5 Wichtige Fluoridkristalle in der Optik und in Lasern

Fluoridkristalle besitzen mehrere Schlüsseleigenschaften, die sie für den Einsatz in Optik und Lasern so wichtig machen: hohe Transparenz im IR-Bereich, geringe Dispersion und Eigenschaften wie Strahlungshärte oder Szintillation. Diese vorteilhaften Eigenschaften ermöglichen zahlreiche Anwendungen in der Lasertechnik, der optischen Kommunikation, der Spektroskopie und der Wärmebildtechnik. Wir werden uns fünf wichtige Fluoridkristalle ansehen, die in diesen Bereichen unverzichtbar geworden sind und je nach Anwendung Vorteile bieten.

1. Kalziumfluorid (CaF₂)

Von allen Fluoridkristallen, die in der Optik und in Lasersystemen verwendet werden, ist Kalziumfluorid wahrscheinlich das vielseitigste und am weitesten verbreitete. Sein breiter Transparenzbereich, der vom UV- bis zum IR-Bereich reicht, empfiehlt Kalziumfluorid für eine Vielzahl von optischen Komponenten.

CaF₂ wird häufig für polierte Fenster, Linsen, Prismen und optische Rohlinge verwendet. Mit einer Dichte von 3,18 g/cm³ weist es eine sehr gute Transparenz zwischen 0,13 und 9 μm auf, sowohl im UV- als auch im IR-Bereich. Dieser transparente und farblose Kristall ist resistent gegen Temperaturschocks und Strahlungsschäden und findet daher breite Anwendung in Hochleistungslasersystemen. CaF₂ findet breite Anwendung in der Ultraviolett-Spektroskopie, in Hochleistungslasersystemen und in infrarot-optischen Komponenten, wo die geringen Absorptionseigenschaften den Signalverlust minimieren.

2. Magnesiumfluorid (MgF₂)

Magnesiumfluorid ist aufgrund seiner außergewöhnlichen Transparenz sowohl im UV- als auch im sichtbaren Spektrum eines der am meisten geschätzten Materialien für optische Beschichtungen; es wird vor allem bei Antireflexionsanwendungen und in UV-Lasersystemen eingesetzt.

MgF₂ ist in dünnen Schichten, optischen Beschichtungen und in Kristallform erhältlich. Mit einer Dichte von 3,18 g/cm³ und einer Transparenz von 0,12 bis 7,5 μm ist es ideal für Anwendungen im UV- und sichtbaren Bereich. Das Material hat ein leicht gelbliches Aussehen und ist in Form von Einkristallen oder dünnen Filmen erhältlich. Mit einer hohen Reinheit von ≥99,99 % gewährleistet Magnesiumfluorid eine erstklassige optische Leistung für die anspruchsvollsten Anwendungen im Zusammenhang mit Linsen, Fenstern und wissenschaftlichen Instrumenten. Zu seinen Eigenschaften gehört die Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Strahlungsschäden, wodurch es sich noch besser für optische Hochleistungssysteme eignet.

3. Lithiumfluorid (LiF)

Lithiumfluorid zeichnet sich durch einen sehr breiten Transmissionsbereich aus, der vom UV bis zum mittleren IR reicht; es wird in vielen Anwendungen wegen seiner hohen optischen Klarheit und Laserbeständigkeit besonders geschätzt.

Der größte Teil des Lithiumfluoridmaterials wird in Fenster, Prismen und Platten geschnitten. Die Dichte des Materials beträgt 2,64 g/cm³. Es ist transparent von 0,12 bis 8,5 μm, einschließlich des UV- und IR-Bereichs. Der Kristall ist farblos und transparent und gewährleistet eine hervorragende Klarheit der Optik. LiF findet sich in verschiedenen Anwendungen wie Spektrometern, Detektoren, Lasern und Infrarotfenstern. Lithiumfluorid hält sich gut unter der Einwirkung von hochenergetischen Photonen. Aufgrund seiner hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber Laserschäden und seiner Stabilität unter schwierigen Umgebungsbedingungen spielt Lithiumfluorid eine äußerst wichtige Rolle bei der Thermolumineszenz-Dosimetrie für Strahlungsmessgeräte.

4. Bariumfluorid (BaF₂)

Bariumfluorid ist in der Hochenergiephysik und im Bereich der Strahlungsdetektion unverzichtbar, wobei seine Beständigkeit gegenüber extremen Bedingungen sehr wichtig ist. Seine große Transparenz ermöglicht den Einsatz sowohl im UV- als auch im IR-Bereich.

Bariumfluorid ist in Form von Kristallen, optischen Rohlingen und kundenspezifischen Komponenten erhältlich. Mit einer Dichte von 4,89 g/cm³ bietet BaF₂ eine Transparenz von 0,15 bis 14 μm und deckt damit einen breiten Infrarotbereich ab. Es handelt sich um einen farblosen, transparenten Kristall, der in der Regel als Einkristall mit hoher Reinheit (>99,99 %) vorliegt. Bariumfluorid wird in großem Umfang für optische Fenster und Linsen für Ultraviolett- und Infrarotsysteme verwendet. Aufgrund seiner hervorragenden Beständigkeit gegen Strahlung und Temperaturschocks eignet es sich für Szintillatoren und Detektoren in modernen Bildgebungssystemen. Zu den Anwendungen für BaF₂ gehören die Laserfusionsforschung und Hochleistungslaserverstärker.

5. Strontiumfluorid (SrF₂)

Strontiumfluorid eignet sich für die hochauflösende Spektroskopie und für Lasersysteme, bei denen eine hohe Präzision und Stabilität über einen weiten Transparenzbereich erforderlich ist. Auch in VUV-Lichtquellen findet es wichtige Anwendungen.

Strontiumfluorid wird normalerweise in Form von Einkristallen, Fenstern und Prismen geliefert. Es hat eine Dichte von 4,05 g/cm³. Seine Transparenz reicht von 0,11 bis 8,5 μm, einschließlich der UV- und nahen IR-Wellenlängen. Es ist farblos und transparent für hohe optische Klarheit. SrF₂ wird in optischen Komponenten für Laser, Spektrometer und hochauflösende Spektroskopie verwendet, wo es hervorragende Leistungen erbringt. Aufgrund seiner guten Transparenz im VUV-Bereich wird es auch in optischen Präzisionskomponenten und VUV-Lichtquellen eingesetzt und ist daher für die Spitzenforschung unverzichtbar geworden.

Übersichtstabelle Wichtige Fluoridkristalle in Optik und Lasern

Schlussfolgerung

Fluoridkristalle wie Calciumfluorid, Magnesiumfluorid, Lithiumfluorid, Bariumfluorid und Strontiumfluorid sind für die heutige Optik und Lasertechnologie unverzichtbar. Aufgrund ihrer besonderen Kombination aus optischer Transparenz, Strahlungsbeständigkeit und thermischer Stabilität sind sie wichtig für die Entwicklung verschiedener fortschrittlicher Systeme sowohl für die Forschung als auch für industrielle Anwendungen. Weitere optische Geräte finden Sie unter Stanford Advanced Materials (SAM).