УФ оптика: линзы, окна и зеркала от вакуумного УФ (105 нм) до ближнего УФ (400 нм)

Алкор Текнолоджиз — российский производитель ультрафиолетовой оптики полного спектра — линз, окон, зеркал, призм и светоделителей для всего диапазона УФ-излучения: от вакуумного УФ (105 нм) до ближнего УФ (400 нм). Работаем со всеми ключевыми УФ-материалами: синтетический кварц КУ-1/JGS-1 (от 150 нм), CaF₂ (от 130 нм), MgF₂ (от 120 нм), LiF (от 105 нм), лейкосапфир (от 170 нм). AR-покрытия на эксимерные длины волн 193 нм, 248 нм, 308 нм и широкополосные УФ 250–400 нм. Чистота поверхности S/D до 20/10, плоскостность N = 0.5. КП в течение 24 часов.

Присылайте чертежи и запросы по электронной почте sales@alkor.net, наши специалисты помогут подобрать оптимальный материал под вашу задачу.

CaF2 окна, фторид кальция

Три УФ-диапазона: NUV, DUV и VUV — что это значит для оптики

Ультрафиолетовый диапазон не однороден. Деление на поддиапазоны практически важно: каждый из них имеет свои материалы, применения и технологические сложности.

NUV / UVA (315–400 нм) — ближний ультрафиолет. Граничит с видимым. Пропускают большинство оптических стёкол, включая К8 (N-BK7). Стандартные AR-покрытия работают устойчиво. Применения: УФ-отверждение полимерных покрытий и клеёв, фотополимеризация в стоматологии, флуоресцентная инспекция (365 нм), дезинфекция мощными LED-источниками (UVA 365 нм), некоторые диодные лазеры.

DUV (200–315 нм) — глубокий ультрафиолет. К8 здесь непрозрачен. Рабочие материалы — кварц КУ-1/JGS-1, CaF₂, MgF₂. УФ-плавленый кварц является наиболее часто используемой подложкой для УФ-излучения из-за его доступности и простоты изготовления по сравнению со многими другими материалами, пропускающими УФ-излучение. УФ-плавленый кварц также пропускает волны до 193 нм и обеспечивает низкий коэффициент теплового расширения. Применения: эксимерные лазеры (248 нм KrF, 193 нм ArF), фотолитография полупроводников, УФ-спектроскопия, дезинфекция 254 нм (ртутные лампы), фотохимия.

VUV (105–200 нм) — вакуумный ультрафиолет. EUV поглощается стеклом и даже воздухом, поэтому в этом диапазоне необходима работа в вакууме. Кварц уже непрозрачен. Остаются только три материала: MgF₂ (до 120 нм), CaF₂ (до 130 нм), LiF (до 105 нм). Применения: ВУФ-спектрометры, синхротронная оптика, Lyman-α системы (121.6 нм), плазменная диагностика.

Выбор материала для УФ-оптики

Материал Граница УФ Ключевые достоинства Главные применения
Кварц КУ-1 / JGS-1 150 нм без флуоресценции, доступность, КТР 5.5×10-7/K 193–400 нм, эксимерные лазеры, флуоресцентная микроскопия, спектрофотометрия
CaF₂ 130 нм нет флуоресценции, широкий диапазон до 9 мкм, нет двулучепреломления 130 нм – 9 мкм, эксимерные 193/248 нм, FTIR + УФ системы
MgF₂ 120 нм прочный (Кнуп 415), нечувствителен к влаге 120–200 нм, детекторы пламени, пирометры, ВУФ-окна
LiF (ФЛ-У) 105 нм самая глубокая граница ВУФ 105–200 нм, Lyman-α, ВУФ-спектроскопия, рентгеновские монохроматоры
Лейкосапфир (УФ-Л-У) 170 нм твёрдость 9 по Моосу, химически инертен 170–5500 нм, агрессивные среды, высокое давление, IPL-системы
К8 / N-BK7 340 нм универсальный, экономичный 340–400 нм (UVA), флуоресценция ограничивает применение ниже 340 нм

Практическое правило по длинам волн:

— 193 нм (ArF эксимерный): кварц КУ-1 или CaF₂ — оба прозрачны; CaF₂ предпочтителен для чувствительных систем (ниже флуоресценция)

— 248 нм (KrF эксимерный): кварц КУ-1 — стандарт; CaF₂ для прецизионных систем

— 266 нм (Nd:YAG 4-я гармоника): кварц КУ-1, CaF₂

— 308 нм (XeCl эксимерный), 325 нм (He-Cd лазер): кварц КУ-1, CaF₂, MgF₂

— 355 нм (Nd:YAG 3-я гармоника), 365 нм: кварц КУ-1, К8 (на 365 нм)

— Ниже 150 нм (ВУФ): MgF₂ (до 120 нм) или LiF ФЛ-У (до 105 нм)

Флуоресценция оптического материала: критический параметр для УФ-систем

При облучении УФ-светом (особенно 254–365 нм) многие оптические материалы сами начинают светиться — испускать флуоресценцию. В большинстве применений это нежелательный эффект: собственная флуоресценция оптики маскирует полезный сигнал.

Материал Флуоресценция при 254 нм Применение в флуоресцентной микроскопии
Кварц КУ-1 / JGS-1 нет ✓ стандарт
CaF₂ нет ✓
MgF₂ очень слабая ✓ при осторожности
LiF слабая ограниченно
Кварц КВ / JGS-2 сильная ✗ непригоден
K8 / N-BK7 сильная ✗ непригоден ниже 340 нм
Сапфир умеренная ограниченно

Для флуоресцентных микроскопов с возбуждением 330–380 нм (окрашивание DAPI, 4',6-диамидино-2-фенилиндол) — только кварц КУ-1 или CaF₂. Попытка использовать JGS-2 или К8 даёт яркий синий фон от собственной флуоресценции подложки, полностью маскирующий сигнал от образца.

УФ-оптика для эксимерных лазеров

Мощное ультрафиолетовое излучение эксимерных лазеров широко применяется в хирургии (особенно глазной), в процессах фотолитографии в полупроводниковом производстве, при микрообработке материалов, в производстве ЖК панелей, а также в дерматологии.

Эксимерные лазеры работают на нескольких фиксированных длинах волн в УФ-диапазоне. Для каждой требуется специализированная оптика:

ArF лазер — 193 нм. Самая короткая длина волны, используемая в промышленной фотолитографии. Фотолитография в глубоком ультрафиолете с длиной волны 193 нм позволяет применять шаблоны с минимальной шириной проводников, что является основой современного производства микрочипов. Материалы: CaF₂ (предпочтительно для прецизионных систем), кварц КУ-1/JGS-1 (193 нм — граница пропускания, требуется высокое качество стекла).

KrF лазер — 248 нм. Стандарт для более ранних поколений литографии и для промышленной обработки материалов. Материалы: кварц КУ-1 (стандарт, хорошее пропускание, экономичнее CaF₂), CaF₂ (для прецизионных применений).

XeCl лазер — 308 нм. Дерматологические лазеры (лечение псориаза, витилиго), промышленная обработка, офтальмология. Материалы: кварц КУ-1, CaF₂, MgF₂.

XeF лазер — 351 нм. Менее распространённый, применяется в научных установках. Материалы: кварц КУ-1, К8.

Ключевые требования к оптике эксимерных лазеров:

Коротковолновое УФ-излучение требует ужесточённых допусков по сравнению с видимым диапазоном. Линза, используемая на 308 нм, потребует допуска неоднородности, вдвое более жёсткого, чем линза на 632.8 нм, чтобы поддерживать тот же относительный уровень искажения волнового фронта. Тот же принцип применим к оптическим покрытиям: толщина простых покрытий составляет четверть или половину длины волны.

Продукция: полный ассортимент УФ-оптики

УФ-линзы

Линзы для УФ диапазона используются для коллимации и фокусировки в ультрафиолетовой области спектра. Производим все типы линз для УФ-диапазона: плосковыпуклые, двояковыпуклые, плосковогнутые, менисковые, цилиндрические, ахроматические дублеты. Диаметр 5–150 мм, фокусное расстояние по ТЗ.

УФ-окна и защитные стёкла

УФ оптические окна - это окна, изготовленные из материалов, пропускающих ультрафиолетовое излучение. Плоскопараллельные пластины (окна) из КУ-1/JGS-1, CaF₂, MgF₂, LiF, сапфира. Диаметр до 200 мм, прямоугольные и нестандартные форматы.

Применения:

— защитные стёкла для эксимерных лазеров — кварц КУ-1 или CaF₂ в зависимости от длины волны

— входные/выходные окна ВУФ-вакуумных систем — MgF₂ (до 120 нм) или LiF ФЛ-У (до 105 нм)

— окна кювет для УФ-спектрофотометрии — кварц КУ-1, CaF₂ (для диапазона ниже 300 нм)

— защитные окна ртутных и ксеноновых ламп — кварц КВ/JGS-2 (высокая температура, нет требований по флуоресценции)

— смотровые окна для УФ-реакторов — кварц КВ/JGS-2 (химическая стойкость, температура до 950°C)

УФ-зеркала

УФ-зеркала — это специализированные зеркала, отражающие ультрафиолетовый (УФ) свет. Эти типы зеркал обычно используются в различных приложениях, таких как медицинская визуализация, производство полупроводников, флуоресцентная микроскопия и даже астрономия.

Для УФ-зеркал применяется специальная схема:

Алюминий + MgF₂ (Al+MgF₂) — стандарт для зеркал УФ-спектрометров и телескопов. Алюминий обеспечивает R >85–90% в диапазоне 120–400 нм, а слой MgF₂ (λ/4) защищает поверхность от окисления, сохраняя высокое отражение в ВУФ. Без MgF₂ оксид алюминия на поверхности снижает отражение ниже 250 нм.

Диэлектрические HR-покрытия на УФ — R >99% на фиксированной длине волны (248 нм, 266 нм, 308 нм, 355 нм) для лазерных резонаторов. Материалы покрытий — оксиды и фториды для УФ-диапазона.

Производим УФ-зеркала диаметром 10–200 мм, круглые и прямоугольные, из К8, кварца, ситалла — по чертежу.

УФ-призмы и светоделители

Призмы из кварца КУ-1 и CaF₂ для монохроматоров и спектрографов в диапазоне 150–400 нм. Светоделители из кварца КУ-1 (50/50 и другие соотношения) для интерферометров и систем обратной связи УФ-лазеров. Угловая точность до 10 угловых секунд.

Присылайте чертежи и запросы по электронной почте sales@alkor.net, наши специалисты помогут подобрать оптимальный УФ материал под вашу задачу.

Мы специализируемся на оптике из следующих оптических материалов для УФ спектра:

Особенности производства УФ-оптики: почему это сложнее, чем видимый диапазон

Производство оптики для УФ-диапазона предъявляет более жёсткие требования, чем для видимого диапазона, по нескольким причинам:

Ужесточённые допуски на все параметры. Относительные характеристики будут хуже при коротких длинах волн УФ-излучения. Например, линза, используемая на 308 нм, потребует допуска неоднородности, вдвое более жёсткого, чем линза, используемая на 632.8нм, чтобы поддерживать тот же относительный уровень искажения волнового фронта. Тот же принцип применим и к оптическим покрытиям.

Чистота поверхности критична. Царапины и загрязнения поглощают УФ-излучение значительно интенсивнее, чем в видимом диапазоне. S/D 20/10 — минимальный стандарт для лазерных УФ-применений.

AR-покрытия тоньше и сложнее в нанесении. Толщина λ/4-слоя на 248нм примерно вдвое меньше, чем на 532 нм. Это требует более точного контроля толщины при напылении.

Заказать УФ-оптику по чертежу или ТЗ

Если вы ищете надежные оптические компоненты для УФ спектра, напишите на sales@alkor.net нам. Мы знаем, как помочь вам выбрать оптимальные решения для ваших задач. Мы готовы предложить профессиональную консультацию и поддержку на каждом этапе сотрудничества.