Фторид Бария. Оптика из BaF2, BaF2 линзы, BaF2 окна.
Изготовление BaF2 линз, BaF2 окон и защитных стекол, BaF2 светоделителей под заказ по чертежам заказчика. Собственное производство в Санкт-Петербурге. Производим все типоразмеры BaF2 окон кювет для спектрометров российского и зарубежного производства: Thermo Fisher Scientific, Agilent, PerkinElmer, Pike, Shimadzu и других. Мы изготавливаем BaF2 32x3мм с отверстиями и без отверстий, BaF2 13x2мм и другие размеры
Также предлагаем сцинтиляционные кристаллы BaF2 высокой чистоты.
Высокоточная оптика из BaF2 - изготовление оптических окон диаметром до 150мм из кристаллов BaF2 с чистотой поверхности S/D 20/10, плоскостностью N=0.5 и параллелизмом до 10 угловых секунд.
Каталог стандартных оптических окон из BaF2 (англ. яз.)
Каталог стандартных плосковыпуклых линз из BaF2 (англ. яз.)
Присылайте чертежи или спецификацию по электронной почте sales@alkor.net с указанием количества деталей. Наши специалисты помогут подобрать наиболее оптимальное решение для вашей задачи.
BaF₂ в оптике: главное преимущество — ИК-диапазон дальше CaF₂
Фторид бария — монокристалл кубической симметрии (структура флюорита, Fm3m), синтезируемый методом Стокбаргера из очищенного расплава. Оптически изотропный, без двулучепреломления — луч проходит без расщепления в любой ориентации.
Фторид бария (BaF2) прозрачен в спектральном диапазоне от 0.2 до 12мкм и широко используются в оптике как защитные окна для датчиков и сенсоров, в тепловизорах, пирометрах, газоанализаторах.
Ключевое свойство, выделяющее BaF₂ в ряду фторидов: при одинаковой толщине пропускание BaF₂ распространяется примерно на 1 мкм дальше в инфракрасную область по сравнению с фторидом кальция. Это означает, что там, где CaF₂ уже обрезается (~9 мкм), BaF₂ продолжает работать вплоть до 12 мкм — практически перекрывая диапазон FTIR-спектроскопии до нижней границы в 800 см⁻¹ (12.5 мкм).
BaF2 спектр пропускания при толщине образца 10мм. Пропускание при другой толщине смотрите здесь.
Три практических следствия из широкого диапазона BaF₂:
Единственный из доступных фторидов, перекрывающий полосы C–H в среднем ИК. В диапазоне 3000–3500 см⁻¹ (2.86–3.33 мкм) расположены характеристические полосы C–H связей органических соединений. BaF₂ полностью прозрачен в этой области — это критически важно для FTIR-анализа нефтепродуктов, полимеров, масел.
Один материал от УФ до середины MIR. Системы, работающие одновременно в видимом и в диапазоне 3–12 мкм, не требуют смены оптики при переключении диапазона — BaF₂ прозрачен везде.
Экономичная альтернатива ZnSe и Ge для маломощных лазеров. Относительно невысокая стоимость фторида бария (BaF₂) позволяет использовать данный материал как альтернативу селениду цинка (ZnSe) и германию (Ge) в маломощных CO и CO₂ лазерах.
BaF₂ vs CaF₂: как выбрать материал
| Параметр | BaF₂ | CaF₂ |
|---|---|---|
| Диапазон пропускания | 0.15 – 12 мкм | 0.15 – 9 мкм |
| ИК-граница (нижняя), см-1 | ~800 см-1 | ~1100 см-1 |
| Потери на отражение @ 5 мкм | 6.5% | 6.4% |
| Твёрдость (Кнуп) | 82 | 158 |
| Растворимость в воде | 0.17 г/100 г | 0.002 г/100 г |
| Стойкость к влаге | умеренная | высокая |
| Макс. рабочая темп. (сухая атм.) | до 800°C | до 600°C |
| Стойкость к термоудару | низкая | умеренная |
| Лучевая прочность (2–5 мкм) | высокая | высокая |
| Стоимость | сопоставимая | сопоставимая |
Когда выбирать BaF₂:
— Нужен диапазон ИК дальше 9 мкм (вплоть до 12 мкм)
— Широкополосные FTIR-системы, требующие покрытия диапазона 800–4000 см⁻¹
— Высокотемпературные применения до 800°C в сухой атмосфере
— Окна химических лазеров, где важна лучевая прочность в диапазоне 2–5 мкм
Когда выбирать CaF₂:
— Эксплуатация при повышенной влажности или без контроля атмосферы
— Применения с термоударами (BaF₂ значительно хуже переносит резкие перепады температуры)
— Фемтосекундные лазерные системы, где важна минимальная дисперсия групповой скорости (GVD)
— Длительная эксплуатация в полевых условиях без защиты от влаги
Три марки кристаллов BaF₂: ФБИ, ФБВ, ФБУ
Фторид бария выращивается методом Стокбаргера и разделяется на три категории по спектральной характеристике пропускания, а также по наличию и размерам включений и пузырей.
ФБУ — фторид бария ультрафиолетовый. Высочайшая степень чистоты, оптимизированная для максимального пропускания в области 150–250 нм. Применяется в оптике эксимерных лазеров, ВУФ-спектрометрах, синхротронных линиях. Требует особо тщательного контроля включений и неоднородностей.
ФБВ — фторид бария для видимого диапазона. Высокое пропускание в диапазоне 250–2000нм. Применяется в системах флуоресцентной микроскопии, оптики видимого и NIR-диапазонов, окнах фотоумножителей. Экономичнее ФБУ при сохранении оптического качества, достаточного для видимого диапазона.
ФБИ — фторид бария инфракрасный. Рабочий диапазон от 0.2 до 12 мкм. Стандартный выбор для окон жидкостных кювет FTIR-спектрометров, светоделителей, пирометров, химических лазеров. Допускает более высокое содержание примесей, снижающих УФ-пропускание, но не влияющих на ИК-характеристики.
Важно при заказе: укажите рабочий спектральный диапазон в техническом задании — от этого зависит марка кристалла, его стоимость и срок изготовления.
Продукция из BaF₂
Линзы из фторида бария
Производим плосковыпуклые, двояковыпуклые, плосковогнутые, двояковогнутые, менисковые линзы из BaF₂. Диаметр от 5 до 100 мм, фокусное расстояние по ТЗ. Покрытия AR по конкретному рабочему диапазону или без покрытия.
Линзы BaF₂ применяются в системах FTIR-спектроскопии в качестве конденсорных и коллимирующих элементов, в пирометрах и тепловизорах диапазона 3–5 мкм, в химических лазерных системах, во флуоресцентной микроскопии — везде, где требуется широкополосная прозрачность от УФ до среднего ИК.
Оптические окна из BaF₂
Производим плоскопараллельные пластины и окна BaF₂ диаметром/диагональю до 150 мм в стандартном исполнении, до 200 мм по согласованию. Круглые и прямоугольные формы. Нестандартные форматы по чертежу.
Высокоточное исполнение BaF2 окон: чистота поверхности S/D 20/10, плоскостность N = 0.5, параллелизм до 10 угловых секунд — для интерферометрических и спектроскопических применений, где качество поверхности непосредственно влияет на результат измерения.
Применения: смотровые окна BaF₂ для вакуумных камер с УФ и ИК-излучением; BaF₂ окна газовых кювет с химически активными смесями; защитные окна ИК-детекторов; окна лазерных резонаторов; BaF₂ подложки FTIR-светоделителей.
Окна кювет для FTIR-спектрометров
Производим все стандартные типоразмеры BaF₂ окон для разборных жидкостных кювет. Совместимы со спектрометрами Thermo Fisher Scientific (Nicolet), PerkinElmer (Spectrum), Agilent, Shimadzu (IRAffinity, IRTracer), Pike Technologies и другими.
Доступны с отверстиями для заполнения кюветы и без отверстий. Ключевое преимущество BaF₂ перед KBr и NaCl для кюветных окон — нечувствительность к водным образцам (BaF₂ практически нерастворим в воде по сравнению с KBr и NaCl) — при сохранении широкого ИК-диапазона до 12 мкм.
Популярные типоразмеры: 32 × 3 мм (с отверстиями и без), 13 × 2 мм, 25 × 4 мм, 38 × 4 мм — и другие по каталогу. Нестандартные размеры по чертежу.
Светоделители FTIR из BaF₂
Для FTIR-спектрометров BaF₂ применяется в качестве материала для пар светоделитель/компенсатор наряду с CaF₂ и ZnSe для ближнего и среднего ИК-диапазонов. Пара светоделитель + компенсатор из BaF₂ покрывает диапазон примерно 1000–7500 см⁻¹ (1.3–10 мкм) — охватывая ближний и средний ИК и частично обходя ограничение CaF₂ светоделителей, отрезающих область ниже ~1100 см⁻¹. Изготавливаем по ТЗ с нормированным клином, плоскостностью и разнотолщинностью пары.
Применения фторида бария
FTIR-спектроскопия — кюветные окна и светоделители для ИК-фурье-спектрометров. BaF₂ выбирают в системах, где требуется охватить диапазон до 12 мкм (800 см⁻¹), недоступный для CaF₂. Стандартный выбор для анализа нефтяных и углеводородных соединений, жиров и масел, ароматики.
Химические лазеры (HF/DF, CO/CO₂) — окна резонаторов и выходные окна. Фторид бария применяют в выходных окнах химических лазеров, так как он удачно сочетает высокую химическую устойчивость к рабочим смесям с высокой лучевой прочностью к излучению в диапазоне 2–5 мкм при характерных для химических лазеров длительностях импульса 5 мкс. HF-лазер работает в диапазоне 2.7–3.0 мкм, DF — около 3.8–4.0 мкм: BaF₂ прозрачен в обоих диапазонах и устойчив к агрессивным фторидным смесям.
Пирометры и тепловизоры — линзы и окна для систем измерения температуры в диапазоне 2–5 мкм и 8–12 мкм. BaF₂ используется в пирометрах среднего ИК как более доступная альтернатива ZnSe при работе в лабораторных и контролируемых производственных условиях.
Тепловизионные системы — защитные окна для ИК-камер. BaF₂ может быть использован в ИК-лазерных приложениях и при температурах до 800°C в сухой атмосфере. Там, где рабочая температура превышает допустимую для KBr или ZnSe, BaF₂ остаётся работоспособным.
Ядерная физика и физика высоких энергий — смотровые окна детекторных систем с устойчивостью к радиационному воздействию. Высококачественный фторид бария применяется как самый быстрый известный сцинтиллятор и используется в экспериментах по физике высоких энергий. Оптические окна из BaF₂ сохраняют пропускание под воздействием гамма- и рентгеновского излучения значительно дольше, чем большинство оптических стёкол.
Флуоресцентная микроскопия и УФ-спектроскопия — линзы и окна для флуоресцентных микроскопов и спектрофотометров в диапазоне 200–500 нм. BaF₂ прозрачен глубже, чем стандартные боросиликатные стёкла, и доступнее MgF₂ при работе в диапазоне выше 150 нм.
Сцинтилляционные кристаллы BaF₂. Помимо оптики производим BaF₂ высокой чистоты для сцинтилляционных детекторов физики высоких энергий. Подробнее — в разделе сцинтилляционных кристаллов.
Особенности работы с BaF₂: что важно знать
Чувствительность к термоудару — главное ограничение. Материал очень чувствителен к резкому механическому и термическому воздействию. Нельзя вносить BaF₂-оптику из холодного помещения (+5°C) в горячую лабораторию (+25°C) без предварительного выравнивания температуры — кристалл может треснуть по плоскостям спайности. Нагрев и охлаждение допустимы только медленно, ≤ 2°C/мин.
Влажность — умеренный риск. BaF₂ значительно более стоек к влаге, чем KBr или NaCl, но менее стоек, чем CaF₂. При кратковременном контакте с лабораторным воздухом нормальной влажности деградация незначительна. Для длительного хранения рекомендуется эксикатор с силикагелем. При температуре выше 500°C во влажной атмосфере деградация значительно ускоряется.
Работа при высоких температурах. При пониженной влажности материал BaF₂ может использоваться вплоть до 800°C — это уникальное для мягких ИК-материалов свойство, открывающее применения в высокотемпературной диагностике. При высоких температурах необходимо обеспечить сухую атмосферу (инертный газ или вакуум).
Спайность. Кубическая структура BaF₂ имеет плоскости спайности по (111). При механических ударах кристалл раскалывается по этим плоскостям. Обращаться с BaF₂-деталями следует аккуратно, исключая падения и резкие удары.
Заказать оптику из BaF₂ по чертежу
Пришлите запрос на sales@alkor.net: тип изделия, марка BaF₂ (ФБИ/ФБВ/ФБУ или рабочий диапазон), размеры, покрытие, количество. Пришлем КП в в кратчайшие сроки.
BaF2 основные свойства
| диапазон пропускания: | 0.15 to 12 мкм |
| показатель преломления: | 1.45 на 5 мкм (1) |
| потери на отражение: | 6.5% at 5 мкм (2 поверхности) |
| Коэффициент поглощения: | 3.2 x 10-4 cm-1 @ 6 мкм |
| Reststrahlen Peak: | 47мкм |
| dn/dT: | -15.2 x 10-6/°C (2) |
| dn/d? = 0: | 1.95 мкм |
| Плотность: | 4.89 g/cc |
| Температура плавления: | 1386°C |
| Теплопроводность: | 11.72 W m-1 K-1 @ 286 K |
| Тепловое расширение: | 18.1 x 10-6/°C @ 273 K |
| Твердость: | Knoop 82 with 500g indenter (4) |
| Specific Heat Capacity: | 410 J Kg-1 K-1 (3) |
| Диэлектрическая постоянная: | 7.33 at 1 MHz |
| Модуль Юнга (E): | 53.07 GPa (3) |
| Модуль сдвига (G): | 25.4 GPa (3) |
| Модуль упругости (K): | 56.4 GPa |
| Коэффициенты упругости: | C11 = 89.2 C12 = 40.0 C44 = 25.4 (2) |
| Apparent Elastic Limit: | 26.9 MPa (300psi) (4) |
| Коэффициент Пуассона: | 0.343 |
| Растворимость: | 0.17g/100g water at 23°C |
| Молекулярный вес: | 175.36 |
| Class/Structure: | Cubic BaF2, Fm3m, (111) cleavage |
BaF2 показатель преломления
| λ, µm | n |
|---|---|
| 0.26 | 1.51 |
| 0.30 | 1.50 |
| 0.36 | 1.49 |
| 0.48 | 1.48 |
| 0.85 | 1.47 |
| 3.24 | 1.46 |
| 5.14 | 1.45 |
| 6.50 | 1.44 |
| 8.00 | 1.43 |
| 8.60 | 1.42 |
| 9.20 | 1.41 |
| 9.80 | 1.40 |
| 10.60 | 1.39 |