5 Cristalli di fluoruro chiave per l'ottica e i laser

I cristalli di fluoruro possiedono diverse caratteristiche chiave che li rendono così importanti per l'uso nell'ottica e nei laser: elevata trasparenza nell'intervallo IR, bassa dispersione e proprietà come la durezza delle radiazioni o la scintillazione. Queste proprietà favorevoli forniscono molte applicazioni nella generazione di laser, nella comunicazione ottica, nella spettroscopia e nell'imaging termico. Analizzeremo cinque cristalli di fluoruro cruciali che sono diventati indispensabili in questi campi e ognuno dei quali offre vantaggi a seconda dell'applicazione specifica.

1. Fluoruro di calcio (CaF₂)

Tra tutti i cristalli di fluoruro utilizzati nell'ottica e nei sistemi laser, il fluoruro di calcio è probabilmente il più versatile e diffuso. La sua ampia gamma di trasparenza, che va dagli UV agli IR, consiglia il fluoruro di calcio per una varietà di componenti ottici.

Il CaF₂ è ampiamente utilizzato in finestre, lenti, prismi e sbozzi ottici lucidati. Con una densità di 3,18 g/cm³, presenta un'ottima trasparenza tra 0,13 e 9 μm, in entrambe le regioni UV e IR. Questo cristallo è trasparente e incolore e resistente agli shock termici e ai danni da radiazioni, trovando quindi ampie applicazioni nei sistemi laser ad alta potenza. Il CaF₂ trova ampie applicazioni nella spettroscopia ultravioletta, nei sistemi laser ad alta potenza e nei componenti ottici a infrarossi, dove le proprietà di basso assorbimento minimizzano la perdita di segnale.

2. Fluoruro di magnesio (MgF₂)

Ilfluoruro di magnesio è uno dei materiali più apprezzati nell'ambito dei rivestimenti ottici grazie alla sua straordinaria trasparenza sia nello spettro UV che in quello visibile; trova impiego fondamentale nelle applicazioni antiriflesso e nei sistemi laser UV.

Il MgF₂ è disponibile in film sottili, rivestimenti ottici e in forma di cristallo. Ha una densità di 3,18 g/cm³ e fornisce una trasparenza da 0,12 a 7,5 μm, rendendolo ideale per le applicazioni in luce UV e visibile. Il materiale ha un aspetto leggermente giallastro ed è disponibile in cristalli singoli o film sottili. Con un'elevata purezza del ≥99,99%, il fluoruro di magnesio garantisce prestazioni ottiche di alto livello per le applicazioni più rigorose relative a lenti, finestre e strumentazione scientifica. Le sue proprietà includono la resistenza all'umidità e ai danni da radiazioni, che lo rendono ancora più adatto ai sistemi ottici ad alte prestazioni.

3. Fluoruro di litio (LiF)

Ilfluoruro di litio presenta una gamma di trasmissione molto ampia, dall'UV al medio IR; è particolarmente apprezzato per l'elevata chiarezza ottica e la resistenza ai laser in molte applicazioni.

La maggior parte del materiale in fluoruro di litio viene tagliato in finestre, prismi e lastre. La densità del materiale è di 2,64 g/cm³. È trasparente da 0,12 a 8,5 μm, comprese le regioni UV e IR. Il cristallo è incolore, trasparente e garantisce un'eccellente chiarezza delle ottiche. Il LiF può essere utilizzato in diverse applicazioni come spettrometri, rivelatori, laser e finestre a infrarossi. Il fluoruro di litio resiste bene all'esposizione di fotoni ad alta energia. Grazie alla sua elevata resistenza ai danni del laser e alla stabilità in condizioni ambientali difficili, il fluoruro di litio svolge un ruolo molto importante nella dosimetria della termoluminescenza per i dispositivi di misurazione delle radiazioni.

4. Fluoruro di bario (BaF₂)

Ilfluoruro di bario è indispensabile nella fisica delle alte energie e nel campo della rilevazione delle radiazioni, dove la sua resistenza a condizioni estreme è molto importante. La sua ampia gamma di trasparenza ne consente l'uso in applicazioni sia UV che IR.

Il fluoruro di bario è disponibile in cristalli, grezzi ottici e componenti personalizzati. Con una densità di 4,89 g/cm³, il BaF₂ offre una trasparenza da 0,15 a 14 μm, coprendo un'ampia gamma di infrarossi. È un cristallo incolore e trasparente, solitamente fornito in forma di cristallo singolo con elevata purezza (>99,99%). Il fluoruro di bario trova largo impiego nelle finestre e nelle lenti ottiche per sistemi ultravioletti e infrarossi. Grazie all'eccellente resistenza alle radiazioni e agli shock termici, è utile per scintillatori e rivelatori in sistemi di imaging avanzati. Le applicazioni del BaF₂ includono la ricerca sulla fusione laser e gli amplificatori laser ad alta potenza.

5. Fluoruro di stronzio (SrF₂)

Il fluoruro di stronzio è utile nella spettroscopia ad alta risoluzione e nei sistemi laser in cui sono richieste alta precisione e stabilità in un ampio intervallo di trasparenza. Trova inoltre applicazioni essenziali nelle sorgenti di luce VUV.

Il fluoruro di stronzio viene normalmente fornito sotto forma di cristalli singoli, finestre e prismi. Ha una densità di 4,05 g/cm³. La sua trasparenza varia da 0,11 a 8,5 μm, comprese le lunghezze d'onda UV e near-IR. È incolore e trasparente per un'elevata chiarezza ottica. SrF₂ è utilizzato in componenti ottici per laser, spettrometri e spettroscopia ad alta risoluzione, dove realizza prestazioni eccellenti. Viene utilizzato anche in componenti ottici di precisione e sorgenti di luce VUV grazie alla sua buona trasparenza nell'intervallo VUV ed è quindi diventato indispensabile per la ricerca avanzata.

Tabella riassuntiva dei principali cristalli di fluoruro nell'ottica e nei laser

Conclusione

I cristalli di fluoruri, come il fluoruro di calcio, il fluoruro di magnesio, il fluoruro di litio, il fluoruro di bario e il fluoruro di stronzio, sono tutti indispensabili per le attuali tecnologie ottiche e laser. Grazie a una speciale combinazione di trasparenza ottica, resistenza alle radiazioni e stabilità termica, sono importanti per lo sviluppo di vari sistemi avanzati sia per la ricerca che per le applicazioni industriali. Per ulteriori dispositivi ottici, consultare Stanford Advanced Materials (SAM).