Optinen lasi

Abbe-kaavio antaa yleiskuvan optisten lasityyppien taitekertoimesta ja Abbe-lukumäärästä .

Alle optinen lasi on tarkoitettu lasin valmistukseen optisten komponenttien (kuten linssit , prismat ja peilit ) optisten järjestelmien, kuten linssejä , mikroskooppi tai kaukoputket . Optinen lasi ei välttämättä eroa kemiallisesti tavallisesta lasista, josta ikkunalasit valmistetaan, mutta sen optiset ominaisuudet säädetään tarkasti kohdennettujen kemiallisten lisäaineiden avulla. Valmistajat tarkistavat ja dokumentoivat tarkasti myös optiset ja mekaaniset ominaisuudet.

Optiset ja fysikaalis-kemialliset ominaisuudet

Optiset ominaisuudet, joilla on ratkaiseva merkitys lasin käytölle optisiin komponentteihin, säilytetään kapeissa toleransseissa lasin valmistuksen aikana ja niitä ohjataan paljon tarkemmin kuin z. B. ikkunalasilla. Lisäksi valmistaja dokumentoi ne tarkasti jokaiselle lasityypille. Nämä sisältävät:

  • Taitekerroin ja sen riippuvuus aallonpituudesta valon ( dispersio ). Jälkimmäiselle on ominaista pääasiassa Abbe-numero . Osittaiset dispersiot ja usein dispersiokaavan, kuten Sellmeierin tai Cauchyn yhtälön, kertoimet annetaan tarkemman kuvauksen saamiseksi dispersiosta .
  • Poikkeamat lasin homogeenisuudesta, kuten raitoja ( nauhamainen taitekertoimen vaihtelu lasikomponentissa 0,1 - 2 mm) tai kuplien pitoisuus ja muut sulkeumat.
  • Ominaisuudet, jotka ovat tärkeitä optisten komponenttien tuotannolle ja niiden käyttäytymiselle käytössä, kuten hiontavuus, lämpölaajeneminen , taitekertoimen muutokset lämpötilan tai herkkyyden kemiallisille vaikutuksille ( lasikorroosio ).

Optisten lasien tyypit ja nimet

Taitekertoimen riippuvuus aallonpituudesta joidenkin tyyppisten optisten lasien kohdalla.

Nykyään on yli 250 optista lasia. Ne perustuvat pääasiassa kahteen tärkeimpään lasiperheeseen Kronglas K (englantilainen kruunu ) ja Flintglas F (englantilainen sytytystulppa ). Lisäksi Schottin nimissä lasien lisäyksellä S "raskas" (eng. Tiheä ) on korkea taitekerroin ja L "kevyelle" (eng. Kevyt näyttö) matala taitekerroin kuin raskas lasinen SF6 (esim. Or Vaalea lasikivi LF5). Muita optisille ominaisuuksille ratkaisevia kemiallisia komponentteja sijoitetaan nimityksen päälasityyppien eteen (esim. Bariumkruunun lasi N- Ba K4 tai S- BA L14 tai fluorikruunun lasi F K). Ympäristöä ystävällinen arseenia ja lyijyä lasit on merkitty myös N- (esim. N-BK7) on Schott ja S- kanssa Ohara (esim. S-BSL7). Poikkeuksena ovat lasit, joita myydään tuotenimillä , kuten lasikeraaminen materiaali Zerodur .

Esimerkkejä eräiden optisten lasityyppien valmistajilta
(taitekerroin n d 587,6 nm: ssä)
Lasityyppi Schott AG Hoya KK Corning Inc. Ohara Inc. Tiheys
g / cm³		 n d
Kvartsilasi 2.20 1.46 68
Fluori kruunu lasi N-FK51A 3.68 1.49 85
Kruunu lasi N-K5 C5 S-NSL5 2.59 1.52 60
Borosilikaattikruunu lasi N-BK7 BSC7 BSC B16-64 S-BSL7 2.51 1.52 64
ZERODUR® 2.53 1.54
Barium-kruunulasi N-BaK4 BaC4 S-BAL14 3.05 1.57 56
Vaalea lasikivi LF5 FL5 3.22 1.58 41
Raskas kruunulasi N-SK4 BaCD4 S-BSM4 3.54 1.61 59
Kivi lasi F2 F2 3.60 1.62 36
Raskas lasikivi N-SF10 E-FD10 FeD D28-28 S-TIH10 3.05 1.73 29
Raskas lasikivi SF6 FD6 FeD E05-25 5.18 1.81 25. päivä
Raskas lasikivi N-SF6 FD60 S-TIH6 3.37 1.81 25. päivä
Lantaanin raskas lasikivi N-LaSF9 TaFD9 S-LAH71 4.41 1.85 32

Kemiallinen koostumus ja leviämisalue

Seuraava taulukko esittää kemiallisen koostumuksen painoprosentteina ja eräiden tärkeiden optisten lasityyppien läpäisyalueen. Lähetysalueet ovat likimääräisiä ja vaihtelevat hieman alalasityypeissä. Siirto myös riippuu lasin paksuudesta.

Lasityyppi SiO 2 Al 2 O 3 Na 2 O- K 2 O CaO P 2 O 5 B 2 O 3 PbO BaO Li 2 O TiO 2 ZrO 2 ZnO MgO Nb 2 O 5 Lähetysalue
Kvartsilasi 100 200 ... 3000 nm
Borosilikaattilasi 80 3 4. päivä 0.5 12.5 350 ... 2000 nm
Kruunulasi (K) 73 2 5 17 3 350 ... 2000 nm
Borosilikaattikruunu lasi (BK7) 70 8.4 8.4 10 2.5 350 ... 2300 nm
Lasi (F) 62 6. 8. 24 400 ... 2500 nm
ZERODUR® 55.4 25.4 0,2 0.6 7.2 3.7 2.3 1.8 1.6 1 400 ... 2700 nm
Raskas lasikivi (SF6) 27.3 1.5 71 380 ... 2500 nm
Raskas lasikivi (N-SF6 / S-TIH6) 25. päivä 10 10 10 10 25. päivä 1 5 400 ... 2000 nm

Optisten lasien yhdistelmä

Lasinvalmistajat tarjoavat laajan valikoiman lasityyppejä, joilla on erilaiset taitto- ja dispersio-ominaisuudet. Mitä enemmän lasit suunnittelija voi valita ja yhdistää optisessa järjestelmässä (esim. Objektiivissa ), sitä helpompaa on korjata poikkeamat .

Esimerkiksi käyttämällä kahta lasia, joilla on eri Abbe-numero, voidaan saavuttaa akromaattinen kohde , jonka kromaattinen poikkeama (värivirhe) on suurelta osin korjattu. Kromaattisen poikkeaman loppuosaa kutsutaan toissijaiseksi spektriksi . Kolme erilaista lasia, joista ainakin yksi on lasia epänormaalia dispersiota , voidaan rakentaa apokromaatti , jossa myös sekundaarinen spektri on eliminoitu ja jolla ei ole käytännössä mitään värivirheitä.

Lisäksi ei-kromaattisten poikkeamien korjaamiseksi on hyödyllistä saada lasit, joissa on erilaisia ​​taitekerroin- ja Abbe-numeroyhdistelmiä, erityisesti ns. Korkean taitekerroksen lasit , joilla on korkea taitekerroin ja korkea Abbe-luku.

kirjallisuus

  • Hans Bach, Norbert Neuroth: Optisen lasin ominaisuudet. 2. painos. Springer, 1995, ISBN 3-540-58357-2 .
  • Jai Singh: Tiivistetyn aineen ja sovellusten optiset ominaisuudet. John Wiley & Sons, 2006, ISBN 0-470-02192-6 , s. 159-196 ( Luku 8 - Lasien optiset ominaisuudet. ).
  • George H. Steward: Mikroskooppien optinen suunnittelu (SPIE Tutorial Texts). SPIE Press, 2010, ISBN 978-0-8194-8095-8 , s. 169-194 ( luku 17/18 - Optiset materiaalit / Materiaalien koostumus ja spektrit . ).

nettilinkit

Yksittäiset todisteet

  1. ↑ Ralf Jedamzik, Peter Hartmann: Optisten lasien homogeenisuus. (PDF) julkaisussa: DGaO-Proceedings. 2004
  2. ^ A b Hans Bach, Norbert Neuroth: Optisen lasin ominaisuudet . Springer, 1995, ISBN 978-3-540-58357-8 , s. 39-76 .
  3. ↑ Optisen lasin tietolomakkeet . Schott AG, 2011; Haettu 1. lokakuuta 2012.
  4. ↑ Optiset lasit - tekniset tiedot . (PDF; 652 kt) OHARA GmbH, 2010; Haettu 8. marraskuuta 2011.
  5. B a b D.Heiman, DS Hamilton, RW Hellwarth: Brillouinin sirontamittaukset optisille lasille. Julkaisussa: Physical Review B (tiivistetty aine). Osa 19, painos 12, 1979, s. 6583–6592, phys.uconn.edu (PDF)
  6. ↑ Michael J. Viens: Zerodurin murtumislujuus ja halkeamien kasvu. Julkaisussa: NASA Technical Memorandum 4185, huhtikuu 1990, ntrs.nasa.gov (PDF)
  7. ^ George H. Steward: Mikroskooppien optinen suunnittelu (SPIE-opetusohjelman tekstit). SPIE Press, 2010, ISBN 978-0-8194-8095-8 , s.194 ( Luku 18 - Materiaalien koostumus ja spektrit. )