Eine optische Beschichtung bezeichnet den Prozess, bei dem eine oder mehrere dünne Schichten – entweder metallisch oder dielektrisch – auf die Oberfläche optischer Komponenten aufgebracht werden. Ziel der Beschichtung von Oberflächen optischer Komponenten ist es, bestimmte optische Effekte zu erzielen, wie etwa die Reduzierung oder Verstärkung der Lichtreflexion, die Aufspaltung von Strahlen, die Farbtrennung, das Filtern und die Polarisation. Zu den häufig verwendeten Beschichtungstechniken gehören die Vakuumbeschichtung (eine Art physikalische Beschichtung) sowie die chemische Beschichtung. Mittels physikalischer oder chemischer Verfahren wird eine transparente dielektrische Schicht oder eine metallische Schicht auf die Oberfläche eines Materials aufgebracht, um dessen Reflexions- und Transmissionsverhalten zu verändern.

Zu den wichtigsten optischen Dünnfilmsystemen gehören unter anderem reflektierende Beschichtungen, Antireflexbeschichtungen, Polarisationsfilme, Interferenzfilter und Strahlteiler. Diese Geräte finden umfangreiche Anwendungen in der nationalen Wirtschaft und im Bereich der nationalen Verteidigungsbauten und erhalten zunehmend Aufmerksamkeit von wissenschaftlichen und technologischen Forschern. So kann beispielsweise der Einsatz von Antireflexbeschichtungen den Lichtverlust in komplexen optischen Linsen um bis zu einem Faktor zehn reduzieren; hochreflektierende Spiegel können die Ausgangsleistung von Lasern um ein Vielfaches steigern; und optische Dünnfilme können sowohl die Effizienz als auch die Stabilität von Silizium-Photovoltaikzellen erhöhen.

I. Struktur

Das einfachste Modell eines optischen Dünnschichts ist ein gleichmäßiges, isotropes Medium mit einer glatten Oberfläche. In diesem Fall können die optischen Eigenschaften des Dünnschichts mithilfe der Theorie der Lichtinterferenz untersucht werden. Wenn eine monochromatische ebene Welle auf einen optischen Dünnschicht trifft, treten an seinen beiden Oberflächen mehrfache Reflexionen und Brechungen auf. Die Richtungen des reflektierten und gebrochenen Lichts werden durch die Gesetze der Reflexion und Brechung bestimmt, während die Amplituden des reflektierten und gebrochenen Lichts durch Fresnelsche Formeln angegeben sind (siehe Brechung und Reflexion von Licht an Grenzflächen).

II. Merkmale

Optische Dünnschichten zeichnen sich durch ihre glatten Oberflächen, geometrisch definierte Grenzflächen zwischen den Schichtlagen sowie Brechungsindizes aus, die an diesen Grenzflächen sprunghafte Änderungen erfahren können, innerhalb jeder einzelnen Schicht jedoch kontinuierlich bleiben. Diese Schichten können entweder transparente Medien oder optische Beschichtungen sein.

Absorbierende Medien können entweder normal homogen oder normal inhomogen sein. In praktischen Anwendungen sind dünne Filme weitaus komplexer als idealisierte Modelle. Dies liegt daran, dass bei der Herstellung die optischen und physikalischen Eigenschaften dünner Filme von denen des Bulkmaterials abweichen; ihre Oberflächen und Grenzflächen sind rau, was zu einer diffusen Streuung von Lichtstrahlen führt. Zudem führt das gegenseitige Eindringen zwischen den Filmschichten zu diffusionsartigen Grenzflächen. Aufgrund von Faktoren wie Filmwachstum, strukturellen Eigenschaften und Spannungen zeigen dünne Filme Anisotropie, und ihre Schichten zeigen komplexe zeitabhängige Effekte.

Zunächst lassen Sie uns einen Punkt klären: Saphir kann nicht richtig als Glas bezeichnet werden. Glas bezeichnet eine transparente, geschmolzene Substanz auf Basis von Siliziumdioxid, die beim Abkühlen erstarrt. Um verschiedenen Anforderungen gerecht zu werden, werden intern unterschiedliche Elemente hinzugefügt; der Hauptbestandteil bleibt jedoch Siliziumdioxid. Saphir hingegen ist ein kristallines Material – eine einkristalline Struktur aus Aluminiumoxid. Da Saphir nach dem Polieren durchsichtig wird, bezeichnen manche Menschen ihn auch als Saphirglas.

Saphirglas ist – entgegen unserem ursprünglichen Verständnis – kein natürlich vorkommender Saphir. Vielmehr handelt es sich um ein synthetisches Material, das in Labors hergestellt wird und dieselbe chemische Zusammensetzung sowie dieselben physikalischen Eigenschaften wie natürlicher Saphir aufweist. Infolgedessen ist sein Preis erheblich gesunken und belastet nicht mehr mit den exorbitanten Kosten, die einst mit seltenen Sammlerstücken verbunden waren. Heute findet Saphirglas zunehmend Anwendung in einer breiten Palette von Einsatzgebieten. Es zeichnet sich durch hervorragende thermische Eigenschaften, ausgezeichnete elektrische und dielektrische Merkmale sowie eine außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber chemischer Korrosion aus. Darüber hinaus widersteht es hohen Temperaturen, leitet Wärme effizient, besitzt hohe Härte, ist für Infrarotlicht transparent und zeigt bemerkenswerte chemische Stabilität. Aus diesen Gründen wird Saphirglas häufig als Ersatz für andere optische Materialien bei der Herstellung optischer Komponenten und infrarottransparenter optischer Fenster eingesetzt. Es findet umfangreiche Anwendung in militärischen Geräten, die im Infrarot- und Ferninfrarotbereich arbeiten – beispielsweise in Nachtsichtgeräten für Infrarot und Ferninfrarot, in Nachtsichtkameras und anderen Instrumenten sowie in Satelliten- und Raumfahrttechnik. Zudem dient es als Fenstermaterial für Hochleistungslaser, verschiedene optische Prismen, optische Fenster, UV- und IR-Fenster und -Linsen sowie als Beobachtungsöffnungen für Niedertemperaturexperimente. Es wird außerdem weit verbreitet in Instrumenten für maritime, luft- und raumfahrttechnische Anwendungen eingesetzt. Darüber hinaus ist dieses Material häufig in den Bildschirmen bekannter Mobiltelefone sowie in den Uhrengehäusen unserer Armbanduhren zu finden.

Quarzglas ist ein spezielles industrielles technisches Glas, das durch Schmelzen verschiedener reiner natürlicher Quarzmaterialien (wie Kristall und Quarzsand) hergestellt wird. Es besteht ausschließlich aus Siliziumdioxid. Diese Glasart weist eine Härte auf, die bis zu sieben auf der Mohs-Skala erreichen kann, und zeichnet sich durch hervorragende Eigenschaften aus, darunter Hochtemperaturbeständigkeit, einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, Beständigkeit gegen thermischen Schock, chemische Stabilität und elektrische Isolierung. Darüber hinaus kann es sowohl ultraviolettes als auch infrarotes Licht durchlassen. Mit Ausnahme von Flusssäure und heißer Phosphorsäure zeigt es eine gute Beständigkeit gegenüber den meisten gängigen Säuren. Je nach Transparenz wird Quarzglas in zwei Haupttypen eingeteilt: transparent und opak. Nach Reinheitsgrad unterteilt man es weiter in drei Qualitätsstufen: hochrein, standard und dotiert. Es wird aus Rohstoffen wie Kristall, Kieselsäure und Silikaten durch Hochtemperaturschmelzen oder chemische Dampfabscheidung hergestellt. Zu den Schmelzverfahren gehören das elektrische Schmelzen und die Gasreinigung. Quarzglas besitzt einen extrem niedrigen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten – nur etwa ein Zehntel bis ein Zwanzigstel desjenigen gewöhnlichen Glases –, wodurch es außergewöhnlich beständig gegen thermischen Schock ist. Es verfügt über eine herausragende Hitzebeständigkeit; typische Betriebstemperaturen liegen zwischen 1100°C und 1200°C, und kurzzeitige Belastungen bis zu 1400°C sind möglich.

Quarzglas wird hauptsächlich in Laborgeräten und in Raffinerieanlagen für spezielle hochreine Produkte eingesetzt. Aufgrund seiner hohen spektralen Durchlässigkeit und seiner Beständigkeit gegenüber Strahlungsschäden – während andere Gläser bei Bestrahlung dunkler werden – ist Quarzglas auch ein ideales Material für Raumfahrzeuge, Windkanalfenster sowie für die optischen Systeme von Spektrophotometern.

K9-Glas ist eine Glasart, die aus K9-Material hergestellt wird und in Bereichen wie der optischen Beschichtung eingesetzt wird. K9-Material wird als optisches Glas klassifiziert. Aufgrund seiner kristallklaren Transparenz sind zahlreiche Fabriken entstanden, die sich auf die Verarbeitung von K9-Material spezialisiert haben. Die von ihnen hergestellten Produkte werden auf dem Markt gemeinhin als Kristallglasartikel bezeichnet.

Die Zusammensetzung von K9 lautet wie folgt:

SiO2 = 69,13 % B2O3 = 10,75 % BaO = 3,07 % Na2O = 10,40 % K2O = 6,29 % As2O3 = 0,36 %

Seine optischen Konstanten sind: Brechungsindex = 1,51630, Dispersion = 0,00806, Abbe-Zahl = 64,06.

Der nationale Standard für optisches Glas klassifiziert Gläser nach ihrer Abbe-Zahl. Gläser mit einer Abbe-Zahl von ≥50 werden als Kronengläser bezeichnet und durch den Buchstaben «K» gekennzeichnet; Gläser mit einer Abbe-Zahl von <50 werden als Flintgläser bezeichnet und durch den Buchstaben «F» gekennzeichnet. Unter diesen beiden Hauptkategorien erfolgen weitere Unterteilungen mithilfe der Bezeichnungen leicht «Q», schwer «Z», extra-schwer «T» sowie chemischer Elementsymbole, denen ein Präfix vorangestellt und ein Suffix angehängt ist. Insgesamt gibt es 18 Hauptkategorien und 141 spezifische Grade.

Zum Beispiel: BaK11 (Bariumkron) K9 (Kron)

Allgemein gesprochen gehört Kronenglas zum Alkali-Silikat-System, während die überwiegende Mehrheit des Kronglases zum Blei-Silikat-System gehört.

Gemäß den spektralen Eigenschaften von Filtern können Filter in sechs Kategorien eingeteilt werden:

Bandpassfilter, Cutoff-Filter, spektroskopische Filter, Neutraldichtefilter, reflektierende Filter und Kerbfilter (Negativfilter);

Bandpass-Typ: Licht innerhalb des ausgewählten Wellenlängenbands durchdringt das Filter, während Licht außerhalb des Durchlassbereichs blockiert wird. Zu seinen optischen Spezifikationen gehören vor allem die Zentralwellenlänge (CWL) und die Halbwertsbreite (FWHM). Er wird in schmalbandige und breitbandige Typen eingeteilt.

Kurzwellenpass (auch als Niedrigwellenpass bekannt): Licht mit Wellenlängen, die kürzer sind als die ausgewählte Wellenlänge, dringt hindurch, während Licht mit Wellenlängen, die länger sind als diese Wellenlänge, blockiert wird.

Langpassfilter (auch als Hochpassfilter bekannt): Lässt Licht mit Wellenlängen länger als eine ausgewählte Wellenlänge durch, blockiert jedoch Licht mit Wellenlängen kürzer als die ausgewählte Wellenlänge.

Die biochemische Analyse ist eine der häufig verwendeten diagnostischen Methoden in der klinischen Praxis. Dabei werden Blut oder andere Körperflüssigkeiten analysiert, um verschiedene biochemische Indikatoren zu messen, wie beispielsweise Transaminasen, Hämoglobin, Cholesterin, Kreatinin und Glukose. Durch die Integration dieser Ergebnisse mit anderen klinischen Daten zur umfassenden Analyse kann sie bei der Diagnose von Krankheiten, der Beurteilung der Organfunktion sowie bei der Festlegung von Richtwerten für zukünftige Behandlungsentscheidungen hilfreich sein.

Unser Unternehmen hat eine Reihe von biochemischen Analysatoren und spezialisierten Filtern für Enzym-gebundene Immunadsorptionsassays (ELISA)-Lesegeräte entwickelt. Diese Filter werden hauptsächlich in biochemischen Analysatoren, ELISA-Lesegeräten und anderen anwendungen der biochemischen Analyse eingesetzt. Die biochemischen Filter verfügen über eine hartbeschichtete Folie mit stabiler spektraler Leistung und ohne Drift; ihre Produkte entsprechen den nationalen Normen.

Die Hauptfilter umfassen: 340 nm Schmalbandfilter, 405 nm Schmalbandfilter, 420 nm Schmalbandfilter, 450 nm Schmalbandfilter, 492 nm Schmalbandfilter, 505 nm Schmalbandfilter, 510 nm Schmalbandfilter, 546 nm Schmalbandfilter, 578 nm Schmalbandfilter, 610 nm Schmalbandfilter, 630 nm Schmalbandfilter und 650 nm Schmalbandfilter.

Filter werden entsprechend der Länge des Spektrums (d. h. des Spektralbereichs, in dem sie arbeiten) wie folgt klassifiziert: Ultraviolettfilter, sichtbare-Licht-Filter, Nah-Infrarotfilter, Mittel-Infrarotfilter und Fern-Infrarotfilter.

Spektraler Wellenlängenbereich:

UV-Filter 1–380 nm

Sichtbarer Lichtfilter, 380–780 nm

Nahinfrarotfilter, 780–1500 nm

Infrarotfilter, 1500 nm – über 10 μm