schließen
Wählen Sie Ihre Website
Global
Soziale Medien
Dispergierprismen sind optische Arbeitspferde, die weißes Licht (oder polychromatisches Laserlicht) durch kontrollierte Brechung in seine einzelnen Wellenlängen zerlegen – ein Prozess, der durch den wellenlängenabhängigen Brechungsindex optischer Materialien (Dispersion) ermöglicht wird. Im Gegensatz zu Beugungsgittern, die mehrere überlappende Spektralordnungen erzeugen (was zu Streulicht und Signalinterferenzen führt), erzeugen diese Prismen eine einzige, saubere Spektralausgabe, was sie ideal für Anwendungen macht, die eine hohe spektrale Reinheit erfordern. Unsere Dispersionsprismen werden aus hochdispersiven Materialien (z. B. Flintgläsern) hergestellt, um die Winkeldispersion – den Winkel zwischen zwei Wellenlängen (z. B. 400 nm Violett und 700 nm Rot) – zu maximieren, wobei die Konfigurationen für den minimalen Abweichungswinkel optimiert sind. In diesem Winkel breitet sich das Licht parallel zur Prismenbasis aus, was den Lichtverlust minimiert (die Übertragungsverluste auf <2 % reduziert) und eine gleichmäßige spektrale Trennung über die freie Apertur des Prismas gewährleistet.
• Materialvielfalt : Erhältlich in Schott SF11 (ein Flintglas mit außergewöhnlicher Dispersion, Abbe-Zahl ~36 – weitaus niedriger als Krongläser wie BK7, die Abbe-Zahlen ~65 haben – ideal für die sichtbare Spektroskopie), F2 (ein anderes Flintglas mit etwas geringerer Dispersion als SF11, geeignet für kostensensible Anwendungen), Quarzglas (hohe UV-Transmission, ideal für UV-Spektroskopie bis 185 nm) und CaF₂ (Kalzium). Fluorid, ein kristallines Material mit hervorragender IR-Durchlässigkeit). Jedes Material zielt auf bestimmte Spektralbereiche ab: SF11 und F2 für 400–700 nm, Quarzglas für 185–2100 nm und CaF₂ für 200–8000 nm.
• Abmessungsbereich : Größen von 10 mm bis 50 mm (Standardmodelle, perfekt für tragbare Spektrometer und Instrumente im Labormaßstab) mit kundenspezifischen Optionen bis zu 300 mm (für großformatige Systeme wie astronomische Spektrometer, die in Observatorien verwendet werden). Alle Modelle weisen eine Toleranz von ±0,25 mm in Länge, Breite und Höhe auf und gewährleisten so die Kompatibilität mit Standard-Optikhalterungen.
• Optische Qualität : Bietet eine Oberflächenqualität von 20-10 (Standardqualität, geeignet für die meisten Spektroskopieanwendungen) und eine Wellenfrontverzerrung <λ/4 (Quarzglas, entscheidend für UV-Anwendungen, bei denen Wellenfrontfehler die spektrale Auflösung beeinträchtigen) oder <λ/10 (CaF₂, ideal für hochpräzise IR-Spektroskopie). Diese Spezifikationen minimieren die Lichtstreuung (Streulicht <0,1 % der einfallenden Intensität) und sorgen für scharfe, gut definierte Spektrallinien.
• Wellenlängenabdeckung : Quarzglasmodelle arbeiten von 185 nm bis 2100 nm (decken UV-, sichtbare und NIR-Bereiche ab und sind somit vielseitig für die Umweltüberwachung und Materialanalyse geeignet), während CaF₂ bis in den mittleren Infrarotbereich bis zu 8000 nm reicht (wird in der molekularen Spektroskopie verwendet, wo mittlere IR-Wellenlängen molekularen Vibrationsmodi entsprechen).
• Beschichtungsoptionen : Antireflexbeschichtungen (AR), die auf bestimmte Spektralbereiche zugeschnitten sind, reduzieren Oberflächenreflexionen auf <0,5 % pro Oberfläche. Beispielsweise minimieren UV-verstärkte AR-Beschichtungen auf Quarzglasprismen Verluste im Bereich von 185–400 nm, während IR-optimierte Beschichtungen auf CaF₂-Prismen die Transmission im Bereich von 2000–8000 nm verbessern. Diese Beschichtungen sind außerdem kratzfest (entsprechend den MIL-C-675C-Standards) und gewährleisten so eine lange Lebensdauer in häufig genutzten Laborumgebungen.
Diese Prismen sind grundlegend für:
• Spektroskopie : Ermöglicht chemische Analysen in der Verbrennungsforschung (Messung der Schadstoffemissionen von Industriebrennern) und der Umweltüberwachung (Kontinuierliche Emissionsüberwachungssysteme, CEMS, die den SO₂-, NOx- und CO₂-Gehalt in Kraftwerksabgasen verfolgen). Bei CEMS trennen Dispergierprismen die Absorptionslinien der Zielgase und ermöglichen so präzise Konzentrationsmessungen mit Nachweisgrenzen von nur 1 ppm.
• Lasersysteme : Trennung von Harmonischen in ultraschnellen Lasern (z. B. Ti:Saphir-Laser, die 800 nm Grundlicht und 400 nm zweite Harmonische erzeugen) und Kompensation der Gruppengeschwindigkeitsdispersion (GVD) – ein Phänomen, bei dem sich unterschiedliche Wellenlängen in optischen Materialien mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausbreiten. Durch die Streuung und Neukombination von Wellenlängen sorgen Prismen dafür, dass ultraschnelle Impulse (im Femtosekundenbereich) ihre Form behalten, was für Anwendungen wie die Lasermikrobearbeitung von entscheidender Bedeutung ist.
• Instrumentierung : Stromversorgung der Wellenlängenkalibrierung in ANPR-Kameras (Automatic Number Plate Recognition) (gewährleistet eine konsistente Farberkennung beim Lesen von Nummernschildern) und UV-Strahlungsdetektoren (wird bei Sonnenschutztests zur Messung der UVB- und UVA-Intensität verwendet). In UV-Detektoren trennen Prismen die UV-Wellenlängen und ermöglichen so eine genaue Messung der Intensität jedes Bereichs.
• Bildung und Forschung : Demonstration der Lichtdispersion in Physiklabors (z. B. Newtons klassisches Prisma-Experiment, bei dem weißes Licht in ein Regenbogenspektrum aufgespalten wird) und Weiterentwicklung von Quantenoptikstudien (z. B. Manipulation einzelner Photonen bestimmter Wellenlängen für Quantencomputer). In der Quantenforschung ermöglichen Prismen mit hoher Dispersion eine präzise Wellenlängenfilterung, ein wichtiger Schritt bei der Erzeugung verschränkter Photonenpaare.
F: Wie wirkt sich die Materialwahl auf die Streuung aus?
A: Die Wahl des Materials bestimmt direkt die Streuung, quantifiziert durch die Abbe-Zahl (niedrigere Abbe-Zahlen = höhere Streuung). Flintgläser wie SF11 (Abbé-Zahl ~36) bieten eine deutlich höhere Dispersion als Krongläser wie BK7 (Abbé-Zahl ~65). Daher werden Flintgläser bevorzugt für die Spektroskopie im sichtbaren Bereich verwendet, wo eine scharfe spektrale Trennung erforderlich ist, um eng beieinander liegende Wellenlängen zu unterscheiden (z. B. 589,0 nm und 589,6 nm, die beiden Natrium-D-Linien). Im Gegensatz dazu eignen sich Krongläser besser für Anwendungen, bei denen eine geringe Dispersion erwünscht ist (z. B. Bildgebungssysteme).
F: Können Streuprismen Beugungsgitter ersetzen?
A: Ja, bei Anwendungen, bei denen Streulicht und spektrale Reinheit entscheidend sind. Beugungsgitter erzeugen mehrere Spektralordnungen (z. B. erste, zweite und dritte Ordnung), die sich überlappen und Signalinterferenzen verursachen können – beispielsweise in der Raman-Spektroskopie, wo schwache Raman-Signale durch Gitterreflexionen höherer Ordnung maskiert werden können. Prismen erzeugen jedoch eine einzige Spektralordnung, wodurch dieses Problem beseitigt wird. Prismen haben auch höhere Schadensschwellen als Gitter (die empfindliche geätzte Oberflächen haben), wodurch sie für Hochleistungslaser (z. B. Industrielaser mit mehr als 100 W) geeignet sind, bei denen Gitter beschädigt werden könnten.
F: Was ist der Vorteil von CaF₂-Prismen?
A: Calciumfluorid (CaF₂) bietet zwei entscheidende Vorteile: überlegene Transmission im UV- und IR-Bereich und geringe Doppelbrechung (minimale Polarisationseffekte). Im UV-Bereich (200-400 nm) lässt CaF₂ >90 % des Lichts durch, während Quarzglas bei 200 nm etwa 80 % durchlässt. Im IR-Bereich (2000-8000 nm) vermeidet CaF₂ die Absorptionsbanden, die andere Materialien einschränken (z. B. Quarzglas absorbiert stark über 2100 nm). Diese Eigenschaften machen CaF₂ ideal für die Halbleiterinspektion (UV-basierte Defekterkennung auf Siliziumwafern) und die Wärmebildgebung (IR-basierte Temperaturmessung in industriellen Prozessen).
