פריזמות בזווית ישרה

סקירה כללית של מוצרים

העיצוב המשולש הפשוט שלהם מציע סובלנות יותר ליישור מאשר מראות (הדורשות הטיה מדויקת) ועמידות גבוהה יותר מאופטיקה מצופה (שיכולים לשרוט או להשפיל). שלא כמו ציפויים רפלקטיביים שמוכרים לאורך זמן (הפחתת הרפלקסיביות ב -5-10% לשנה בסביבות קשות), TIR מספקת השתקפות יציבה וארוחה נמוכה (רפלקטיביות> 99.9%) כאשר היא מופעלת בפרמטרים זווית קריטית (זווית אירוע> זווית קריטית לחומר). אמינות זו הופכת את הפריזמות הזווית הנכונה לכרוכה ביישומים מגוונים, החל מאלקטרוניקה צרכנית (תצפית מצלמה) ועד מערכות הגנה (פריסקופים).

תכונות מוצר

אפשרויות חומר : Schott BK7 (זכוכית כתר, אידיאלית ליישומים לטווח הגלוי, 400-700 ננומטר,> 92% העברת העברת 550 ננומטר), הויה התמזגה סיליקה (UV ו- NIR, 185-2100nm, התרחבות תרמית נמוכה ( גרמנית , אמצע IR, 2-14 מיקרומטר, עמידה גבוהה לשבירה, ) (High Sapration and Hardiss and Hardiss and Bigh, High Sapracy). וגרמניום גבוה, וגרמנית גבוהה, רשיון גבוה סביבות). BK7 הוא חסכוני לשימוש כללי (למשל, מראות בצעצועים), ואילו סיליקה התמזגה עדיפה על לייזרי UV (למשל, לייזרי אקספרט 248 ננומטר) או מערכות בטמפרטורה גבוהה. גרמניום מתאים להדמיה תרמית IR, וספיר משמש בחיישנים תעשייתיים שנחשפים לרטט או אבק.

מפרטים קריטיים : סובלנות זוויתית <2 קשתות (הבטחת סטייה מדויקת של 90 ° או 180 °-סטייה של 1 קשתות גורמת לשגיאה של 0.00028 ° בכיוון הקורה), איכות פני השטח 20-10 או 10-5 (10-5 כיתה ליישומי רגישות גבוהה כמו אסטרונומיה), ודירה פליטה ברציפות ( 1032.8 , ב -183. השתקפות). ההיפוטנוס (משטח ההשתקפות של TIR) מלוטש לחספוס <0.5nm, ומזער את פיזור האור. עבור מנסרות שיקוף, ההיפוטנוס מצופה באלומיניום, כסף או זהב - כל אחד עם טווחי רפלקטיביות מובחנים.

מצבי השתקפות : שני מצבי השתקפות ראשוניים:

השתקפות פנימית מוחלטת (TIR) : מתרחשת כאשר האור עובר מחומר אינדקס גבוה יותר-פרקטיבי לחומר-אינדקס נמוך-פרקטיבי (למשל, BK7 לאוויר) וזווית האירוע> זווית קריטית (הזווית הקריטית של BK7 ~ 41 ° לאור גלוי). TIR אינו דורש ציפוי, מציע> 99.9% רפלקטיביות, והוא אידיאלי ליישומים גלויים (למשל, תצפית מצלמה) כאשר השפלת הציפוי היא דאגה.

ציפויי מראה : משמש כאשר TIR אינו אפשרי (למשל, זווית אירוע <זווית קריטית או אורכי גל IR). ציפוי אלומיניום (400-1200 ננומטר,> 85% רפלקטיביות) הם חסכוניים עבור גלוי/NIR; ציפויי כסף (400-2000 ננומטר,> 95% רפלקטיביות) מציעים בהירות גבוהה אך זקוקים למעיל מגן; ציפויי זהב (800-14000 ננומטר,> 98% רפלקטיביות) מצטיינים ב- IR.

טווח גודל : בין 2 מ'מ ל -300 מ'מ עם סובלנות ממדית של ± 0.25 מ'מ . מיני-פריזמות של 2 מ'מ משמשות במיקרו-אופטיקה (למשל, חיישני מצלמה לסמארטפון), מנסרות של 50 מ'מ במכשירי מעבדה (למשל, ספקטרומטרים), ו -300 מ'מ פריזמות גדולות במערכות חלל (למשל, טלסקופים לווייניים). אורך רגלו של הפריזמה (שני הצדדים היוצרים את הזווית הימנית) קובע את הצמצם הברור שלו - למשל, אורך רגליים של 50 מ'מ מספק צמצם ברור של ~ 35 מ'מ (גודל הקורה המרבי שהפריזמה יכולה להתמודד).

עמידות סביבתית : יציבות כימית ותרמית משתנה לפי חומר:

BK7: מתנגד לחומצות/בסיסים קלים, פועל -20 מעלות צלזיוס עד 100 מעלות צלזיוס.

סיליקה התמזגה: אינרטי כימית, פועלת -40 מעלות צלזיוס עד 200 מעלות צלזיוס.

ספיר: מתנגד לחומצות חזקות (למעט חומצה הידרופלואורית), פועל -273 מעלות צלזיוס עד 2000 מעלות צלזיוס.

גרמניום: רגיש ללחות (מתחמצן באוויר לח), דורש ציפוי מגן, פועל -40 מעלות צלזיוס עד 100 מעלות צלזיוס.

לכל המנסרות משטחים עמידים בפני שריטות (קשיות MOHS 6 עבור BK7, 7 עבור סיליקה התמזגה, 9 לספיר), ומבטיחים עמידות בשימוש תכוף.

יישומים

המנסרות הללו נמצאות בכל מקום ב:

טכנולוגיית לייזר : היגוי קרניים בריתוך לייזר (הצטרפות לרכיב רכב, שם סטיה של 90 מעלות מכוונת את הלייזר לאזורים שקשה להגיע אליהם), ניתוח (לייזרים עיניים, שם פריזמות TIR מפיכות את הפריזציה של העין ללא השפלה), ומערכות גיוס). בריתוך לייזר, מנסרות מראות עם ציפויי סף נזק גבוה מטפלים בכוחות לייזר 100W+, ומבטיחים סטיה עקבית.

הגנה וחלל : פריסקופים (פריסקופים של צוללת או טנקים, כאשר פריזמות זווית ימנית מרובה מסניקות אור לצופה), מדדי טווח (מגני רילים לייזר צבאיים, תוך שימוש בפריזמות של TIR לצורך השתקפות נמוכה של אובדן), וקצרות אבטחה (קמרמורות חיצוניות, בהן חריזות של אוסטי מזג אוויר שומעים על ביצועים/שלג). פריסקופים של צוללת משתמשים במנסרות BK7 של 100-200 מ'מ עם ציפויי AR כדי להפחית את הפסדי ההשתקפות, ומאפשרים צפייה ברורה בעומק.

הנדסה : סריקת לייזר (סורקי תלת מימד תעשייתיים, שם פריזמות מסיטות את קרן הלייזר על פני פני האובייקט) וחיישני טמפרטורת IR (ייצור בקרת איכות, תוך שימוש בפריזמות גרמניום כדי להניע קרני IR לגלאי). סורקי תלת מימד משתמשים בפריזמות סיליקה קטנות (10-20 מ'מ) ממוזגות לבקרת קרן מדויקת, ומבטיחים רזולוציית סריקה <0.1 מ'מ. חיישני IR מסתמכים על פריזמות גרמניום לטיפול באורכי גל 8-14 מיקרומטר, קריטיים למדידת טמפרטורות של משטחים חמים (למשל, חלקי מנוע).

אלקטרוניקה צרכנית : תצוגת מצלמה (מצלמות דיגיטליות, בהן מנסרות TIR משקפות את התמונה לעינית) וחיישנים אופטיים (זיהוי פנים של סמארטפון, תוך שימוש בפריזמות קטנות להפניית אור IR). תצפית מצלמה דיגיטלית משתמשים בפריזמות של 5-10 מ'מ BK7 עם TIR, מבטלות את הצורך בציפויים והפחתת עלות. חיישני סמארטפון משתמשים בפריסמות סיליקה התמזגו של 2-5 מ'מ, המתאימות לעיצובים קומפקטיים תוך שמירה על שידור IR.

שאלות נפוצות

ש: מתי עלי לבחור מערכות שיקוף מול TIR?

ת: בחר מנסרות TIR מתי:

זווית האירוע> זווית קריטית (למשל, 41 ° עבור BK7 באור גלוי).

עמידות לטווח הארוך היא קריטית (אין ציפוי להשפיל).

היישומים נמצאים בטווח הגלוי (TIR עובד הכי טוב כאן).

דוגמאות: תצוגת מצלמה, ספקטרומטרים במעבדה.

בחר מנסרות שיקוף מתי:

זווית האירוע <זווית קריטית (למשל, סטיה של קרן זווית רחבה).

הפעלה בטווחי UV או IR (TIR פחות יעילים - הזווית הקריטית של גרמניום ~ 17 ° עבור IR, מה שמקשה על ה- TIR).

יש צורך בהשתקפות גבוהה ליישומי תאורה נמוכה (למשל מצלמות ראיית לילה).

דוגמאות: הדמיה תרמית IR, לייזרים לריפוי UV.

ש: מה גורם לאובדן השתקפות במצב TIR?

ת: אובדן השתקפות במצב TIR הוא מינימלי (<0.1%), אך הוא יכול להתרחש בגלל שני גורמים:

זיהום פני השטח : אבק, שמן או לחות על פני ההיפוטנוזה משנה את מדד השבירה של ממשק פריזמת האוויר, מצמצם את הזווית הקריטית וגורם להשתקפות חלקית (אובדן <5%). ניקוי רגיל עם רקמות עדשות ואלכוהול איזופרופיל מקלה על כך.

אור מחוץ לציר : קרני אור אירוע בזוויות <זווית קריטית (קרניים מחוץ לציר) אינן עוברות TIR, מה שמוביל להפסדי הילוכים (אובדן <1% לקורות מוחלטות היטב). שימוש במקורות אור מקובלים (למשל, לייזרים) או מנסרות עם אורכי רגליים גדולים יותר (כדי להגדיל את טווח הזווית הקריטית) מפחית השפעה זו.

ציפויים אנטי-רפלקטיביים על פני הקלט/הפלט (לא ההיפוטוזה) גם מפחיתים את האובדן על ידי צמצום ההשתקפות במשטחים אלה.

ש: האם מנסרות זווית ישרה יכולות לשמש כ- Recrorefectors?

ת: כן, כאשר משתמשים בו עם קורות קלט מקבילות (מתנגשות) ומכוונות כך שהקרן עוברת שתי השתקפויות TIR. לדוגמה, פריזמה בזווית ישרה יכולה לשקף קרן לאחור בדרך המקורית שלה אם הקורה נכנסת לרגל אחת, משקפת את ההיפוטוזה ויוצאת מהרגל השנייה - זה יוצר סטיה של 180 מעלות. משתמשים בפריזמות רטרור -גופניות ב:

מגני לייזר: הפריזמה משקפת את קרן הלייזר חזרה למקור, ומאפשרת חישוב מרחק (מרחק = מהירות האור × זמן טיסה / 2).

בטיחות בדרכים: סמנים רפלקטיביים בכבישים משתמשים בפריזמות זווית ימנית קטנה כדי לשקף פנסי רכב חזרה לנהג, ומשפרים את הראות.