광학 창 선택하기: 불화 칼슘과 그 경쟁자

소개

광학 창은 많은 장치에 사용됩니다. 민감한 부품을 보호하면서 빛은 통과시킵니다. 카메라부터 레이저까지 많은 기기가 이 창에 의존합니다. 일반적인 재료 중 하나는 불화칼슘입니다.

불화 칼슘의 특성

불화칼슘은 잘 알려진 결정체입니다. 빛 투과율이 뛰어나기 때문에 사용됩니다. 약 130나노미터의 깊은 자외선 파장부터 9마이크로미터에 가까운 적외선 파장까지 투명합니다. 따라서 많은 광학 애플리케이션에 유용합니다. 가시광선 영역에서 약 1.43의 낮은 굴절률로 반사 손실을 줄이는 데 도움이 됩니다. 불화칼슘은 열 안정성으로도 유명합니다. 적당한 열 변화에도 광학적 특성의 큰 변화 없이 잘 견딥니다. 이러한 특징 덕분에 고성능 광학 시스템에 사용되는 렌즈와 프리즘에 필수적으로 사용됩니다.

반도체 리소그래피나 레이저 시스템과 같은 일반적인 경우, 불화칼슘 윈도우는 분산이 적다는 점에서 높은 평가를 받고 있습니다. 복잡한 광학 경로를 통해서도 빔 품질을 유지합니다. 낮은 신호 손실이 필수적인 경우 종종 선택됩니다.

더 읽어보기: 산업용 애플리케이션에 사용되는 일반적인 불소 소재

불화 칼슘과 용융 실리카 비교

용융 실리카는 널리 사용되는 또 다른 광학 소재입니다. 매우 강하고 고온에 잘 견딥니다. 빛 투과율은 약 180나노미터의 자외선 범위에서 시작하여 근적외선까지 확장됩니다. 그러나 굴절률은 약 1.46으로 불화칼슘보다 약간 높습니다. 이 높은 굴절률은 표면에서 더 많은 빛 반사를 일으킬 수 있습니다. 용융 실리카는 기계적 강도와 내구성이 필요한 애플리케이션에서 선호됩니다. 반면, 불화칼슘은 최소한의 분산과 낮은 산란이 필요할 때 선택됩니다.

예를 들어, 레이저 광학에 사용되는 경우 불화칼슘의 분산도가 낮으면 빔 품질을 향상시킬 수 있습니다. 열악한 환경에서는 견고성 때문에 용융 실리카가 선호될 수 있습니다. 각 소재는 애플리케이션 요구 사항에 따라 분명한 이점을 제공합니다.

불화칼슘과 사파이어 비교

사파이어는 매우 단단하고 내구성이 뛰어난 소재입니다. 심한 긁힘과 높은 기계적 부하를 견딜 수 있습니다. 사파이어 창은 극한 환경에 적합합니다. 고온과 저온 모두에서 잘 작동합니다. 사파이어의 투과 범위는 일반적으로 가시광선 영역에서 시작됩니다. 이에 비해 불화칼슘은 투과 범위가 더 넓습니다. 스펙트럼의 자외선 및 적외선 부분에 더 좋습니다. 이 두 가지 중 선택은 작업 조건에 따라 달라집니다. 긁힘에 대한 내성이 우선시되는 경우 사파이어가 유리합니다. 넓은 파장 범위가 필요한 경우 불화칼슘이 최선의 선택일 수 있습니다.

실제로 일부 레이저 시스템과 고급 이미징 애플리케이션에서는 더 넓은 스펙트럼에서 최소한의 흡수 특성으로 인해 불화칼슘을 선호하는 경향이 있습니다.

더 읽어보기: 사파이어, 루비 및 알루미나 기판, 선택 방법

불화칼슘과 불화마그네슘 비교

불화 마그네슘은 또 다른 유용한 광학 소재입니다. 투과 범위는 자외선에서 약 120나노미터에서 적외선에서 7마이크로미터에 이르는 경우가 많습니다. 굴절률은 약 1.38로 불화칼슘과 용융 실리카보다 낮습니다. 굴절률이 낮은 불화 마그네슘은 반사가 훨씬 적기 때문에 최대 투과율이 필요한 경우 이상적일 수 있습니다. 그러나 불화칼슘은 습기에 대한 저항성이 우수하고 여러 조건에서 열 안정성이 뛰어납니다.

두 소재 모두 각자의 장점이 있습니다. 불화마그네슘은 낮은 굴절률로 빛을 발합니다. 불화칼슘은 투과율, 안정성, 낮은 분산도 등 전반적인 균형으로 틈새 시장을 형성하고 있습니다.

불화 칼슘 대 아연 셀레나이드

아연 셀레나이드는 이전의 결정과는 크게 다릅니다. 적외선 범위에서 잘 작동합니다. 일반적으로 약 0.6 마이크로미터에서 시작하여 최대 20 마이크로미터까지 투과합니다. 따라서 열화상 및 적외선 분광학에 이상적입니다. 그러나 아연 셀레나이드는 자외선 영역에는 적합하지 않습니다. 불화칼슘은 훨씬 더 넓은 작동 범위를 가지고 있습니다. 자외선을 투과하는 능력은 필요할 때 뚜렷한 이점이 됩니다. 또한 불화칼슘은 특정 정밀 애플리케이션에서 더 높은 선명도를 제공합니다.

시스템이 자외선에서 적외선 파장에 걸쳐 작동해야 하는 경우 불화칼슘이 더 나은 선택인 경우가 많습니다. 아연 셀레나이드는 심적외선 성능이 중요한 특수 작업에 적합합니다.

선택 방법

최적의 광학 창 소재를 선택하는 것은 몇 가지 요인에 따라 달라집니다. 먼저 파장 요구 사항을 확인합니다. 각 소재에는 특정 투과 범위가 있습니다. 다음으로 환경을 고려합니다. 부품이 높은 스트레스나 극한의 온도에 노출되나요? 열악한 환경에서는 사파이어 또는 용융 실리카가 더 좋을 수 있습니다. 깨끗하고 안정적인 환경에서는 불화칼슘이 매우 효과적입니다.

또한 기계적 강도와 스크래치 발생 가능성도 고려하세요. 사파이어는 가장 단단한 소재 중 하나입니다. 마지막으로 비용과 제조 용이성을 고려하세요. 각 소재에는 고유한 가격표와 가공상의 어려움이 있습니다. 대부분의 경우 광학 성능과 내구성 사이의 균형이 최종 결정으로 이어집니다.

자주 묻는 질문

F: 불화칼슘의 파장 범위는 어떻게 되나요?
Q: 자외선 약 130나노미터에서 적외선 약 9마이크로미터까지 투과합니다.

F: 불화칼슘 대신 사파이어를 선택하는 이유는 무엇인가요?
Q: 사파이어는 스크래치 저항성과 기계적 내구성이 높기 때문에 선택됩니다.

F: 굴절률이 가장 낮은 소재는 무엇인가요?
Q: 대략 1.38의 굴절률을 가진 불화 마그네슘이 가장 낮은 값입니다.