西格瑪光機光學元件光學玻璃材料全解析

2024-12-02 11:06| 發布者: | 查看: |

用於(yu) 西格瑪光機光學係統的玻璃材料大致分為(wei) 3種,透過光線的棱鏡或半反射鏡等的光學玻璃,用於(yu) 反射鏡的基板玻璃,和根據折射率或波長分散被詳細分類的透鏡用玻璃。

光學玻璃材料

有代表性的光學玻璃材料有BK7和合成石英。它們(men) 的內(nei) 部品質較高,化學性能穩定,也是比較容易采購的材料。

BK7

一般被稱為(wei) [BK7]或[BKseven]的光學玻璃,自很早以前就用於(yu) 透鏡或棱鏡。

雖然因生產(chan) 商的不同也有BSC7或BSL7等型號,但是由於(yu) 成分構成,光學特性,物理特性,化學特性都基本相同,[BK7]作為(wei) 一般名稱被使用。

可見譜區的透過性良好,氣泡或雜質較少,對光學係統有不良影響的條紋和折射率的不均勻性也降低到幾乎不產(chan) 生影響的水平。

除透鏡或棱鏡之外,也用於(yu) 反射鏡或分光鏡基板或各種鍍膜濾光片基板等的大部分光學元件中。

準分子激光用合成石英

紫外線照射到玻璃上時,有時會(hui) 產(chan) 生熒光。

而且,長時間不斷透過紫外線時,玻璃內(nei) 部會(hui) 附著棕色,會(hui) 產(chan) 生被稱為(wei) 曝光變色(Solarization)的現象。

合成石英是不易產(chan) 生熒光或曝光變色(Solarization)的玻璃,但當紫外線的波長變短時,有時也會(hui) 產(chan) 生這種現象。原因是由於(yu) 玻璃中含有的雜質或玻璃內(nei) 部存在分子級別的缺陷導致的。通過提高材料的純度,改善製造方法可以減少這些現象。

通過這種特殊的製造方法生產(chan) 的合成石英,用於(yu) 準分子激光ArF(193nm)或KrF(248nm)中。(用於(yu) ArF準分子激光時請垂詢。)

合成石英

僅(jin) 由純粹的二氧化矽構成的,不含其它成分的光學玻璃。與(yu) BK7相比,具有在紫外譜區和紅外譜區透過率較高,熱膨脹係數較小的特征。

折射率比BK7略小,但具有和BK7同等水平的內(nei) 部品質,與(yu) BK7一樣用於(yu) 各種光學元件。尤其是在可見光之外的波長區域經常被選用。

而且,因為(wei) 熱膨脹係數較小,合成石英也用於(yu) 高麵型精度的反射鏡基板或平麵樣板。

無水合成石英

合成石英在紅外1.38µm,2.22µm,2.7µm的波長條件下具有特征性的吸收。

這是由於(yu) 附著在二氧化矽分子上的水(OH基)分子的吸收產(chan) 生的。

無水合成石英是在沒有二氧化矽與(yu) 水相結合的特殊環境下製造的,擴展到3.0µm的紅外區域仍然具有較高的透過率。

但是,為(wei) 了強製脫水而混有其它雜質,紫外譜區的透過率不太高。

合成石英和BK7的折射率,透過率比較表(參考數據) 板厚 : 10mm

基板玻璃材料

普通反射鏡使用的是經過高精度拋光的BK7玻璃或合成石英的基板。但是,在不要求高品質麵型精度時或使用較薄的基板時,通常使用派熱克斯®,白板或藍板的平板玻璃材料。

盡管這種平板玻璃沒有經過拋光,但是有的平板玻璃也具有較高平麵度,有時在這種平板玻璃上直接鍍膜後,作為(wei) 反射鏡使用。

硬質玻璃(派熱克斯®)

餐具或耐熱容器等使用的玻璃中,派熱克斯®可以算做具有代表性的材料。

化學性質非常穩定且不易受損傷(shang) ,也可以作為(wei) 反射鏡等的玻璃基板使用。

派熱克斯®是康尼公司的注冊(ce) 商標。

B270®-Superwhite

是一般被稱為(wei) 白板的平板玻璃。

光學特性接近BK7,有時可以作為(wei) BK7玻璃基板的替代品使用。但是,由於(yu)

沒有內(nei) 部品質保證,所有其用途受到限製。

B270®是SCHOTT AG公司的注冊(ce) 商標。

藍板

被稱為(wei) [堿石灰玻璃]或[藍板]的材料是比較經濟實惠的門窗用的玻璃。

為(wei) 了可以在低溫下熔解而加入強堿,因而帶有顏色,一般泛有淺綠色。除特殊情況外,幾乎不用於(yu) 光學元件。

透鏡用玻璃

用於(yu) 照相機鏡頭或各種光學儀(yi) 器的透鏡中,折射率和波長分散(色散係數)各不相同的多種玻璃材料。

隻用一種玻璃材料製造透鏡係統時,色差會(hui) 很大,不能得到良好的光學特性。

但是,如果每個(ge) 透鏡使用不同的玻璃材料時,可以製造出高性能的透鏡係統。

如果是激光的聚光或準直等的實驗用的簡單透鏡係統,一種玻璃也可以達到目的,在這個(ge) 產(chan) 品目錄中隻介紹一部分透鏡用的玻璃材料。

產(chan) 品目錄裏玻璃材料使用一般的名稱。符合RoHS標準的產(chan) 品使用不含鉛或有害物質的環保材料。

冕玻璃和火石玻璃

消色差透鏡通過組合折射率和色散較小的玻璃與(yu) 折射率和色散較大的玻璃來校正色差。

色散較小(色散係數為(wei) 55以上)的玻璃被稱為(wei) 冕玻璃,色散較大(色散係數為(wei) 50以上)的玻璃被稱為(wei) 火石玻璃。透鏡用玻璃大致分為(wei) 這兩(liang) 種。

冕玻璃和火石玻璃都根據折射率和色散的特征被詳細分類,例如有命名為(wei) 冕玻璃K,硼珪冕玻璃BK,火石玻璃F,重火石玻璃SF等,被稱為(wei) ○○冕或××火石玻璃。據說BK7是第七個(ge) 被開發的硼珪冕玻璃。

現在,一般使用SCHOTT公司的舊簡稱型號,不太使用複雜的玻璃名稱稱呼。

順便說一下,所謂冕玻璃在熔化時粘性很高,玻璃熔漿落下到液麵時濺起呈皇冠(crown)狀的波浪,因此被命名為(wei) 冕玻璃。

據說原來是由玻璃工匠的暗語中得來的。

火石玻璃是在原料中使用了火石(flint)而來的。

玻璃濾光片

在玻璃裏添加金屬離子等的具有吸收特性的材料,能夠吸收特定波長區域光線的玻璃。

因此透過波長不同時,玻璃的成分也不相同,有時光學特性,化學特性,機械特性會(hui) 有較大差異。雖然有時透過波長的特性相似,但是因此認為(wei) 折射率等特性相似是危險的。關(guan) 於(yu) 各種玻璃濾光片的特性,請向加拿大28官方开奖链接垂詢。

低膨脹玻璃材料

在溫度劇烈變化的環境下使用麵型精度較高的反射鏡時,反射鏡的麵型精度有時會(hui) 產(chan) 生變化。

這是由於(yu) 反射鏡的玻璃基板上產(chan) 生溫度分布,溫度高的部分和低的部分膨脹的數量不同。因此,需要高精度反射鏡時,基板需要使用低膨脹材料。

一般經常使用石英玻璃(熱膨脹係數5.5×10-7/℃),但是要求更高精度時,使用低膨脹玻璃或被稱為(wei) 零膨脹玻璃的材料。

微晶玻璃®

是在低膨脹玻璃中混有膨脹係數為(wei) 負的晶體(ti) 的晶體(ti) 化玻璃,在0℃〜50℃的溫度範圍內(nei) 膨脹係數可以降低到±1×10-7/℃。

由於(yu) 晶體(ti) 的散射導致玻璃變得模糊不清,玻璃中的光線將會(hui) 被衰減。

由於(yu) 比較容易加工,容易拋光,常被用於(yu) 大型的反射鏡中。

微晶玻璃®是SCHOTT AG的注冊(ce) 商標。

CLEARCERAM®-Z

玻璃中析出負膨脹係數微小晶體(ti) 的零膨脹的晶體(ti) 化玻璃。

在0℃〜50℃的溫度範圍內(nei) 膨脹係數可以降低到±1×10-7/℃。

由於(yu) 玻璃內(nei) 部是透明的,可以通過光線。具有良好的導熱性質,機械性質,化學性質,可用於(yu) 激光反射鏡或樣板塊規。

CLEARCERAM®是株式會(hui) 社小原的注冊(ce) 商標。

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