Материалы>>KCl

Хлорид калия KCl: окна для кювет, линзы и призмы для ИК-спектроскопии и CO₂-лазеров

Алкор Технолоджиз производит оптику из монокристаллического хлорида калия KCl — окна для разборных жидкостных кювет, плоскопараллельные пластины, линзы и призмы — по чертежам заказчика на собственном производстве в Санкт-Петербурге. KCl обеспечивает пропускание в диапазоне 0.3–20 мкм, что на 6 мкм шире, чем у хлорида натрия NaCl, и при этом значительно дешевле KBr. Производим все стандартные типоразмеры окон кювет для FTIR-спектрометров Thermo Fisher Scientific, PerkinElmer, Agilent, Shimadzu, Pike. Защитное полимерное покрытие от атмосферной влаги — в наличии. От 1 штуки. КП в течение 24 часов.

Каталог стандартных KCl окон для спектрометров

Производим стандартные типоразмеры окон кювет из KCl. Совместимы со спектрометрами Thermo Fisher Scientific (Nicolet), PerkinElmer (Spectrum), Agilent, Shimadzu (IRAffinity, IRTracer), Pike Technologies и другими. Нестандартные размеры — по чертежу.

Круглые KCl окна

Прямоугольные окна KCl

Место KCl в ряду ИК-материалов

Хлорид калия, хлорид натрия и бромид калия — три родственных щелочно-галогенидных монокристалла, каждый из которых занимает свою нишу в ИК-оптике. Разница между ними определяется единственным ключевым параметром: нижней границей пропускания в среднем ИК, то есть тем, насколько глубоко в длинноволновый ИК уходит материал.

Хлорид калия (KCl) используется для инфракрасных окон, линз и призм, когда желательно пропускание в диапазоне 0.3–20 мкм — пропускание выходит за рамки пропускания хлорида натрия.

Это принципиальное отличие KCl от NaCl: диапазон расширяется с ~14–15 мкм до 20 мкм. В волновых числах NaCl обрезается около 650 см⁻¹, тогда как KCl прозрачен вплоть до ~500 см⁻¹. Это означает, что в нижней части среднего ИК (500–650 см⁻¹) находится ряд характеристических полос, важных для аналитической химии и доступных только при использовании KCl или KBr.

KCl vs NaCl vs KBr: как выбрать материал

KCl выбирают, когда нужен диапазон за пределами NaCl (500–650 см⁻¹) — например, для анализа неорганических соединений с низкочастотными полосами, тяжёлых органических молекул, карбонилметаллических комплексов. KCl также выбирают для CO₂-лазерных окон из-за хорошего пропускания на 10.6 мкм и более низкой стоимости по сравнению с KBr.

NaCl выбирают, когда диапазон ниже 650 см⁻¹ не нужен и требуется максимальная экономия. Диапазон 650–4000 см⁻¹ полностью достаточен для большинства органических соединений.

KBr выбирают, когда нужен полный диапазон MIR вплоть до 400 см⁻¹ (25 мкм) или когда требуется светоделитель для FTIR-интерферометра.

Два ключевых применения KCl

Окна разборных кювет для ИК-спектроскопии

Плоскопараллельные пластины KCl устанавливаются парами в разборную жидкостную кювету. Анализируемый образец в органическом растворителе помещается между двумя окнами тонким слоем (0.005–0.1 мм), после чего ИК-луч спектрометра проходит через кювету, и регистрируется спектр поглощения.

Диапазон до 20 мкм (500 см⁻¹) делает KCl предпочтительным материалом для анализа:

— неорганических координационных соединений — полосы металл-лиганд (~200–600 см⁻¹) наблюдаются только при использовании KCl или KBr

— галогенуглеродных соединений — C–Cl, C–Br полосы в области 550–850 см⁻¹

— тяжёлых органических молекул с характеристическими полосами ниже 650 см⁻¹

— карбонилметаллических комплексов — важный класс в катализе и координационной химии

Окна и линзы для CO₂-лазеров

Хлорид калия KCl как недорогой доступный материал используется для изготовления плоскопараллельных пластин — защитных окон для CO₂-лазеров, а также для производства инфракрасных линз и призм. CO₂-лазер работает на длине волны 10.6 мкм. KCl прозрачен в этом диапазоне (n ≈ 1.46, потери на отражение без AR-покрытия ~6.8% с двух поверхностей). В ранних CO₂-лазерах использовались линзы и окна, изготовленные из монокристаллов хлоридов щелочных металлов (NaCl, KCl), хорошо прозрачных для инфракрасного излучения.

В современных высокомощных промышленных CO₂-лазерах предпочтение отдаётся ZnSe из-за механической прочности и нечувствительности к влаге. Однако KCl остаётся востребованным в следующих сценариях: научные и лабораторные CO₂-лазеры малой и средней мощности; системы, где влажность контролируется или оптика герметизирована; применения, где цена критичнее долговечности (расходные опытные системы, прототипирование).

Защитное полимерное покрытие для KCl оптики

Главная эксплуатационная проблема KCl-оптики — растворимость в воде (34.7 г/100 г при 293 K) и гигроскопичность. При повышенной влажности полированная поверхность начинает растворяться: сначала появляется лёгкое помутнение, затем матовая пятнистость. Деградированное окно вносит паразитное рассеяние и ложные полосы в ИК-спектр.

Алкор Текнолоджиз предлагает полимерное влагозащитное покрытие на KCl-оптику. Тонкая прозрачная полимерная плёнка наносится на полированные рабочие поверхности и защищает их от атмосферной влажности в условиях обычной лабораторной эксплуатации. Покрытие прозрачно для ИК-излучения в рабочем диапазоне и не вносит артефактов в ИК-спектр.

Хранение и эксплуатация KCl оптики

Хранение. KCl — мягкий, гигроскопичный, устойчивый к термическому воздействию монокристаллический материал. Требует хранения в эксикаторе или запаянной упаковке с силикагелем в тёплом помещении. Не хранить в холодильнике: при извлечении на поверхности появляется конденсат, начинающий немедленно растворять кристалл.

Установка. Работать только в чистых нитриловых перчатках — следы пота (водный раствор NaCl!) вызывают деградацию поверхности за минуты. Держать только за торцы. Время контакта с лабораторным воздухом при установке — минимальное.

Спайность. Материал легко раскалывается. Оптика из кристаллов KCl полируется до высокого класса оптической чистоты по специальной технологии при условии контролируемой влажности. При механических ударах кристалл KCl раскалывается по плоскостям спайности (100). Работать аккуратно, исключить падения.

Признаки деградации. Лёгкий туман на поверхности → протереть сухой тканью и убрать в эксикатор. Молочно-белые пятна → поверхность растворяется, окно требует замены. Царапины и ямки → механическая деградация, окно не подлежит восстановлению.

Рабочая температура. KCl работоспособен до 400°C, что выше, чем у KBr (300°C) — полезно при повышенных температурах в лазерных системах и химических реакторах.

Заказать KCl окна для кюветы

Пришлите запрос на sales@alkor.net: размеры, наличие отверстий, защитное покрытие, количество. Стандартные размеры — КП в тот же день.

KCl - основные свойства

KCl показатель преломления