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I prismi di dispersione sono strumenti ottici che separano la luce bianca (o la luce laser policromatica) nelle sue lunghezze d'onda costituenti attraverso la rifrazione controllata, un processo consentito dall'indice di rifrazione dipendente dalla lunghezza d'onda dei materiali ottici (dispersione). A differenza dei reticoli di diffrazione, che producono più ordini spettrali sovrapposti (con conseguente luce diffusa e interferenze nel segnale), questi prismi generano un'unica uscita spettrale pulita, rendendoli ideali per applicazioni che richiedono un'elevata purezza spettrale. I nostri prismi di dispersione sono progettati utilizzando materiali ad alta dispersione (ad esempio, vetri di selce) per massimizzare la dispersione angolare, l'angolo tra due lunghezze d'onda (ad esempio, 400 nm viola e 700 nm rosso), con configurazioni ottimizzate per l'angolo di deviazione minimo. A questo angolo, la luce viaggia parallela alla base del prisma, riducendo al minimo la perdita di luce (riducendo le perdite di trasmissione a <2%) e garantendo una separazione spettrale coerente attraverso l'apertura chiara del prisma.
• Diversità di materiali : disponibile in Schott SF11 (un vetro flint con dispersione eccezionale, numero di Abbe ~36—molto inferiore rispetto ai vetri Crown come BK7, che hanno numeri di Abbe ~65—che lo rendono ideale per la spettroscopia visibile), F2 (un altro vetro flint con dispersione leggermente inferiore rispetto a SF11, adatto per applicazioni sensibili ai costi), silice fusa (elevata trasmissione UV, ideale per la spettroscopia UV fino a 185 nm) e CaF₂ (fluoruro di calcio, un materiale cristallino con trasmissione IR superiore). Ciascun materiale ha come target intervalli spettrali specifici: SF11 e F2 per 400-700 nm, silice fusa per 185-2100 nm e CaF₂ per 200 nm-8000 nm.
• Gamma dimensionale : dimensioni da 10 mm a 50 mm (modelli standard, perfetti per spettrometri portatili e strumenti su scala di laboratorio) con opzioni personalizzate fino a 300 mm (per sistemi di grande formato come gli spettrometri astronomici utilizzati negli osservatori). Tutti i modelli mantengono una tolleranza di ±0,25 mm in lunghezza, larghezza e altezza, garantendo la compatibilità con i supporti ottici standard.
• Qualità ottica : vanta una qualità della superficie 20-10 (grado standard, adatto per la maggior parte delle applicazioni di spettroscopia) e una distorsione del fronte d'onda <λ/4 (silice fusa, critica per applicazioni UV in cui gli errori del fronte d'onda degradano la risoluzione spettrale) o <λ/10 (CaF₂, ideale per la spettroscopia IR ad alta precisione). Queste specifiche riducono al minimo la dispersione della luce (luce diffusa <0,1% dell'intensità incidente) e garantiscono linee spettrali nitide e ben definite.
• Copertura della lunghezza d'onda : i modelli in silice fusa funzionano da 185 nm a 2100 nm (coprono le gamme UV, visibile e NIR, rendendoli versatili per il monitoraggio ambientale e l'analisi dei materiali), mentre CaF₂ si estende nel medio infrarosso fino a 8000 nm (utilizzato nella spettroscopia molecolare, dove le lunghezze d'onda del medio IR corrispondono alle modalità di vibrazione molecolare)
• Opzioni di rivestimento : i rivestimenti antiriflesso (AR) personalizzati per intervalli spettrali specifici riducono i riflessi superficiali a <0,5% per superficie. Ad esempio, i rivestimenti AR ottimizzati per i raggi UV sui prismi di silice fusa riducono al minimo le perdite nell'intervallo 185-400 nm, mentre i rivestimenti ottimizzati per gli IR sui prismi CaF₂ migliorano la trasmissione nell'intervallo 2.000-8.000 nm. Questi rivestimenti sono anche resistenti ai graffi (conformi agli standard MIL-C-675C), garantendo durata in ambienti di laboratorio ad uso frequente.
Questi prismi sono fondamentali per:
• Spettroscopia : abilitazione dell'analisi chimica nella ricerca sulla combustione (misurazione delle emissioni inquinanti dei bruciatori industriali) e nel monitoraggio ambientale (sistemi di monitoraggio continuo delle emissioni, CEMS, che tengono traccia dei livelli di SO₂, NOx e CO₂ negli scarichi delle centrali elettriche). Nel CEMS, i prismi di dispersione separano le linee di assorbimento dei gas target, consentendo misurazioni precise della concentrazione con limiti di rilevamento fino a 1 ppm.
• Sistemi laser : separazione delle armoniche nei laser ultraveloci (ad esempio, laser Ti:zaffiro che producono luce fondamentale a 800 nm e seconda armonica a 400 nm) e compensazione della dispersione della velocità di gruppo (GVD), un fenomeno in cui diverse lunghezze d'onda viaggiano a velocità diverse nei materiali ottici. Disperdendo e ricombinando le lunghezze d'onda, i prismi garantiscono che gli impulsi ultraveloci (scala dei femtosecondi) mantengano la loro forma, fondamentale per applicazioni come la microlavorazione laser.
• Strumentazione : alimentazione della calibrazione della lunghezza d'onda nelle telecamere ANPR (Automatic Number Plate Recognition) (garantendo un rilevamento coerente del colore per la lettura delle targhe) e rilevatori di radiazioni UV (utilizzati nei test sulle protezioni solari per misurare l'intensità UVB e UVA). Nei rilevatori UV, i prismi separano le lunghezze d'onda UV, consentendo una misurazione accurata dell'intensità di ciascun intervallo.
• Istruzione e ricerca : dimostrazione della dispersione della luce nei laboratori di fisica (ad esempio, il classico esperimento del prisma di Newton, in cui la luce bianca si divide in uno spettro arcobaleno) e avanzamento degli studi di ottica quantistica (ad esempio, manipolazione di singoli fotoni di lunghezze d'onda specifiche per l'informatica quantistica). Nella ricerca quantistica, i prismi ad alta dispersione consentono un filtraggio preciso della lunghezza d’onda, un passaggio fondamentale nella generazione di coppie di fotoni entangled.
D: In che modo la scelta dei materiali influisce sulla dispersione?
R: La scelta del materiale determina direttamente la dispersione, quantificata dal numero di Abbe (numeri di Abbe inferiori = dispersione maggiore). I vetri Flint come SF11 (numero Abbe ~36) forniscono una dispersione significativamente più elevata rispetto ai vetri a corona come BK7 (numero Abbe ~65). Ciò rende gli occhiali selce preferiti per la spettroscopia nel campo visibile, dove è necessaria una netta separazione spettrale per distinguere lunghezze d'onda ravvicinate (ad esempio, 589,0 nm e 589,6 nm, le due linee D del sodio). I vetri Crown, al contrario, sono migliori per le applicazioni in cui si desidera una bassa dispersione (ad esempio, sistemi di imaging).
D: I prismi di dispersione possono sostituire i reticoli di diffrazione?
R: Sì, nelle applicazioni in cui la luce diffusa e la purezza spettrale sono fondamentali. I reticoli di diffrazione producono più ordini spettrali (ad esempio, il primo, il secondo e il terzo ordine), che possono sovrapporsi e causare interferenze nel segnale, ad esempio nella spettroscopia Raman, dove i segnali Raman deboli possono essere mascherati da riflessioni del reticolo di ordine superiore. I prismi, tuttavia, generano un unico ordine spettrale, eliminando questo problema. I prismi hanno anche soglie di danno più elevate rispetto ai reticoli (che hanno superfici incise delicate), rendendoli adatti per laser ad alta potenza (ad esempio, laser industriali da 100 W+) dove i reticoli potrebbero degradarsi.
D: Qual è il vantaggio dei prismi CaF₂?
R: Il fluoruro di calcio (CaF₂) offre due vantaggi chiave: trasmissione superiore nelle gamme UV e IR e bassa birifrangenza (effetti di polarizzazione minimi). Nella gamma UV (200-400 nm), il CaF₂ trasmette >90% della luce, mentre la silice fusa trasmette circa l'80% a 200 nm. Nella gamma IR (2000-8000 nm), CaF₂ evita le bande di assorbimento che limitano altri materiali (ad esempio, la silice fusa assorbe fortemente al di sopra di 2100 nm). Queste proprietà rendono CaF₂ ideale per l'ispezione dei semiconduttori (rilevamento di difetti basato sui raggi UV su wafer di silicio) e per l'imaging termico (misurazione della temperatura basata su IR nei processi industriali).
