Фторид Бария. Оптика из BaF2, BaF2 линзы, BaF2 окна.
Изготовление BaF₂ линз, BaF₂ окон и защитных стёкол, 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.
Присылайте чертежи или спецификацию с указанием количества деталей. Наши специалисты помогут подобрать наиболее оптимальное решение для вашей задачи.
Что мы изготавливаем
| Изделие | Размеры | Особенности |
|---|---|---|
| Линзы | Ø от 5 до 100 мм, фокусное расстояние по ТЗ | плосковыпуклые, двояковыпуклые, плосковогнутые, двояковогнутые, менисковые; AR-покрытия или без покрытия |
| Окна и защитные стёкла | Ø или диагональ до 150 мм (до 200 мм по согласованию); круглые и прямоугольные | высокоточное исполнение: S/D 20/10, N=0,5, параллелизм до 10 угловых секунд |
| Окна кювет для FTIR | все стандартные типоразмеры; востребованные 32×3 мм (с отверстиями и без), 13×2 мм, 25×4 мм, 38×4 мм | под Thermo Fisher, PerkinElmer, Agilent, Shimadzu, Pike |
| Светоделители FTIR | пары светоделитель/компенсатор по ТЗ | диапазон около 1000–7500 см⁻¹ (1,3–10 мкм) |
| Сцинтилляционные кристаллы | по запросу | BaF₂ высокой чистоты для детекторов физики высоких энергий |
BaF₂ коротко
- 0,15–12 мкмдиапазон пропускания: на ~1 мкм дальше в ИК, чем у CaF₂
- ~800 см⁻¹нижняя граница ИК-диапазона (у CaF₂ около 1100 см⁻¹)
- до 800 °Cрабочая температура в сухой атмосфере
- до 150 ммдиаметр окон в стандартном исполнении
Окна и линзы из фторида бария BaF₂.
Продукция из BaF₂
Линзы из фторида бария BaF2
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.
Запросить цену на BaF₂ линзы · Каталог стандартных плосковыпуклых линз из BaF₂ (на английском)
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.
Запросить цену на BaF₂ окна · Каталог стандартных оптических окон из BaF₂ (на английском) · Все оптические окна
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.
Запросить цену на BaF₂ окна кювет
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.
Запросить цену на BaF₂ светоделители · Все светоделители
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 12 мкм и широко используется 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 10 мм. 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 | ~1100 |
| Потери на отражение на 5 мкм | 6,5% | 5,4% |
| Твёрдость (Кнуп) | 82 | 158 |
| Растворимость в воде | 0,17 г/100 г | 0,0017 г/100 г |
| Стойкость к влаге | умеренная | высокая |
| Макс. рабочая температура (сухая атмосфера) | 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.
| Марка | Рабочий диапазон | Для чего |
|---|---|---|
| ФБУ — ультрафиолетовый | максимум пропускания 150–250 нм | эксимерные лазеры, ВУФ-спектрометры, синхротронные линии |
| ФБВ — для видимого диапазона | 250–2000 нм | флуоресцентная микроскопия, видимый и NIR-диапазоны, окна фотоумножителей |
| ФБИ — инфракрасный | 0,2–12 мкм | окна кювет FTIR, светоделители, пирометры, химические лазеры |
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 250–2000 нм. 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.
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.
Свойства BaF₂
| Диапазон пропускания | 0,15–12 мкм |
| Показатель преломления | 1,45 на 5 мкм |
| Потери на отражение | 6,5% на 5 мкм (две поверхности) |
| Коэффициент поглощения | 3,2×10⁻⁴ см⁻¹ на 6 мкм |
| dn/dT | −15,2×10⁻⁶ /°C |
| Плотность | 4,89 г/см³ |
Все свойства
| Пик остаточных лучей (Reststrahlen) | 47 мкм |
| Длина волны, где dn/dλ = 0 | 1,95 мкм |
| Температура плавления | 1386 °C |
| Теплопроводность | 11,72 Вт/(м·К) при 286 К |
| Тепловое расширение | 18,1×10⁻⁶ /°C при 273 К |
| Твёрдость | 82 по Кнупу, индентор 500 г |
| Удельная теплоёмкость | 410 Дж/(кг·К) |
| Диэлектрическая постоянная | 7,33 на 1 МГц |
| Модуль Юнга (E) | 53,07 ГПа |
| Модуль сдвига (G) | 25,4 ГПа |
| Объёмный модуль (K) | 56,4 ГПа |
| Коэффициенты упругости | C11 = 89,2; C12 = 40,0; C44 = 25,4 |
| Кажущийся предел упругости | 26,9 МПа (300 psi) |
| Коэффициент Пуассона | 0,343 |
| Растворимость | 0,17 г/100 г воды при 23 °C |
| Молекулярная масса | 175,36 |
| Класс / структура | кубическая BaF₂, Fm3m, спайность (111) |
Показатель преломления BaF₂ по длинам волн
| λ, мкм | n | λ, мкм | n | λ, мкм | 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 |
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. Пришлём КП в кратчайшие сроки.