Фторид Магния MgF2. Линзы, окна из MgF2.
Алкор Текнолоджиз производит оптику из фторида магния MgF₂ — линзы, плоскопараллельные окна, призмы, клинья — по чертежам заказчика на собственном производстве в Санкт-Петербурге.
Фторид магния MgF₂ — единственный из механически прочных негигроскопичных материалов, прозрачный вплоть до 120 нм (вакуумный УФ, линия Lyman-α), с диапазоном пропускания 0.12–7 мкм и твёрдостью Кнуп 415. MgF₂ незаменим в эксимерных лазерных системах, ВУФ-спектрометрах, пирометрах, детекторах пламени и системах контроля загазованности. Изготавливаем из фторида магния аналоги линз и окон по каталогам Edmund Optics и Thorlabs. КП в течение 24 часов.
Присылайте чертежи на электронную почту sales@alkor.net с указанием количества деталей. Наши специалисты помогут подобрать оптимальное решение для вашей задачи.
Каталог стандартных MgF2 окон (англ. яз.)
Каталог стандартных MgF2 линз (англ. яз)
Почему MgF₂: уникальный баланс ВУФ-прозрачности и механической прочности
Для большинства задач в УФ-диапазоне (200–350 нм) достаточно кварцевого стекла или CaF₂. Но ниже 150 нм выбор материалов резко сужается: кварцевое стекло перестаёт пропускать, CaF₂ обрезается около 140 нм. Именно здесь MgF₂ становится незаменимым.
MgF₂ работает в чрезвычайно широком диапазоне длин волн. Окна, линзы и призмы из MgF₂ могут использоваться во всём диапазоне длин волн от 120нм (вакуумный ультрафиолет) до 8.0 мкм (инфракрасный).
Что делает MgF₂ уникальным — это сочетание трёх качеств, которые у других ВУФ-материалов несовместимы:
Прозрачность до 120 нм при механической прочности. LiF прозрачен до 105 нм, но хрупок и гигроскопичен — требует инертной атмосферы хранения. Высококачественный синтетический MgF₂ вакуумного УФ класса довольно дорог, однако MgF₂ является прочным и хорошо работает и полируется. Твёрдость Кнуп 415 — в десятки раз выше, чем у щелочно-галогенидных кристаллов (KBr: 7, NaCl: 15, LiF: ~102).
Нечувствительность к влаге при ВУФ-качестве. В отличие от кристаллов других фторидов кристаллы MgF₂ являются безблочными. Растворимость в воде — 0.0002 г/100 г воды — практически нулевая. Оптика из MgF₂ не требует осушенного хранения, выдерживает нормальную лабораторную атмосферу.
Химическая и радиационная стойкость. MgF₂ обладает механической и термической прочностью, химической и радиационной устойчивостью. Это открывает применения в жёстких условиях: агрессивные газы, вакуумные системы, ядерная аппаратура, космические приборы.
MgF₂ vs CaF₂ vs LiF vs кварц: когда выбирать MgF₂
Практическое руководство по выбору:
MgF₂ — выбор для ВУФ-диапазона 120–200 нм, где нужна механическая прочность и нечувствительность к влаге. Эксимерные лазеры (ArF 193 нм, KrF 248 нм), вакуумные УФ-спектрометры, лайман-альфа (121.6 нм) приборы, детекторы пламени с УФ-окнами, противопожарная техника.
CaF₂ — выбор для диапазона 130 нм–9 мкм, когда нужен более широкий ИК-диапазон или изотропный материал без двулучепреломления. Флуоресцентная микроскопия, FTIR, широкополосная оптика.
LiF — только для задач, где нужна граница пропускания ниже 120 нм (до 105 нм) и доступна осушенная атмосфера хранения. Самый глубокий ВУФ из недорогих материалов, но крайне хрупок. Кварцевое стекло — для диапазона 150 нм–3.5 мкм, где ВУФ не нужен, а требуется высокая лазерная стойкость и минимальный КТР.
Двулучепреломление MgF₂: ограничение или возможность?
MgF₂ — двуосный одноосный кристалл тетрагональной структуры. Показатели преломления обыкновенного (n_o) и необыкновенного (n_e) луча различаются примерно на 0.011–0.013 в зависимости от длины волны. Это создаёт двулучепреломление.
Для стандартных окон и линз двулучепреломление — ограничение. MgF₂ имеет слабое двойное лучепреломление и должен разрезаться с оптической осью, перпендикулярной плоскости окна или линзы — только тогда луч проходит как в изотропном материале, без расщепления на два пучка. Мы ориентируем заготовки перед обработкой — уточните ориентацию при заказе.
Для волновых пластинок двулучепреломление — ценное свойство. Широкополосные полуволновые пластинки изготавливаются на основе набора из нескольких двулучепреломляющих пластин из кварца, фторида магния и сапфира. MgF₂ используется в ахроматических волновых пластинках (λ/2 и λ/4) для УФ-диапазона, где кварц недостаточно прозрачен.
Продукция из MgF₂
Оптические окна и защитные стёкла из MgF₂
Плоскопараллельные пластины MgF₂ диаметром от 5 до 100 мм — стандартные и нестандартные размеры по чертежу. Производим окна MgF₂ круглой и прямоугольной формы. Точность поверхности N ≤ 2, качество поверхности P IV-V в стандартном исполнении.
Применения:
— Детекторы пламени и УФ-пожарные извещатели. Плоскопараллельные пластины из MgF₂ широко используются в УФ и ИК противопожарных системах и детекторах пламени. MgF₂ окно пропускает характеристическое УФ-излучение пламени углеводородов в диапазоне 185–260 нм к фотоэлектрическому детектору. Прочность (твёрдость 415 по Кнупу) и стойкость к загрязнениям — ключевые эксплуатационные достоинства в промышленных условиях.
— Пирометры и газоанализаторы. MgF₂ прозрачен в диапазоне 3–5 мкм (MWIR), что позволяет использовать его в пирометрических системах вместо CaF₂ там, где требуется бо́льшая механическая прочность окна.
— Вакуумные УФ-спектрометры. MgF₂ окна стандартно применяются в спектрометрах, работающих ниже 200 нм (ВУФ-диапазон). В отличие от кварца, они прозрачны для линии Lyman-α (121.6нм), что открывает возможности астрофизического мониторинга и исследований в области плазмы.
— Смотровые окна вакуумных камер. Нечувствительность к влаге, прочность и прозрачность в УФ-диапазоне делают MgF₂ стандартным материалом для вводов излучения в вакуумные системы.
Линзы из MgF₂
Производим плосковыпуклые, двояковыпуклые, двояковогнутые линзы из MgF₂ диаметром от 5 до 100 мм. Фокусное расстояние — от нескольких мм до нескольких сотен мм.
Применения: конденсорные и коллимирующие MgF₂ линзы для эксимерных лазеров (193 нм ArF, 248 нм KrF, 308 нм XeCl); ВУФ-микроскопия; литография в глубоком УФ; фокусирующие элементы спектральных приборов; линзы для Lyman-α систем. Линзы из MgF₂ применяются в лазерных системах, спектроскопии и других оптических приборах.
Призмы и клинья из MgF₂
Призмы и клиновидные пластины из MgF₂ применяются в ВУФ-спектрометрах в качестве диспергирующих элементов и для коррекции хода лучей. Точность углов до 10 угловых секунд по согласованию. Производим по чертежу заказчика.
Компоненты волновых пластинок из MgF₂
Пластины MgF₂ с нормированной толщиной для заданного набега фаз (λ/4, λ/2) на конкретной длине волны в диапазоне 200–1000 нм. Применяются в ахроматических волновых пластинках в сочетании с кварцем и сапфиром для компенсации хроматизма фазового набега.
MgF₂ как просветляющее покрытие
Помимо объёмной оптики, MgF₂ широко применяется как одиночное просветляющее покрытие (λ/4 слой) на оптических стёклах и металлических зеркалах. Низкий показатель преломления (n ≈ 1.38 на 550 нм) обеспечивает хорошее снижение отражения в видимом диапазоне при напылении на стекло К8 или кварц. Особенно важно: MgF₂ — стандартная защитная оболочка алюминиевых зеркал в УФ-диапазоне. Алюминий + MgF₂ — классическая пара для зеркал УФ-спектрометров, телескопов и ВУФ-систем: алюминий обеспечивает высокое отражение в УФ, MgF₂ защищает поверхность от окисления без потери УФ-пропускания, в отличие от SiO₂, которое поглощает ниже 200 нм.
Мы производим зеркала из К8 и кварцевого стекла с алюминиевым покрытием и MgF₂-защитой.
Области применения MgF₂ оптики
Эксимерные лазерные системы (193 нм ArF, 248 нм KrF, 308 нм XeCl) — линзы, окна и призмы из MgF₂ применяются в лазерных резонаторах, системах доставки луча и экспонирующих системах литографии. MgF₂ — один из немногих материалов, совмещающих высокое пропускание на 193 нм с достаточной механической прочностью. Вакуумная УФ-спектроскопия (ВУФ, λ < 200 нм) — окна, линзы и призмы для спектрометров, работающих в диапазоне 120–200 нм. Астрофизические исследования, спектроскопия атомных и молекулярных переходов, мониторинг озонового слоя, плазменная диагностика.
Противопожарная и промышленная безопасность — MgF₂ окна в УФ-детекторах пламени для систем противопожарной сигнализации на объектах нефтехимии, газовой и химической промышленности. Характеристическое УФ-излучение пламени углеводородов (185–260 нм) проходит через MgF₂ к фотоумножителю или фотодиоду.
Пирометрия и инфракрасные датчики (3–5 мкм) — защитные окна пирометров для бесконтактного измерения температуры в агрессивных средах, где CaF₂ может быть недостаточно механически стойким.
Поляризационная оптика — MgF₂-пластины для ахроматических волновых пластинок в УФ-диапазоне. Применяются в эллипсометрах, поляриметрах, оптических коммуникационных системах с управлением поляризацией.
Астрономические инструменты — окна и линзы для телескопов и космических приборов, работающих в УФ-диапазоне. Химическая инертность и радиационная стойкость делают MgF₂ пригодным для космического применения.
Плазменная физика и термоядерные реакторы — смотровые окна диагностических систем в условиях УФ-излучения плазмы и ионизирующих потоков. Радиационная стойкость — ключевое требование.
Почему выбирают Алкор Текнолоджиз
ВУФ-класс материала. Производим из MgF₂ высокого оптического качества с пропусканием от 120 нм — не экономичный ИК-заменитель CaF₂, а полноценный ВУФ-материал для самых требовательных систем.
Правильная ориентация кристалла. Тетрагональная структура MgF₂ требует контроля ориентации при нарезке заготовок. Для окон и линз ориентируем оптическую ось перпендикулярно рабочей поверхности (c-cut)— исключая паразитный второй луч.
Аналоги по каталогам Edmund Optics, Laser Components. Если система спроектирована под импортные типоразмеры — изготавливаем точные аналоги без изменения оптической схемы.
Весь спектр фторидной оптики у одного поставщика. MgF₂, CaF₂, BaF₂, LiF — каждый материал занимает свою нишу по диапазону и свойствам. Поможем выбрать оптимальный вариант и поставим весь комплект компонентов в одном заказе.
Заказать линзы и окна из MgF₂ по чертежу
Пришлите чертёж или техническое задание на sales@alkor.net: укажите тип изделия, диаметр, толщину, ориентацию кристалла, покрытие и количество. КП в течение 24 часов.
MgF2, УФ пропускание, толщина 6 мм. |
|||||
|---|---|---|---|---|---|
| nm | T | nm | T | nm | T |
| 115 | 24.0 | 145 | 78.0 | 185 | 90.0 |
| 117.5 | 38.5 | 147.5 | 79.5 | 190 | 91.0 |
| 120 | 50.0 | 150 | 80.0 | 195 | 91.0 |
| 122.5 | 58.5 | 152.5 | 82.0 | 200 | 92.0 |
| 125 | 64.0 | 155 | 83.0 | 202 | 92.0 |
| 127.5 | 68.0 | 157.5 | 84.0 | 204 | 93.0 |
| 130 | 69.0 | 160 | 85.0 | 205 | 93.0 |
| 132.5 | 71.0 | 162.5 | 86.0 | 206 | 93.0 |
| 135 | 72.0 | 165 | 86.0 | 208 | 93.0 |
| 137.5 | 74.0 | 170 | 87.0 | 210 | 93.0 |
| 140 | 75.0 | 175 | 88.0 | 215 | 93.0 |
| 142.5 | 76.0 | 180 | 89.0 | 220 | 93.0 |
MgF2 основные свойства
| Область пропускания | 0.12 to 7мкм (1) |
| Показатель преломления | No 1.413 at 0.22 мкм (4) |
| Потери на отражение: | 5.7% at 0.22 мкм (2 surfaces) |
| Коэффициент поглощения : | 40 x 10-3 cm-1 at 2.7 мкм |
| Reststrahlen Peak : | 20мкм (1) |
| dn/dT : | 2.3 (para) 1.7 (perp) at 0.4 мкм (1) |
| dn/d? = 0 : | 1.4 мкм |
| Плотность: | 3.18g/cc |
| Температура плавления : | 1255°C |
| Теплопроводность : | 21 (para) 33.6 (perp) W m-1 K-1 at 300K (3) |
| Тепловое расширение : | 13.7 (para) 8.9 (perp) x 10-6 /K (1) |
| Твердость : | Knoop 415 |
| удельная теплоемкость : | 1003 J Kg m-1 K-1 |
| Диэлектрическая постоянная : | 4.87 (para) 5.45 (perp) at 1MHz (1) |
| Модуль Юнга (E) : | 138 GPa (2) |
| модуль сдвига (G) : | 54.66GPa (2) |
| Модуль упругости (K) : | 101.32 GPa (2) |
| Коэффициенты упругости : | C11=140 C12=89 C44=57 C13=63 C66=96 (2) |
| Кажущийся предел упругости: | 49.6 MPa (7200 psi) |
| Коэффициент Пуассона : | 0.276 (2) |
| Растворимость | 0.0002g/100g water |
| Молекулярный вес : | 62.32 |
| Class/Structure : | Tetragonal, can cleave on c-axis |
MgF2 показатель преломления
MgF2 Refractive Index |
|||||
|---|---|---|---|---|---|
| No = Ordinary Ray, Ne = Extraordinary Ray | |||||
| 0.1198 | 1.6510 | 0.121 | 1.628 | 1.632 | |
| 0.140 | 1.5095 | 1.523 | 0.150 | 1.480 | 1.494 |
| 0.170 | 1.448 | 1.462 | 0.180 | 1.439 | 1.453 |
| 0.200 | 1.423 | 1.437 | 0.220 | 1.413 | 1.426 |
| 0.257 | 1.401 | 1.414 | 0.266 | 1.399 | 1.412 |
| 0.300 | 1.393 | 1.405 | 0.330 | 1.389 | 1.402 |
| 0.350 | 1.387 | 1.400 | 0.355 | 1.386 | 1.399 |
| 0.546 | 1.379 | 1.390 | 0.700 | 1.376 | 1.388 |
| 1.512 | 1.370 | 1.382 | 2.000 | 1.368 | 1.379 |
| 3.030 | 1.360 | 1.370 | 3.571 | 1.354 | 1.364 |
| 4.546 | 1.341 | 1.350 | 5.000 | 1.334 | 1.343 |
| 6.060 | 1.314 | 1.321 | |||