5 بلورات الفلورايد الرئيسية في البصريات والليزر

تمتلك بلورات الفلورايد العديد من الميزات الرئيسية التي تجعلها مهمة جدًا للاستخدام في البصريات والليزر: الشفافية العالية في نطاق الأشعة تحت الحمراء، والتشتت المنخفض، وخصائص مثل صلابة الإشعاع أو التلألؤ. توفر هذه الخصائص المواتية العديد من التطبيقات في توليد الليزر والاتصالات البصرية والتحليل الطيفي والتصوير الحراري. وسوف نلقي نظرة على خمس بلورات فلورايد مهمة أصبحت لا غنى عنها في هذه المجالات، وكل منها يقدم مزايا تعتمد على التطبيق المحدد.

1. فلوريد الكالسيوم (CaF₂)

من بين جميع بلورات الفلورايد المستخدمة في البصريات وأنظمة الليزر، ربما يكون فلوريد الكالسيوم هو الأكثر تنوعًا واستخدامًا على نطاق واسع. ويوصي نطاق شفافيته الواسع، الذي يمتد من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء، باستخدام فلوريد الكالسيوم في مجموعة متنوعة من المكونات البصرية.

ويستخدم CaF₂ على نطاق واسع في النوافذ المصقولة والعدسات والمنشورات والفراغات البصرية. وبفضل كثافته التي تبلغ 3.18 جم/سم مكعب، فإنه يُظهر شفافية جيدة للغاية بين 0.13 و9 ميكرومتر، أي في كل من منطقتي الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. هذه البلورة شفافة وعديمة اللون ومقاومة للصدمات الحرارية والأضرار الإشعاعية، وبالتالي تجد تطبيقات واسعة في أنظمة الليزر عالية الطاقة. ويجد CaF₂ تطبيقات واسعة في التحليل الطيفي بالأشعة فوق البنفسجية، وأنظمة الليزر عالية الطاقة، والمكونات البصرية بالأشعة تحت الحمراء حيث تقلل خصائص الامتصاص المنخفضة من فقدان الإشارة.

2. فلوريد المغنيسيوم (MgF₂)

فلوريد المغنيسيوم هو أحد أكثر المواد قيمة في الطلاءات البصرية نظراً لشفافيته الاستثنائية في كل من الطيف فوق البنفسجي والمرئي؛ وله استخدامات رئيسية في التطبيقات المضادة للانعكاس وفي أنظمة الليزر فوق البنفسجية.

يتوفر MgF₂ في الأغشية الرقيقة والطلاءات البصرية والشكل البلوري. تبلغ كثافته 3.18 جم/سم مكعب ويوفر شفافية من 0.12 إلى 7.5 ميكرومتر، مما يجعله مثاليًا لتطبيقات الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي. المادة صفراء قليلاً في المظهر ومتوفرة في بلورات مفردة أو أغشية رقيقة. وبفضل نقاوته العالية التي تبلغ ≥99.99%، يضمن فلوريد المغنيسيوم أداءً بصريًا ممتازًا لأكثر التطبيقات صرامةً المتعلقة بالعدسات والنوافذ والأجهزة العلمية. وتشمل خصائصه مقاومة الرطوبة ومقاومة التلف الناتج عن الإشعاع، وكل ذلك يجعله أكثر ملاءمة للأنظمة البصرية عالية الأداء.

3. فلوريد الليثيوم (LiF)

يتميّز فلوريد الليثيوم بنطاق إرسال واسع جداً، من الأشعة فوق البنفسجية إلى منتصف الأشعة تحت الحمراء؛ وهو ذو قيمة خاصة لوضوحه البصري العالي ومقاومته لليزر في العديد من التطبيقات.

يتم تقطيع معظم مادة فلوريد الليثيوم إلى نوافذ ومنشورات وألواح. تبلغ كثافة المادة 2.64 جم/سم مكعب. وهي شفافة من 0.12 إلى 8.5 ميكرومتر، بما في ذلك مناطق الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. البلورة عديمة اللون وشفافة، مما يضمن وضوحًا ممتازًا للبصريات. يمكن العثور على LiF في تطبيقات مختلفة مثل أجهزة قياس الطيف والكاشفات والليزر ونوافذ الأشعة تحت الحمراء. يصمد فلوريد الليثيوم بشكل جيد في ظل التعرض لفوتون عالي الطاقة. ونظرًا لمقاومته العالية للتلف الناتج عن الليزر، إلى جانب ثباته في ظل الظروف البيئية الصعبة، يلعب فلوريد الليثيوم دورًا مهمًا للغاية في قياس الجرعات الحرارية لأجهزة قياس الإشعاع.

4. فلوريد الباريوم (BaF₂)

لا غنى عن فلوريد الباريوم في فيزياء الطاقة العالية وفي مجال الكشف عن الإشعاع، حيث تكون مقاومته للظروف القاسية مهمة للغاية. ويسمح نطاق شفافيته الواسع باستخدامه في كل من تطبيقات الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء.

يتوفر فلوريد الباريوم في بلورات وفراغات بصرية ومكونات مخصصة. وبكثافة تبلغ 4.89 جم/سم مكعب، يوفر BaF₂ شفافية تتراوح من 0.15 إلى 14 ميكرومتر، ويغطي نطاقًا واسعًا من الأشعة تحت الحمراء. وهو عبارة عن بلورة شفافة عديمة اللون، وعادةً ما يتم توفيرها في شكل بلورة واحدة بدرجة نقاء عالية (>99.99%). يُستخدم فلوريد الباريوم على نطاق واسع في النوافذ والعدسات البصرية لأنظمة الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. وبفضل مقاومته الممتازة ضد الإشعاع والصدمات الحرارية، فهو مفيد في المتلألئات والكواشف في أنظمة التصوير المتقدمة. وتشمل تطبيقات BaF₂ بحوث الاندماج بالليزر ومضخمات الليزر عالية الطاقة.

5. فلوريد السترونتيوم (SrF₂)

فلوريد السترونتيوم مفيد في التحليل الطيفي عالي الدقة وأنظمة الليزر حيث تكون الدقة العالية والثبات مطلوبان على نطاق واسع من الشفافية. كما أنه يجد تطبيقات أساسية في مصادر الضوء فوق البنفسجي.

وعادةً ما يتم توفير فلوريد السترونتيوم في شكل بلورات مفردة ونوافذ ومنشورات. وتبلغ كثافته 4.05 جم/سم مكعب. وتتراوح شفافيته من 0.11 إلى 8.5 ميكرومتر، بما في ذلك الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية والأشعة القريبة من الأشعة تحت الحمراء. كما أنه عديم اللون وشفاف للوضوح البصري العالي. يُستخدم SrF₂ في المكونات البصرية لأجهزة الليزر ومقاييس الطيف والتحليل الطيفي عالي الدقة، حيث يحقق أداءً ممتازًا. كما يُستخدم أيضًا في المكونات البصرية الدقيقة ومصادر الضوء فوق البنفسجية نظرًا لشفافيته الجيدة في نطاق الأشعة فوق البنفسجية وبالتالي أصبح لا غنى عنه في الأبحاث المتقدمة.

جدول ملخص بلورات الفلورايد الرئيسية في البصريات والليزر

الاستنتاج

لا غنى عنبلورات الفلوريدات، مثل فلوريد الكالسيوم وفلوريد المغنيسيوم وفلوريد الليثيوم وفلوريد الباريوم وفلوريد السترونتيوم، في تقنيات البصريات والليزر الحالية. وبوجود مزيج خاص من الشفافية البصرية ومقاومة الإشعاع والثبات الحراري، فهي مهمة في تطوير مختلف الأنظمة المتقدمة لكل من التطبيقات البحثية والصناعية. لمزيد من الأجهزة البصرية، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).