканием, способствует их широкому использованию для производства высококачественной оптики от простых окон, линз и призм до сложных элементов с многослойными диэлектрическими покрытиями: лучеделителей, элементов, смешивающих (пропускающих одновременно) излучение разных длин волн, холодных/горячих зеркал и т.д., и т.п. Являясь достаточно инертными материалами к большинству веществ, в том числе и к воздействию практически всех химических кислот, эти кварцевые стекла также находят применение в агрессивных окружающих средах.
Диэлектрические свойства вместе с очень высокой электрической восприимчивостью и низкой теплопроводностью в широком диапазоне температур, позволяют использовать их в качестве термо- и электро-изоляторов.
Редкая комбинация отличной температурной, химической и УФ стабильности вместе с высоким пропусканием в ГУФ, делают эти кварцевые стекла уникальными для создания проекционных шаблонов/масок для целей фотолитографии.
ООО «Тидекс» производит и поставляет широкий спектр оптических компонент из кварцевых стекол марок КУ-1 и Infrasil 302. Примеры можно найти в следующих специальных разделах:
- Оптические компоненты для Nd:YAG лазеров;
- Оптические компоненты для лазеров, излучающих в УФ, видимом и ближнем ИК-диапазонах;
Оптика для спектроскопии:
УФ кварцевое стекло марки КУ-1 характеризуется высоким пропусканием в УФ, видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра. КУ-1 не имеет характерных для минерального кварцевого стекла (плавленого кварца) полос поглощения в диапазоне 170-250нм, однако обладает интенсивным поглощением в диапазоне 2600-2800нм, вследствие наличия группы ОН в стекле. Материал отличается отсутствием флюоресценции и характеризуется радиационно-оптической стабильностью. КУ-1 практически не содержит пузырей и включений.
Ближайшими аналогами КУ-1 являются стекла следующих марок:
Suprasil Standard (Heraeus), Spectrosil A and B (Saint-Gobain) and Corning 7940 (Corning), Dynasil 1100 and 4100 (Dynasil).
УФ-ИК кварцевое стекло марки Infrasil 302 характеризуется уникальными физическими свойствами и превосходными оптическими характеристиками от УФ до ИК-области спектра, что определяет его предпочтительность среди прочих материалов для изготовления оптики в широком диапазоне длин волн. Материал не имеет какого-либо существенного поглощения в области от 250нм и не имеет «водяного» (ОН) поглощения в районе 2700нм. Стекло марки Infrasil 302 практически не содержит пузырей и включений.
В ИК диапазоне спектра ближайшим аналогом Infrasil 302 являются стекла следующих марок: КС-4В и КИ (в настоящее время обе марки не выпускаются).
Таблица основных свойств
| Описание параметра | Марка кварцевого стекла | |
| КУ-1 | Infrasil 302 | |
| Максимальный доступный размер блока материала, мм | наплавленный блок диаметром 220 мм и толщиной 200 мм | наплавленный блок диаметром 570 мм и толщиной до 350 мм |
| Диапазон пропускания материала, нм | 160-4350 | 175-4350 |
| Диапазон пропускания материала со значением пропускания более 90%, нм | 200-1250 | 300-2700 |
| Значения пропускания материала в зависимости от длины волны в УФ (для образца 10мм толщины) | 170 нм - более 65% 180 нм - 85% 190 нм - 88% |
170 нм - более 50% 260 нм - 77% 270 нм - 85% |
| Содержание гидроксильных (ОН) групп, ppm | < 2000 | < 8 |
| Флюоресценция (после УФ возбуждения) | отсутствует | сине-фиолетовая |
| Примесный состав по основным металлам, ppm | < 5 | < 25 |
| Двулучепреломление, нм / см | < 5 | < 5 |
| Метод получения | высокотемпературный гидролиз четыреххлористого кремния (SiCl4) в кислород-водородном пламени | высокотемпературная вакуумная плавка природного кристаллического кварца с последующей очисткой |
| Верхняя граница (температура) отжига, oС | 1120 | 1180 |
| Температура размягчения, oС | 1600 | 1730 |
| Радиационно-оптическая стабильность (к гамма-излучению) | стабилен | хорошая, нет заметной деградации пропускания при облучении ионизирующим излучением |
| Оптическое качество материала: - содержание пузырей и включений в объеме материала 100см3, мм2 - совокупная площадь сечения всех пузырей в объеме материала 100см3, мм2 - максимальный размер пузырей в одном кг материала, мм - оптическая однородность материала при диаметре блока: 220 мм 190 мм 70-90 мм |
Определяется ГОСТом 15130-86 0 категория по DIN 58927, MIL - G -174 B < 0.03 < 0.2 delta n < 5 × 10 -6 delta n < 5 × 10 -6 delta n < 5 × 10 -6 |
Стандарт Heraus 0 категория по DIN 58927, MIL - G -174 B < 0.1 < 0.2 delta n порядка 6 × 10 -6 |
Одинаковые свойста
| Плотность , г/см3 | 2.21 |
| Показатель преломления | nF(486нм)=1.4631 nd(588нм)=1.4585 nC(656нм)=1.4564 |
| Постоянная Аббе | 67.8 |
| Температурный коэффициент линейного расширения в диапазоне T 20-1000oC, oC-1 | 0.55 × 10-6 |
| Твердость по Кнупу, кг/мм2 | 500 |
| Коэффициент Пуассона, (T = 25oC) | 0.17 |
| Модуль объемной деформации, ГПа (T = 25 o С) | 36.9 |
| Предел прочности при растяжении, МПа | 50 |
| Предел прочности при сжатии, ГПа | 1.1 |
| Модуль Юнга , ГПа (T = 25oC) | 73 |
| Предел прочности, MПа ( T = 25oC) | 50 |
| Модуль сдвига, ГПа ( T = 25oC) | 31 |
| Температура деформации , oC | 1025 |
| Максимальная рабочая температура , oC | 950 – постоянная , 1200 – кратковременная |
| Электрическая прочность, кВ/см ( T = 25oC) | 250-400 |
| Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×K) ( T=25oC) | 1.38 |
| Удельная теплоемкость, Дж/(кг×K) (T=25oC) | 728 |
| Химическая стабильность | Высокая устойчивость к воде и кислотам, кроме HF |
| Длина волны, микроны | Показатель преломления | Длина волны, микроны | Refractive преломления |
| 0.2 | 1.551 | 1.0 | 1.450 |
| 0.22 | 1.528 | 1.1 | 1.450 |
| 0.25 | 1.507 | 1.2 | 1.448 |
| 0.3 | 1.488 | 1.3 | 1.447 |
| 0.32 | 1.483 | 1.5 | 1.445 |
| 0.36 | 1.475 | 1.6 | 1.443 |
| 0.4 | 1.470 | 1.7 | 1.442 |
| 0.45 | 1.466 | 1.8 | 1.441 |
| 0.5 | 1.462 | 1.9 | 1.440 |
| 0.55 | 1.460 | 2.0 | 1.438 |
| 0.60 | 1.458 | 2.2 | 1.435 |
| 0.65 | 1.457 | 2.4 | 1.431 |
| 0.7 | 1.455 | 2.6 | 1.428 |
| 0.75 | 1.454 | 2.8 | 1.424 |
| 0.8 | 1.453 | 3.0 | 1.419 |
| 0.85 | 1.452 | 3.2 | 1.414 |
| 0.9 | 1.452 | 3.37 | 1.410 |
ООО «Тидекс» предлагает оптические компоненты из указанных марок кварцевого стекла, характеризующиеся точностью формы поверхности (проходящий волновой фронт TWD или плоскостность) до 0.1lambda (lambda = 633нм) и чистотой поверхности 20/10scr/dig (стандарт MIL-0-13830А). Стандартные каталожные окна Д12.7мм и Д25.4мм доступны со склада.
Типичные кривые пропускания кварцевых стекол КУ-1 и Infrasil 302, учитывающие Френелевские потери на отражение, представлены на рис. 1 и 2.
Рис. 1 КУ-1 и Infrasil 302, пропускание в диапазоне длин волн 150-1000 нм.
Толщина образца 10 мм.
Рис. 2 КУ-1 и Infrasil 302, пропускание в диапазоне длин волн
1000-4500 нм. Толщина образца 10 мм.
Обращаем Ваше внимание на то, что данная статья приведена только для информации. Мы не поставляем кварцевые стекла марок КУ-1 и Infrasil 302 в заготовках, равно как и полуфабрикаты из них, а только готовые компоненты с покрытиями и без оных.
Продукция, доступная для заказа и готовая к отгрузке. Склад продукции.
Минимальный заказ/ Доставка/ Условия оплаты/ Гарантии...
