Quarzscheibenmaterialien für optische Anwendungen im sichtbaren und infraroten Bereich weisen deutliche Unterschiede in Bezug auf Reinheit, Transmission und Absorption auf. Diese Unterschiede bestimmen, welche Qualität für den jeweiligen Wellenlängenbereich am besten geeignet ist. Quarz des Typs 214 ermöglicht beispielsweise eine starke UV-Durchlässigkeit unterhalb von 160 nm und eine minimale Absorption bei 245 nm, wodurch er sich ideal für Deep-uv-Optiken eignet. Im Gegensatz dazu enthält der Typ 219 mehr Titan, was zu einer höheren Absorption führt und die UV-Grenze zu längeren Wellenlängen verschiebt. Typ 124 zeigt gute Leistungen im Infrarotbereich mit geringer Absorption im 2,73-µm-Wasserband. Die Wahl der richtigen Sorte gewährleistet maximale optische Leistung und Kosteneffizienz.
Quarz Typ | UV-Grenzwert (nm) | IR-Durchlässigkeit (µm) | Absorptionseigenschaften |
|---|---|---|---|
Typ 214 | < 160 | Bis zu 4,0 | Minimale Absorption bei 245 nm, keine Absorption aufgrund von Hydroxyl-Ionen |
Typ 219 | ~230 | 4.5 - 5.0 | Enthält ~100 ppm Ti, verschiebt den UV-Cutoff zu längeren Wellenlängen |
Typ 124 | K.A. | Bis zu 4,0 | Effizient im Infrarotbereich, minimale Absorption im Wasserband bei 2,73 µm |
Wichtigste Erkenntnisse
Wählen Sie Quarzglas in UV-Qualität für Anwendungen im tiefen Ultraviolettbereich unter 250 nm. Sein geringer Anteil an metallischen Verunreinigungen gewährleistet eine hohe Transmission und Leistung.
Optisches Quarzglas ist ideal für Anwendungen im sichtbaren und nahen Infrarotbereich. Es bietet ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis und eine hohe Transmission, ohne dass tiefe UV-Fähigkeiten erforderlich sind.
Quarzglas in IR-Qualität eignet sich aufgrund seines geringen Hydroxylgehalts hervorragend für Infrarotanwendungen. Dadurch werden Absorptionsverluste minimiert und die Übertragung im Infrarotbereich verbessert.
Das Wissen um die Unterschiede zwischen den Quarzsorten hilft Ingenieuren, das richtige Material für bestimmte optische Anforderungen auszuwählen und so die Leistung und Kosteneffizienz zu maximieren.
Stimmen Sie die Quarzsorte immer auf den vorgesehenen Wellenlängenbereich ab. Dies gewährleistet eine optimale optische Leistung und Budgetverwaltung.
Welche Unterschiede gibt es bei der Materialqualität von Quarzscheiben für Anwendungen im tiefen Ultraviolettbereich (185-400 nm)?
Die Materialqualitäten von Quarzscheiben für optische Anwendungen im sichtbaren und infraroten Bereich unterscheiden sich deutlich in ihrer Fähigkeit, tiefes ultraviolettes Licht zu übertragen. Quarzglas in UV-Qualität zeichnet sich durch die Kombination von hoher Reinheit und fortschrittlicher Fertigung aus und ist damit die erste Wahl für anspruchsvolle optische UV-Systeme. Die Kenntnis der einzigartigen Merkmale der einzelnen Sorten hilft Ingenieuren und Wissenschaftlern bei der Auswahl der richtigen Quarzglaswafer für ihre Anwendungen.
Unterschiede im Gehalt an metallischen Verunreinigungen: UV-Güteklasse (<1 ppm) vs. optische Güteklasse (10-20 ppm)
Quarzglas in UV-Qualität enthält weniger als 1 ppm an metallischen Verunreinigungen, während optische Qualitäten oft 10-20 ppm aufweisen. Dieser geringe Anteil an Verunreinigungen in Quarzglas der UV-Qualität verhindert unerwünschte Absorption im tiefen UV-Bereich und hält die Absorptionskante bei kürzeren Wellenlängen. Hochreines Quarzglas gewährleistet, dass die Quarzscheibe Materialklassen uv sichtbare infrarot-optische Anwendungen erfüllen strenge optische Anforderungen.
Wenn die metallischen Verunreinigungen über 1 ppm ansteigen, verschiebt sich die UV-Grenze zu längeren Wellenlängen, und die Solarisationsbeständigkeit nimmt ab. Das bedeutet, dass Quarzglas-Wafer mit optischer Qualität nicht die Leistung von Quarzglas mit UV-Qualität in tiefen UV-Umgebungen erreichen können. Der Unterschied im Verunreinigungsgehalt wirkt sich direkt auf die Transmission und die Langzeitbeständigkeit des Materials aus.
Aspekt | UV-Güteklasse (<1 ppm) | Optische Qualität (10-20 ppm) | Kausalität/Wirkung |
|---|---|---|---|
UV-Grenzwert | Kürzere Wellenlängen | Längere Wellenlängen | Höhere Verunreinigungen verschieben den Cutoff, verringern die Leistung |
Solarisationswiderstand | Hoch | Unter | Reinheit erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen UV-induziertes Nachdunkeln |
Vergleich der Herstellungsprozesse: Synthetische Gasphasenabscheidung vs. natürliche Kristallfusion
Die Hersteller produzieren uv-qualifiziertes Quarzglas mit Hilfe der synthetischen Gasphasenabscheidung, bei der hochreine Quarzglaswafer entstehen. Bei diesem Verfahren werden hochwertige Rohstoffe und fortschrittliche Techniken verwendet, um die höchste Reinheit und die besten optischen Eigenschaften zu erzielen. Im Gegensatz dazu werden optische Qualitäten durch elektrisches Schmelzen natürlicher Quarzkristalle hergestellt, was mehr Verunreinigungen mit sich bringt.
Das synthetische Verfahren für uv-qualifiziertes Quarzglas erhöht die Produktionskosten und schränkt die Verfügbarkeit ein, bietet aber eine unübertroffene Leistung für optische Anwendungen im tiefen UV-Bereich. Präzisionsschritte wie Laserschneiden und Kantenglättung erhöhen die Kosten weiter, stellen aber sicher, dass das Endprodukt strengen Standards entspricht. Die Wahl des Herstellungsverfahrens bestimmt sowohl die Qualität als auch den Preis der Quarzscheiben für optische Anwendungen im sichtbaren UV-Bereich und im Infrarotbereich.
Wichtige Punkte:
Durch synthetische Gasphasenabscheidung werden hochreine Quarzglaswafer hergestellt.
Das elektrische Schmelzen von natürlichem Quarz erhöht den Gehalt an Verunreinigungen.
Das Herstellungsverfahren beeinflusst sowohl die Kosten als auch die optische Leistung.
Anforderungen an die Solarisationsbeständigkeit bei hochintensiver UV-Bestrahlung
Fused Silica in UV-Qualität widersteht der Solarisation, d. h. der dauerhaften Verdunkelung durch intensive UV-Bestrahlung. Diese Eigenschaft ist wichtig für optische Komponenten, die in Hochleistungs-UV-Systemen wie Excimer-Lasern und Lithografie-Werkzeugen verwendet werden. Der geringe Gehalt an metallischen Verunreinigungen und die hochreine Struktur von Quarzglaswafern mit UV-Qualität verhindern die Bildung von Farbzentren, die Licht absorbieren.
Dank der Solarisationsbeständigkeit behält das Quarzglas auch nach Tausenden von Stunden unter starkem UV-Licht seine hohe Durchlässigkeit bei. Optische Qualitäten mit höheren Verunreinigungsgraden verlieren schneller an Transparenz und können in anspruchsvollen Umgebungen versagen. Ingenieure verlassen sich bei Anwendungen, bei denen langfristige optische Klarheit entscheidend ist, auf Quarzglas der Güteklasse uv.
Anforderung | UV-Grade Quarzglas | Optisch hochwertiges Quarzglas | Kausalität/Wirkung |
|---|---|---|---|
Solarisationswiderstand | Ausgezeichnet | Mäßig | Hohe Reinheit verhindert die Bildung von Farbzentren |
Langfristige UV-Durchlässigkeit | Gepflegt | Verringert | Verunreinigungen beschleunigen das Nachdunkeln |
UV-Anwendungsbeispiele: Excimer-Laser, DUV-Lithographie, UV-Spektroskopie
Wafer aus Quarzglas in UV-Qualität spielen eine wichtige Rolle in vielen modernen optischen Anwendungen. Ingenieure verwenden sie in der Excimerlaser-Optik, der Lithografie im tiefen Ultraviolett (DUV) und der UV-Spektroskopie. Diese Anwendungen erfordern eine hohe Transmission unter 340 nm und Beständigkeit gegen Solarisation.
Quarzscheibenmaterialien für optische Anwendungen im sichtbaren Infrarotbereich müssen strenge Anforderungen an die UV-Transparenz und Haltbarkeit erfüllen. Quarzglas in UV-Qualität bleibt bis zu 190 nm transparent, während Glas und Kunststoff UV-Strahlen absorbieren und in diesen Systemen nicht verwendet werden können. Die UV-Spektroskopie profitiert von der geringen Hintergrundabsorption und den präzisen Messwerten, die durch hochreines Quarzglas erzielt werden.
Wichtige Punkte:
Quarzglas in UV-Qualität ist für Excimer-Laser und DUV-Lithografie unerlässlich.
Hohe Transmission und geringe Absorption machen es ideal für die UV-Spektroskopie.
Nur hochreine Quarzglaswafer erfüllen die Anforderungen von optischen Anwendungen im tiefen UV-Bereich.
Welche Unterschiede in der Materialqualität definieren die optische Qualität von Quarzscheiben für Sichtbar-NIR-Anwendungen (260-2500 nm)?
Quarzscheiben in optischer Qualität spielen eine wichtige Rolle bei optischen Anwendungen im sichtbaren und nahen Infrarotbereich. Diese Sorten bieten eine hohe Transmission, Langlebigkeit und Kosteneffizienz für eine breite Palette optischer Komponenten. Das Verständnis der Unterschiede zwischen optischem und UV-Quarzglas hilft Ingenieuren bei der Auswahl der richtigen Quarzglasscheiben für ihre spezifischen Anforderungen.
Vergleich der Übertragungsleistung: Optische Qualität vs. UV-Qualität im Sichtbar-NIR-Bereich
Wafer aus optischem Quarzglas bieten eine hervorragende Transmission im sichtbaren und nahen Infrarotbereich. Im Bereich von 260-2500 nm erreichen Quarzglas optischer Qualität und Quarzglas uv-Qualität beide eine Transmission von über 92%, was sie für die meisten optischen Anwendungen nahezu ununterscheidbar macht. Der Hauptunterschied zeigt sich unterhalb von 250 nm, wo Quarzglas in UV-Qualität aufgrund geringerer metallischer Verunreinigungen besser abschneidet, aber dieser Vorteil verschwindet im sichtbaren und NIR-Bereich.
Ingenieure entscheiden sich bei Anwendungen im sichtbaren und im NIR-Bereich häufig für Quarzglaswafer in optischer Qualität, da der höhere Verunreinigungsgrad die Leistung in diesem Bereich nicht beeinträchtigt. Beide Sorten bieten eine hohe optische Leistung, aber die optische Qualität bietet ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis, wenn keine Deep-uv-Transmission erforderlich ist. Dies macht Optical-Grade zur bevorzugten Wahl für die meisten Bildgebungs-, Beleuchtungs- und Laserstrahlsteuerungskomponenten.
Klasse | Übertragung (260-2500nm) | Übertragung (<250nm) | Kausalität/Wirkung |
|---|---|---|---|
Optische Qualität | >92% | 45-60% | Hohe Verunreinigungen begrenzen tiefes UV, nicht sichtbares NIR |
UV-Güteklasse | >92% | >85% | Geringe Verunreinigungen verstärken die Tiefenwirkung, gleichmäßig im sichtbaren und im NIR-Bereich |
Dieser Vergleich zeigt, dass Quarzglaswafer in optischer Qualität die gleiche optische Leistung wie Quarzglas in UV-Qualität im sichtbaren und im NIR-Bereich bieten, was sie für die meisten optischen Komponenten ideal macht.
Kosten-Leistungs-Analyse: Wenn UV-Prämie nicht gerechtfertigt ist
Optische Quarzscheiben für optische Anwendungen im sichtbaren und infraroten Bereich bieten erhebliche Kosteneinsparungen im Vergleich zu Quarzglas im UV-Bereich. Bei der Herstellung von Optical-Grade-Quarzscheiben wird natürlicher Quarz verwendet, was die Produktionskosten um 50-65% senkt und gleichzeitig eine hohe Transmission im sichtbaren und NIR-Bereich ermöglicht. Bei Anwendungen, die oberhalb von 280 nm arbeiten, ist der Aufpreis für Quarzglas in UV-Qualität oft unnötig.
Viele optische Komponenten, wie z. B. Abbildungslinsen und Glasfasern, benötigen nicht die Tief-UV-Fähigkeiten von uv-Qualität des Quarzglases. Durch die Auswahl von Quarzglas-Wafern in optischer Qualität können Ingenieure die Systemkosten senken, ohne die optische Leistung zu beeinträchtigen. Dieser Ansatz stellt sicher, dass die Budgets effizient genutzt werden und gleichzeitig die erforderliche Qualität für Anwendungen im sichtbaren NIR-Bereich erhalten bleibt.
Wichtige Punkte:
Wafer aus optischem Quarzglas kosten viel weniger als Quarzglas der UV-Klasse.
Beide Sorten sind im sichtbaren und im NIR-Bereich gleich gut.
Die Wahl einer optischen Qualität für Nicht-uv-Anwendungen maximiert den Wert.
Dieses ausgewogene Preis-Leistungs-Verhältnis macht die optische Qualität zur besten Wahl für die meisten Optiken im sichtbaren und nahen Infrarotbereich.
Äquivalenz der Materialeigenschaften: Thermische, mechanische und chemische Leistung über alle Sorten hinweg identisch
Die thermischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften von Quarzglas-Wafern der optischen und der UV-Qualität sind nahezu identisch. Ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen, Temperaturschocks und den meisten Chemikalien bleibt gleich, nur Flusssäure und Phosphorsäure verursachen Schäden. Die Hauptunterschiede zwischen diesen Sorten ergeben sich aus der Reinheit und der Herstellung, nicht aus den inhärenten Materialeigenschaften.
Ingenieure können sich in anspruchsvollen Umgebungen auf beide Sorten verlassen, denn beide widerstehen Dauertemperaturen bis zu 1000 °C und kurzzeitigen Belastungen bis zu 1200 °C. Ihre hohe Härte und Abriebfestigkeit gewährleisten eine lange Lebensdauer optischer Komponenten in industriellen und wissenschaftlichen Umgebungen. Diese Gleichwertigkeit ermöglicht es den Konstrukteuren, sich bei der Wahl zwischen den Sorten auf die optische Leistung und die Kosten zu konzentrieren.
Eigentum | Optische Qualität | UV-Güteklasse | Kausalität/Wirkung |
|---|---|---|---|
Wärmewiderstand | Identisch | Identisch | Beide Sorten sind gleichermaßen hitzebeständig |
Chemische Beständigkeit | Identisch | Identisch | Beide widerstehen den meisten Chemikalien außer HF, H₃PO₄. |
Mechanische Festigkeit | Identisch | Identisch | Beide bieten Haltbarkeit und Abriebfestigkeit |
Diese Tabelle zeigt, dass Quarzglaswafer in optischer Qualität und in UV-Qualität die gleiche Haltbarkeit und Zuverlässigkeit für optische Komponenten bieten.
Sichtbar-NIR-Anwendungsbeispiele: Abbildungsobjektive, Faseroptik, Nd:YAG-Lasersysteme
Optische Quarzglaswafer dienen als Grundlage für viele Anwendungen im sichtbaren und nahen Infrarotbereich. Ingenieure verwenden sie in der Bildgebung, Beleuchtung und Laserstrahlsteuerung, wo hohe und gleichmäßige Transmission, Temperaturwechselbeständigkeit und Kompatibilität mit bestimmten Wellenlängen wichtig sind. Diese Wafer unterstützen auch Glasfaseroptiken und Nd:YAG-Lasersysteme und bieten eine hohe Transmission bei 1.064 nm, eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und eine lange Lebensdauer.
In der Medizin und der Industrie ermöglichen Quarzscheiben in optischer Qualität eine präzise optische Leistung und einen zuverlässigen Betrieb. Ihr niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und ihre hohe Temperaturwechselbeständigkeit machen sie ideal für anspruchsvolle Umgebungen. Die Kombination aus Haltbarkeit und optischer Klarheit sorgt dafür, dass diese Komponenten die strengen Anforderungen an Leistung und Langlebigkeit erfüllen.
Wichtige Punkte:
Wafer aus optischem Quarzglas eignen sich hervorragend für Bildgebung, Beleuchtung und Laserstrahlkontrolle.
Faseroptik und Nd:YAG-Lasersysteme profitieren von hoher Transmission und Hitzebeständigkeit.
Diese Komponenten bieten zuverlässige optische Leistung in medizinischen und industriellen Anwendungen.
Dieses breite Spektrum an Einsatzmöglichkeiten zeigt die Vielseitigkeit und den Wert von Quarzglas-Wafern in der sichtbaren und NIR-Optik.
Welche Unterschiede in der Materialqualität definieren die IR-Quarzscheibe für Infrarotanwendungen (260-3500 nm)?
Ingenieure wählen Quarzglas der Qualität ir für Anwendungen, die eine hohe Transmission im Infrarotbereich erfordern. Diese Materialqualität zeichnet sich dadurch aus, dass sie die Absorptionsverluste minimiert, die durch Hydroxylgruppen. Das Verständnis der Unterschiede zwischen den Quarzscheibenmaterialien für optische Anwendungen im sichtbaren Infrarotbereich hilft den Benutzern bei der Auswahl der besten Quarzglasscheiben für ihre Bedürfnisse.
Vergleich des OH-Gehalts: IR-Güteklasse (<30 ppm) vs. optische Güteklasse (150-200 ppm)
Der OH-Gehalt spielt eine entscheidende Rolle für die Leistung von Quarzglas der IR-Qualität. Quarzglaswafer in IR-Qualität enthalten weniger als 30 ppm Hydroxylionen, während Quarzglas in optischer Qualität in der Regel 150-200 ppm aufweist. Ein geringerer OH-Gehalt in Quarzglas der IR-Qualität führt zu einer höheren Transmission im IR-Bereich, insbesondere zwischen 2,5 und 4,5 Mikrometern.
Der Unterschied im OH-Gehalt wirkt sich direkt auf die Absorptionseigenschaften der einzelnen Sorten aus. Ein hoher OH-Gehalt in Quarzglaswafern optischer Qualität führt zu einer erheblichen Absorption im Infraroten, was ihre Wirksamkeit für IR-Anwendungen verringert. Fused Silica der IR-Qualität mit seinem niedrigen OH-Gehalt bietet eine hervorragende Transmission und unterstützt anspruchsvolle optische Systeme.
Quarzsorte | Typischer OH-Gehalt | Übertragungsbereich | OH Inhalt Auswirkungen auf die Übertragung |
|---|---|---|---|
Optische Qualität | 150-400 ppm | UV-Bereich (185-400nm) | Höhere Absorption im IR-Bereich |
IR-grade | <20 ppm | IR-Bereich (2,5-4,5μm) | Hervorragende Übertragung im IR-Bereich |
Diese Tabelle zeigt, wie der OH-Gehalt die Eignung der einzelnen Sorten für bestimmte Wellenlängenbereiche bestimmt.
Mechanismen der Infrarot-Absorption: Hydroxyl-Schwingungsbänder bei 2730nm
Hydroxylgruppen in Quarzglas erzeugen starke Absorptionsbanden im Infraroten, insbesondere bei 2730nm. Diese Schwingungsbanden entstehen durch die Streckbewegung der OH-Bindungen, die IR-Licht absorbieren und die Transmission verringern. Das Vorhandensein dieser Banden schränkt die Leistung von Quarzglaswafern optischer Qualität im IR-Bereich ein.
Forscher haben mehrere wichtige Absorptionsbanden in Quarz identifiziert, die jeweils mit bestimmten strukturellen Defekten oder Verunreinigungen verbunden sind. So stehen die Banden bei 3596 cm-1 und 3400 cm-1 im Zusammenhang mit verschiedenen Arten von OH-Einschlüssen, während die Banden bei 3431 cm-1 und 3313 cm-1 mit Aluminiumsubstitutionen in Verbindung stehen. Diese Absorptionsmerkmale erklären, warum Quarzglas der Qualität ir mit einem geringeren OH-Gehalt im Infrarotbereich besser abschneidet.
Das obige Diagramm veranschaulicht die wichtigsten Absorptionsbanden, die die IR-Transmission in Quarzglas beeinflussen.
Unterschiede im Herstellungsprozess: Vakuumschmelzen vs. Luftschmelzen Auswirkung auf OH-Inkorporation
Die Der Herstellungsprozess bestimmt den endgültigen OH-Gehalt in ir-grade Quarzglas. Beim Vakuumschmelzen ist die Anwesenheit von Wasserdampf und Sauerstoff begrenzt, was den Einbau von Hydroxylgruppen bei der Herstellung verringert. Beim Schmelzen an der Luft oder in der Flamme wird dagegen mehr OH eingebracht, was zu einer höheren Absorption im IR-Bereich führt.
Die Hersteller von Wafern aus Quarzglas verwenden das Vakuumschmelzverfahren, um die für eine hohe Infrarotübertragung erforderlichen niedrigen OH-Werte zu erreichen. Dieses Verfahren erhöht zwar die Produktionskosten, gewährleistet aber, dass das Material die strengen optischen Normen erfüllt. Die Wahl des Herstellungsverfahrens wirkt sich direkt auf die Leistung und den Preis des Endprodukts aus.
Wichtige Punkte:
Das Vakuumschmelzen reduziert den OH-Eintrag in Quarzglas der Qualität ir.
Die Luftschmelze führt zu einem höheren OH-Gehalt und einer geringeren IR-Transmission.
Das Herstellungsverfahren beeinflusst sowohl die Kosten als auch die optische Qualität.
Diese Unterschiede erklären, warum Quarzglas in IR-Qualität für anspruchsvolle IR-Anwendungen bevorzugt wird.
IR-Anwendungsbeispiele: NIR-Spektroskopie, SWIR-Bildgebung, Wärmesensoren
Quarzglaswafer in IR-Qualität eignen sich für eine Vielzahl von optischen Anwendungen im Infrarotbereich. Ingenieure verwenden sie in der NIR-Spektroskopie, SWIR-Bildgebung und Wärmesensoren aufgrund ihrer hohen Transmission und geringen Absorption im IR-Bereich. Diese Eigenschaften machen Quarzglas ideal für Systeme, die präzise Messungen und minimale Signalverluste erfordern.
Thermische Sensoren profitieren von Quarzglas in ir-Qualität aufgrund seiner geringen Reflexionsverluste und schnellen Abkühlzeiten. Quarzscheiben sind Saphir in diesen Anwendungen überlegen, da sie weniger Wärme reflektieren und die Sensoren schnell reagieren können. Die Kombination aus hoher IR-Transmission und effizientem Wärmemanagement macht Quarzglas zum Material der Wahl für fortschrittliche Sensorkonstruktionen.
Anmeldung | Materieller Nutzen | Auswirkungen auf die Leistung |
|---|---|---|
NIR-Spektroskopie | Hohe IR-Übertragung | Genaue Spektralmessungen |
SWIR-Bildgebung | Geringe Absorption im IR | Klare Abbildung, minimaler Signalverlust |
Thermische Sensoren | Geringe Reflexion, schnelle Abkühlung | Verbessertes Ansprechverhalten der Sensoren |
Diese Tabelle fasst zusammen, wie Quarzglas der Güteklasse ir eine überlegene Leistung bei wichtigen Infrarotanwendungen ermöglicht.
Wie vergleichen sich die Materialeigenschaften über den gesamten Spektralbereich (UV-Visible-IR)?
Quarzglasscheiben weisen im gesamten Spektrum unterschiedliche Transmissionsprofile auf. Ingenieure müssen uv-, optische und ir-Qualitäten von Quarzglasscheiben vergleichen, um die beste Option für ihre Anwendungen auszuwählen. Das Verständnis dieser Unterschiede hilft den Nutzern, die richtige Sorte für ihre Leistungsanforderungen zu finden.
Vergleichstabelle der spektralen Transmission: Alle drei Klassen 185-3500nm
Jede Sorte von Quarzglaswafern weist einzigartige Durchlässigkeitseigenschaften von ultravioletten bis zu infraroten Wellenlängen auf. Quarzglas der UV-Qualität bietet eine hohe Durchlässigkeit unterhalb von 250 nm, während die optische Qualität im sichtbaren Bereich glänzt und Quarzglas der IR-Qualität eine hervorragende Leistung im Infrarotbereich bietet. Die Transmissionsdaten zeigen, dass Quarzglas der UV-Qualität eine Transmission von über 85% bei 193 nm erreicht, die optische Qualität erreicht über 92% im sichtbaren Spektrum, und Quarzglas der IR-Qualität behält über 85% bei 2800 nm bei.
Klasse | UV (185-250nm) | Sichtbar (400-700nm) | IR (2500-3500nm) | Kausalität/Wirkung |
|---|---|---|---|---|
UV-Qualität | >85% | >90% | 60-75% | Geringe Verunreinigungen verstärken UV, OH begrenzt IR |
Optische Qualität | 45-60% | >92% | 45-55% | Mäßige Verunreinigungen, hohe OH-Grenzwerte IR |
IR-Klasse | 35-50% | >90% | >85% | Niedrige OH-Werte verstärken IR, höhere Metalle begrenzen UV |
Diese Tabelle zeigt, wie jede Sorte die Übertragung für bestimmte Wellenlängenbereiche optimiert.
Analyse der Leistungsüberschneidungen: Wellenlängen-Optimierung vs. Kosten
Bei der Auswahl der richtigen Sorte müssen Leistung und Kosten für das vorgesehene Spektrum abgewogen werden. Quarzglaswafer in UV-Qualität bieten eine unübertroffen hohe Transmission im tiefen UV-Bereich, aber ihre hohen Kosten sind nur für Anwendungen unter 250 nm gerechtfertigt. Optisches Quarzglas bietet ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis für Komponenten im sichtbaren und nahen Infrarotbereich, während Quarzglas der Güteklasse IR die besten Ergebnisse für Infrarotfenster und -linsen liefert.
Ingenieure entscheiden sich bei den meisten Linsen und Fenstern für optisches Quarzglas, da es im sichtbaren Bereich zu einem niedrigeren Preis dem UV-Qualitätsquarzglas entspricht. Für Infrarotanwendungen gewährleistet Quarzglas der Güteklasse ir eine hohe Transmission und minimale Absorption, was es zur bevorzugten Wahl macht. Die Kosteneinsparungen steigen, wenn die Qualität auf die Betriebswellenlänge abgestimmt wird.
Wichtige Punkte:
Für tiefes UV ist UV-Qualitätskieselsäure unerlässlich.
Die optische Qualität bietet eine hohe Transmission und einen hohen Wert im sichtbaren und im NIR-Bereich.
Fused Silica in IR-Qualität ist optimal für Infrarotanwendungen geeignet.
Die Wahl der richtigen Sorte maximiert die Leistung und die Budgeteffizienz.
Äquivalenztabelle für Materialeigenschaften: Nicht-optische Spezifikationen Identisch
Alle Sorten von Quarzglaswafern weisen ähnliche nicht-optische Eigenschaften auf. Thermische Beständigkeit, mechanische Festigkeit und chemische Beständigkeit sind bei allen Quarzglasqualitäten (UV, optisch und IR) gleich. Diese Spezifikationen gewährleisten, dass die Komponenten in anspruchsvollen Umgebungen zuverlässig funktionieren.
Eigentum | UV-Qualität | Optische Qualität | IR-Klasse | Kausalität/Wirkung |
|---|---|---|---|---|
Wärmewiderstand | Identisch | Identisch | Identisch | Alle Sorten sind hitzebeständig |
Mechanische Festigkeit | Identisch | Identisch | Identisch | Langlebig für alle Anwendungen |
Chemische Beständigkeit | Identisch | Identisch | Identisch | Beständig außer gegen HF, H₃PO₄ |
Ingenieure können für Komponenten, die eine lange Lebensdauer erfordern, jede beliebige Sorte wählen, wobei sie sich bei der endgültigen Entscheidung auf die Übertragung und die Kosten konzentrieren.
Bei den Quarzscheiben gibt es deutliche Unterschiede in Bezug auf Reinheit und Transmission. Die UV-Qualität eignet sich für tief ultraviolette Optiken, da sie nur geringe metallische Verunreinigungen aufweist. Optische Qualität eignet sich am besten für Anwendungen im sichtbaren und nahen Infrarotbereich und bietet eine hohe Transmission und Kosteneinsparungen. IR-Güte bietet aufgrund des geringen Hydroxylgehalts eine hervorragende Leistung im Infrarotbereich.
Tipp: Wählen Sie UV-Qualität für Wellenlängen unter 250 nm, optische Qualität für 260-2300 nm und IR-Qualität für Anwendungen über 2500 nm. Die Abstimmung der Qualität auf den Wellenlängenbereich gewährleistet optimale Leistung und Kosteneffizienz.
FAQ
Was ist der Hauptunterschied zwischen UV-, optischen und IR-Qualitäten von Quarzglas?
Jede Sorte überträgt das Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich am besten. Die UV-Sorte eignet sich für tiefes Ultraviolett, die optische Sorte für den sichtbaren Bereich bis zum nahen Infrarot und die IR-Sorte für den Infrarotbereich. Die Wahl der richtigen Sorte gewährleistet die besten optischen Eigenschaften für jede Anwendung.
Wie wirken sich Verunreinigungen auf die Qualität von Quarzglas aus?
Verunreinigungen wie Metalle und Hydroxylgruppen verringern die Transmission in bestimmten Bereichen. Ein hoher Metallgehalt blockiert UV-Licht, während ein hoher Hydroxylgehalt Infrarotlicht absorbiert. Die Hersteller kontrollieren diese Verunreinigungen, um jede Sorte auf ihren idealen Wellenlängenbereich abzustimmen.
Verunreinigung Typ | Betroffener Bereich | Auswirkungen auf die Übertragung |
|---|---|---|
Metalle | UV | Reduziert die UV-Transmission |
Hydroxyl (OH) | IR | Reduziert die IR-Übertragung |
Kann ein Quarzglas-Typ alle optischen Anwendungen abdecken?
Keine einzelne Sorte bietet Spitzenleistungen über das gesamte Spektrum. UV-Qualitäten verlieren im IR-Bereich an Effizienz, und IR-Qualitäten lassen tiefes UV nicht gut durch. Ingenieure wählen Quarzglasqualitäten je nach den Anforderungen der Anwendung an die Wellenlänge aus.
Warum sind die optischen Spezifikationen bei der Auswahl einer Quarzscheibe wichtig?
Die optischen Spezifikationen geben an, wie viel Licht durchgelassen wird und wie klar das Material bleibt. Sie helfen den Ingenieuren, die richtige Sorte für die Anforderungen des Systems auszuwählen. Die richtige Auswahl verbessert die Leistung und senkt die Kosten.
Unterscheiden sich die thermischen und mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Sorten?
Alle Sorten haben ähnliche thermische und mechanische Eigenschaften. Sie widerstehen Hitze und physischen Belastungen gleichermaßen gut. Die Hauptunterschiede bestehen nur in der optischen Leistung.
Tipp: Passen Sie die Sorte immer an den Wellenlängenbereich an, um die besten Ergebnisse zu erzielen.
