8 نصائح لتخزين المواد البصرية عالية النقاء وحمايتها

تُعد المواد البصرية عالية النقاء، مثل بلورات الليزر وركائز الفلورايد والهاليدات المسترطبة والبصريات المغلفة بدقة، ضرورية في الأنظمة البصرية عالية الأداء. يمكن أن تتدهور جودتها البصرية وسلامة سطحها وثباتها على المدى الطويل بسهولة إذا تعرضت للتلوث أو الرطوبة أو تقلبات درجات الحرارة أو المناولة غير السليمة.

تُعد طرق التخزين والحماية الدقيقة ضرورية للحفاظ على عمر وأداء هذه المكونات الحساسة.

1- الحفاظ على بيئة تخزين مناسبة

البيئة النظيفة والمضبوطة هي حجر الزاوية في العناية بالمواد البصرية. يتم تخزين البصريات عالية النقاء بشكل مثالي في غرفة نظيفة من الفئة 100 أو أفضل، حيث يتم تقليل مستويات الجسيمات المحمولة جواً إلى أدنى حد ممكن وتقليل خطر تلوث السطح بشكل كبير. يعد الحفاظ على رطوبة أقل من 40% رطوبة نسبية مهمًا بشكل خاص للمواد المسترطبة مثل CaF₂ وMgF₂ وZnSe وKBr وبلورات الهاليد المماثلة، والتي تمتص الرطوبة من الغلاف الجوي بسهولة. وتمنع الرطوبة المنخفضة والمستقرة حدوث الغشاوة وترطيب السطح والتشقق الدقيق، بينما يساعد نطاق درجة الحرارة المستقرة التي تتراوح بين 20 و25 درجة مئوية على تجنب الإجهاد الحراري الذي يمكن أن يشوه الركائز أو يتلف الطلاء.

2- منع التلوث

يبدأ التحكم في التلوث قبل وقت طويل من وصول البصريات إلى التخزين طويل الأجل. فالعديد من الأسطح البصرية - خاصةً مرايا السطح الأول والمرايا ذات السطح الأول وحواجز شبكية ثلاثية الأبعاد ومقسمات الحزم الحبيبية الرقيقة والطلاءات غير المحمية - حساسة للغاية لكل من التلامس الفيزيائي والتعرض الكيميائي. يمكن أن يؤدي لمس سطح بصري بجلد مكشوف إلى إدخال زيوت تؤدي إلى تدهور الانعكاسية أو الإرسال بشكل دائم. ولهذا السبب، يجب دائمًا التعامل مع البصريات عالية النقاء باستخدام قفازات النتريل أو اللاتكس الخالية من المسحوق وملابس غرف الأبحاث، وملاقط تفريغ الهواء - عند الإمكان -. يجب أن يقتصر التلامس على الحواف غير البصرية، ويجب التعامل مع الأسطح الحساسة فقط عند الضرورة القصوى.

لحماية البصريات من الجسيمات والتلوث الكيميائي أثناء التخزين، يجب وضع البصريات في عبوات من الدرجة النظيفة، مثل الأكياس المضادة للكهرباء الساكنة أو الأكياس محكمة الغلق أو العبوات المنقاة بالنيتروجين. سيحميها ذلك ليس فقط من الغبار والمواد العضوية المحمولة في الهواء ولكن أيضًا من الأبخرة والمذيبات والأحماض المسببة للتآكل التي قد تحفر أو تعكر أسطحها. غالبًا ما يوصى بالتطهير بالنيتروجين أو الأرجون مع البلورات فائقة النقاء، مثل بلورات YAG أو البلورات البصرية غير الخطية من فئة الليزر من أجل الحفاظ على بيئة خالية من الأكسجين ومنخفضة الرطوبة التي تقلل من تكوين مركز اللون.

3- طرق التغليف الواقية

يوفر التغليف الفعال كلاً من العزل البيئي والحماية الميكانيكية. وقد تم استخدام حاويات محكمة الإغلاق أو أكياس محكمة الإغلاق مع مواد مجففة مدمجة للحفاظ على الجفاف على المدى الطويل، خاصةً بالنسبة للمواد الحساسة للرطوبة. يجب أن تكون البصريات مبطنة داخل العبوة باستخدام رغوة خالية من الأحماض أو بطانات غير كاشطة تتجنب الخدش أو التقطيع.

قد تستدعي المتطلبات المتخصصة، مثل الأملاح المسترطبة استخدام طبقات مزدوجة أو حاويات صلبة معبأة بمواد مجففة لمنع دخول الرطوبة أثناء النقل أو خلال فترات التخزين الطويلة. يجب إبعاد المواد التي تحتوي على طلاءات ذات عتبة عالية للتلف بالليزر عن الأبخرة العضوية أو الملدنات التي تترسب بقايا بعد مرور بعض الوقت وتسبب تلفًا ناجمًا عن الليزر تحت تأثير الطلقات العالية.

4- التدريع الضوئي والإشعاعي

تتحلل بعض المواد الضوئية مع التعرض المفرط للضوء، خاصة في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. من الأفضل تخزين بلورات الهاليدات، إلى جانب الركائز التفاعلية الأخرى، في حاويات تخزين غير شفافة أو ملونة باللون الكهرماني لحجب الأشعة فوق البنفسجية. يجب أيضًا تخزين المواد الضوئية عالية النقاء بعيدًا عن أي مصادر للإشعاع المؤين، بما في ذلك معدات الأشعة السينية. يمكن أن يؤدي الإشعاع المؤين إلى إدخال مراكز لونية في البلورات - بما في ذلك كلوريد الصوديوم وكلوريد الكالسيوم ومختلف الهاليدات القلوية - مما يغير خصائص انتقالها.

5- الحد من المخاطر قبل التخزين وبعده

المناولة السليمة هي المفتاح لتقليل الحاجة إلى التنظيف المتكرر. وفقًا لتوصيات العناية بالبصريات المعمول بها، يجب دائمًا تفريغ البصريات في بيئة نظيفة يتم التحكم في درجة حرارتها وعدم وضعها مباشرة على الأسطح الصلبة. حتى الجسيمات الكاشطة الصغيرة يمكن أن تخدش الأسطح الدقيقة إذا تم الضغط عليها بين العدسة ومنضدة العمل. عندما يصبح الفحص ضروريًا، تكون العدسات المكبرة أو العدسات المكبرة مفيدة لتحديد موقع الملوثات أو العيوب بينما تعمل الإضاءة الساطعة ذات الزاوية الساطعة على تحسين تشتت السطح أو الخدوش أو ترسبات الجسيمات.

تكون معايرة درجة الحرارة أكثر أهمية عند نقل البصريات من بيئة باردة إلى بيئة دافئة. يمكن أن تؤدي التغيرات المفاجئة في درجة الحرارة إلى تكاثف على السطح البصري، مما قد يتسبب في تلطيخ أو تلف دقيق لهذا السطح. إن السماح للبصريات وحزمتها بالوصول إلى التوازن الحراري يزيل هذا الاحتمال.

6- التخزين طويل الأجل والمراقبة

يتطلب التخزين طويل الأجل فحوصات دورية. حتى البصريات المحمية بشكل جيد ستعاني بمرور الوقت من التأثيرات المتعلقة بالرطوبة أو الغازات الخارجة أو تقادم الطلاء. يمكن إجراء الفحوصات الدورية بحثًا عن العلامات الأولى للتغيم أو التبلور أو التبلور أو تفريغ الطلاء أو ترسب الجسيمات. تعمل العديد من المنشآت على نظام "الوارد أولاً يخرج أولاً" لمنع بقاء البصريات في التخزين لفترة طويلة جدًا. يمكن أن تساعد ممارسات وضع العلامات في الاحتفاظ بسجل لتاريخ واستقرار كل قطعة: تاريخ الاستلام، ومستوى النقاء، وظروف التخزين.

7- حالات التخزين الخاصة

هناك حاجة إلى احتياطات إضافية عند العمل مع بعض المواد البصرية. يجب تخزين البلورات المسترطبة مثل KBr أو ZnSe إما في بيئة نيتروجينية جافة أو في عبوات تحتوي على مجففات نشطة. قد تحتاج الطلاءات الحساسة للغاية لأنظمة الليزر عالية الطاقة إلى تجنب المركبات العضوية المتطايرة تمامًا، لأنها قد تهاجر إلى الأسطح وتقلل من عتبات التلف بالليزر. يجب عدم التعامل مباشرة مع البصريات الرقيقة أو الهشة - مثل المرشحات فائقة الرقة أو حواجز شبكية حساسة - بشكل مباشر؛ وبدلاً من ذلك، يلزم استخدام ملاقط أو تركيبات متخصصة أو أدوات التقاط بالتفريغ.

8- الاستجابات الطارئة

في حالة حدوث تلوث أو انسكابات، يجب عزل البصريات المعنية على الفور لتجنب التلوث التبادلي. ستشمل طرق الاسترداد، اعتمادًا على المادة، التنظيف بالمذيبات الخاضعة للرقابة، أو إعادة الخبز، أو حتى إعادة التلميع في بعض الأحيان في الظروف الأكثر تطرفًا. قد يستلزم تلف المواد المسترطبة بسبب الرطوبة إعادة التهيئة؛ وفي حالة التعرض الشديد، قد تتغير جودة السطح بشكل لا رجعة فيه.

لمزيد من التفاصيل، يمكنك زيارة Stanford Advanced Materials (SAM).

الأسئلة المتداولة

ما هي أهم العوامل البيئية لتخزين المواد البصرية؟

إن درجات الحرارة التي تظل مستقرة والرطوبة المنخفضة مهمة للغاية في منع التكثف والإجهاد السطحي والتدهور المرتبط بالرطوبة.

كيف تؤثر المناولة على جودة المواد؟

يؤدي سوء المناولة إلى ظهور بصمات الأصابع والغبار والخدوش الدقيقة، والتي يمكن أن يؤدي أي منها إلى تدهور الأداء البصري.

لماذا يوصى بظروف غرف التنظيف؟

تعمل غرف التنظيف على تقليل التلوث بالجسيمات إلى حد كبير، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأسطح البصرية نقية.

ما هي أفضل خيارات التغليف للمواد البصرية؟

توفر الحاويات المضادة للكهرباء الساكنة أو المقاومة للغبار أو الحاويات محكمة الإغلاق مع بطانات ناعمة ومجففات حماية مثالية.

كم مرة يجب تنظيف البصريات المخزنة؟

يعتمد تكرار التنظيف على ظروف التخزين أو حساسية المواد. يجب أن يسترشد التنظيف بالفحص.