Wahl des richtigen Quarzglases für optische Anwendungen
Man könnte meinen, dass Quarzglas ein einfaches Material sei und es kaum einen Unterschied macht, welche Materialqualität verwendet wird. Wenn es allerdings um Leistung geht, gibt es Unterschiede. Wir als Quarzglasexperten möchten Ihnen helfen, die optimale Lösung für Ihr Produkt zu finden. Bei der Auswahl der am besten geeigneten Materialqualität können viele Faktoren einen Einfluss haben:
- Optische Homogenität
- Transmission und Absorption
- Gehalt an Blasen oder Einschlüssen
- Brechungsindex und Dispersion
- Restspannung / Spannungsdoppelbrechung
- Fluoreszenz
- Strahlenbeständigkeit und lichtinduzierte Defekte
- Kosten
Material Selection Guide
Als erste Orientierungshilfe bei der Auswahl der richtigen Quarzglasmaterialqualität von Heraeus dient die folgende Tabelle. Sie gibt Ihnen einige Hinweise, welche Materialqualitäten für welche Anwendungen und für welchen Wellenlängenbereich am besten geeignet sind. Weitere Informationen zu den Anwendungsbereichen sowie den Wellenlängenbereichen finden Sie weiter unten.
Materialqualitäten für optische Anwendungen
Materialqualität | Anwendung | Eigenschaften |
HOQ® 310 | Optische Elemente | Optisches Standardmaterial, höhere Viskosität |
Infrasil® 301 / Infrasil® 302 | IR-nahe Anwendungen | IR-Standardmaterial, höhere Viskosität, homogenisiert in Funktionsrichtung (302) oder in alle Richtungen (301) |
Nerasil® | Spiegelsubstrate, Strahlenkanäle, Küvetten | Hochabsorbierendes Quarzglas |
Spektrosil 2000 | UV- + VIS-Anwendungen | UV-Standardmaterial, verbesserte Beständigkeit gegen UV-Schäden |
Suprasil® 1 / Suprasil® 2 ArF/KrF | Eximer-Sorten | Beste Beständigkeit gegen UV-Licht (Excimer-Laser) |
Suprasil® 1 / Suprasil® 2A | UV-Anwendungen | Verbesserte UV-Stabilität, homogenisiert in funktionaler Richtung (2A) oder in alle Richtungen (1) |
Suprasil® 2B | UV- + VIS-Anwendungen | UV-Standardmaterial |
Suprasil® 300 | IR-Anwendungen | Äußerst geringer OH-Gehalt, synthetische Basisqualität für IR |
Suprasil® 3001 / Suprasil® 3002 | Alle IR-Anwendungen, z.B. IR-Laser, Lasermaterialbearbeitung, IR-Anwendungen mit geringer Absorption | Extrem niedriger OH-Gehalt, homogenisiert in Funktionsrichtung (3002) oder in alle Richtungen (3001) |
Suprasil® 311 / Suprasil® 312 | UV + VIS Anwendungen | UV-Standardmaterial, synthetische Qualität, homogenisiert in Funktionsrichtung (312) oder in alle Richtungen (311) |
Suprasil® 313 | Laserabschirmung, Optik aus Quarzglas mit Standardspezifikationen | Kostengünstige synthetische Standard-Qualität |
Suprasil® UVL | UV-Anwendungen | Widerstandsfähigkeit gegen UV-Licht |
Sensorik/Bildgebung
UV
VIS
NIR
Anwendung Wellenlänge
160 – 280 nm 280 – 400 nm
380 – 780 nm
780 – 3600 nm
HOQ® 310
- +
+
+
Infrasil® 301
- +
+
+
Infrasil® 302
- +
+
+
Spectrosil® 2000
+ +
+
0
Suprasil® 1
+ +
+
0
Suprasil® 2 Qualitätsklasse A
+ +
+
0
Suprasil® 2 Qualitätsklasse B
+ +
+
0
Suprasil® 1 ARF / KRF
+ +
+
0
Suprasil® 2 ARF / KRF
+ +
+
0
Suprasil® UVL
+ +
+
0
Suprasil® 300
0 +
+
+
Suprasil® 3002
0 +
+
+
Suprasil® 3001
0 +
+
+
Suprasil® 311
+ +
+
0
Suprasil® 312
+ +
+
0
Suprasil® 313
+ +
+
0
Leistungsübertragung
UV
VIS
NIR
Anwendung Wellenlänge
160 – 280 nm 280 – 400 nm
380 – 780 nm
780 – 3600 nm
HOQ® 310
- 0
+
+
Infrasil® 301
- 0
+
+
Infrasil® 302
- 0
+
+
Spectrosil® 2000
0 0
+
0
Suprasil® 1
0 0
+
0
Suprasil® 2 Qualitätsklasse A
0 0
+
0
Suprasil® 2 Qualitätsklasse B
0 0
+
0
Suprasil® 1 ARF / KRF
+ +
+
0
Suprasil® 2 ARF / KRF
+ +
+
0
Suprasil® UVL
+ +
+
0
Suprasil® 300
- -
+
+
Suprasil® 3002
- -
+
+
Suprasil® 3001
- -
+
+
Suprasil® 311
0 0
+
0
Suprasil® 312
0 0
+
0
Suprasil® 313
0 0
+
0
Einsatz mit Strahlenbelastung
UV
VIS
NIR
Anwendung Wellenlänge
160 – 280 nm 280 – 400 nm
380 – 780 nm
780 – 3600 nm
HOQ® 310
- -
-
-
Infrasil® 301
- -
-
-
Infrasil® 302
- -
-
-
Spectrosil® 2000
0 0
+
0
Suprasil® 1
0 0
+
0
Suprasil® 2 Qualitätsklasse A
0 0
+
0
Suprasil® 2 Qualitätsklasse B
0 0
+
0
Suprasil® 1 ARF / KRF
+ +
+
0
Suprasil® 2 ARF / KRF
+ +
+
0
Suprasil® UVL
+ +
+
0
Suprasil® 300
- -
+
+
Suprasil® 3002
- -
+
+
Suprasil® 3001
- -
+
+
Suprasil® 311
0 0
+
0
Suprasil® 312
0 0
+
0
Suprasil® 313
0 0
+
0
Anwendungsbereiche
Da optische Anwendungen sehr vielfältig sind, haben wir die Anwendungen in drei relativ breite Bereiche eingeteilt, um eine einfachere Auswahl zu ermöglichen.
Anwendungswellenlänge
Um die richtige Materialqualität für Ihre Anwendung zu wählen, ist es wichtig zu wissen, in welchem Wellenlängenbereich Ihre Anwendung liegt.
Ultraviolettes Spektrum
Der Fokus Ihrer Anwendung liegt auf dem Wellenlängenbereich von
180 – 400 nm:
- Vakuum-UV-Bereich (VUV): < 190 nm
- Tiefer UV-Bereich (DUV): 190 - 280 nm
- UV-Bereich: 280 - 400 nm
Die wichtigsten optischen Eigenschaften für diesen Wellenlängenbereich sind hohe Transmission, ausgezeichnete Reinheit, keine Fluoreszenz sowie hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen UV- oder eine andere hochenergetische Strahlung. Typische Anwendungsbereiche im UV-Wellenlängenbereich umfassen: Mikrolithografie, Spektroskopie, Laserfusionsprojekte und andere Anwendungen, bei denen eine Bestrahlung durch Excimerlaser oder UV-Lampen erfolgt.
- Prismen, Linsen und Strahlteiler
Die kritischsten optischen Elemente sind in der Regel Prismen, Linsen und Strahlteiler. Die Qualität dieser Komponenten trägt wesentlich zur Leistungsfähigkeit des gesamten optischen Systems bei. Der Lichtweg unterschiedlicher Strahlen im Material bei derartigen optischen Elementen kann unterschiedlich lang sein. Insbesondere bei den größeren optischen Komponenten können diese Strahlen lokal variierende Brechungsindizes aufweisen. Daher ist wichtig, dass in keiner Ausbreitungsrichtung eine optische Verzerrung auftritt. Ein isotropes optisches Material mit einer homogenen Brechungsindexverteilung ist erforderlich. Heraeus Conamic verfügt über ein einzigartiges Verfahren, um echte 3D-Materialien mit herausragenden optischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.
→ Weitere Informationen über 3D-MaterialienEmpfohlene Materialien:
Aufgrund ihrer 3D-Homogenität (gekennzeichnet durch +, ++, +++) empfehlen wir die folgenden Materialien. Um die Auswahl zu erleichtern haben wir zusätzliche Informationen angegeben. Aber natürlich können Sie sich auch jederzeit an unsere Experten wenden.- Suprasil 311 (3D:+++)
- Suprasil 3301 (höchste VUV-Transmission, 3D:+++)
- Suprasil 1 (gute Strahlungshärte, niedrige Fluoreszenz, 3D:++)
- Suprasil 1 ArF/KrF (höchste Strahlungshärte, niedrigste Fluoreszenz, 3D:++)
- Fenster, Filter, Polarisatoren und Lichtleiter
Optische Komponenten wie Fenster, Filter, Polarisatoren oder Lichtleiter erfordern eine Lichtdurchlässigkeit in Funktionsrichtung mit nur minimalsten Verzerrungen. Optische Komponenten (meist Plano-Plano) aus Quarzglas besitzen eine ausgezeichnete Homogenität und können für ein breites Anwendungsspektrum eingesetzt werden – nicht nur als Transmissionsfenster in rauen Umgebungen, sondern auch als Grundmaterial für optische Filter und Polarisatoren.
Empfohlene Materialien:
Aufgrund ihrer Homogenität in Funktionsrichtung (gekennzeichnet durch +, ++, +++) empfehlen wir die folgenden Materialien. Um die Auswahl zu erleichtern haben wir zusätzliche Informationen angegeben. Aber natürlich können Sie sich auch jederzeit an unsere Experten wenden.- Suprasil® 312 (Grundmaterial, Homogenität: +++)
- Suprasil® 3302 (verbesserte VUV-Transmission, Homogenität: +++)
- Suprasil® 2A (gute Strahlungshärte und niedrige Fluoreszenz, Homogenität: ++)
- Suprasil® 2 ArF/KrF (höchste Strahlungshärte und niedrigste Fluoreszenz, Homogenität: ++)
- Suprasil® 2B (gute Strahlungshärte und niedrige Fluoreszenz, Homogenität: +)
- Spectrosil 2000 (niedrige Fluoreszenz, Homogenität: +)
- Suprasil® UVL (höchste Strahlungshärte und niedrigste Fluoreszenz, Homogenität: +)
- Wafer, Substrate, Schutzglas und Spiegel
Bei Spiegeln, Wafern, Schutzglas und Substraten kommt alles auf die Oberfläche oder auf eine sehr dünne Materialschicht an. Bei diesen Anwendungen steht nicht die optische Homogenität im Vordergrund. Andere optische Parameter wie etwa eine hervorragende Transmission, ein sehr guter Wärmeausdehnungskoeffizient und andere mechanische, thermische und chemische Eigenschaften sind ggf. wichtiger.
Empfohlene Materialien:
- Spectrosil 2000 (gute Strahlungshärte)
- Suprasil® 313 (gute Homogenität, niedriger OH-Gehalt)
- Ungewöhnliche und spezielle optische Komponenten
Optische Komponenten werden zunehmend komplexer und unterscheiden sich deutlich von optischen Standardkomponenten vor einigen Jahrzehnten. Angesichts der Komplexität von Anwendungen in Industrie und Wissenschaft sind Spezifikationen sehr viel strenger. Bauteile können jede erdenkliche Form haben und Größen bis zu 1,5 m erreichen. Heraeus Conamic war an vielen Projekten beteiligt, in denen maßgeschneiderte optische Komponenten benötigt wurden. Unsere langjährige Kompetenz im Bereich der Forschung und Entwicklung versetzt uns in die Lage, Sie auch dann zu unterstützen, wenn es um ungewöhnliche und sehr spezielle optische Komponenten geht.
Bitte setzen Sie sich direkt mit uns in Verbindung, damit wir gemeinsam eine Lösung für Ihr Problem erarbeiten können.
Sichtbares Spektrum
Für Anwendungen im sichtbaren Wellenlängenbereich von 380 - 780 nm wird Quarzglas aufgrund seiner höheren absoluten Transmission im Vergleich zu anderen optischen Materialien und seiner extremen Strahlungshärte im Vergleich zu optischem Standardglas eingesetzt. In extremen Umgebungen mit z. B. hohen Temperaturen, chemischem Kontakt und hoher mechanischer Beanspruchung zeigt Quarzglas seine hervorragenden Eigenschaften.
- Prismen, Linsen und Strahlteiler
Die kritischsten optischen Elemente sind in der Regel Prismen, Linsen und Strahlteiler. Die Qualität dieser Komponenten trägt wesentlich zur Leistungsfähigkeit des gesamten optischen Systems bei. Der Lichtweg unterschiedlicher Strahlen im Material bei derartigen optischen Elementen kann unterschiedlich lang sein. Insbesondere bei den größeren optischen Komponenten können diese Strahlen lokal variierende Brechungsindizes aufweisen. Daher ist wichtig, dass in keiner Ausbreitungsrichtung eine optische Verzerrung auftritt. Ein isotropes optisches Material mit einer homogenen Brechungsindexverteilung ist erforderlich. Heraeus Conamic verfügt über ein einzigartiges Verfahren, um echte 3D-Materialien mit herausragenden optischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.
→ Weitere Informationen über 3D-MaterialienEmpfohlene Materialien:
Aufgrund ihrer 3D-Homogenität (gekennzeichnet durch +, ++, +++) empfehlen wir die folgenden Materialien. Um die Auswahl zu erleichtern haben wir zusätzliche Informationen angegeben. Aber natürlich können Sie sich auch jederzeit an unsere Experten wenden.- Suprasil® 311 (3D: +++)
- Suprasil® 3301 (höchste VUV-Transmission, 3D: +++)
- Suprasil® 1 (gute Strahlungshärte, niedrige Fluoreszenz, 3D: ++)
- Infrasil® 301 (natürliches Quarzglas, 3D:++)
- Fenster, Filter, Polarisatoren und Lichtleiter
Optische Komponenten wie Fenster, Filter, Polarisatoren oder Lichtleiter erfordern eine Lichtdurchlässigkeit in Funktionsrichtung mit nur minimalsten Verzerrungen. Optische Komponenten (meist Plano-Plano) aus Quarzglas besitzen eine ausgezeichnete Homogenität und können für ein breites Anwendungsspektrum eingesetzt werden – nicht nur als Transmissionsfenster in rauen Umgebungen, sondern auch als Grundmaterial für optische Filter und Polarisatoren.
Empfohlene Materialien:
Wir empfehlen die folgenden Materialien aufgrund ihrer Homogenität in funktioneller Hinsicht (gekennzeichnet durch +, ++, +++). Um die Auswahl zu erleichtern, geben wir zusätzliche Informationen an. Wenden Sie sich auf jeden Fall an unsere Experten.Empfohlene Materialien:
Aufgrund ihrer Homogenität in Funktionsrichtung (gekennzeichnet durch +, ++, +++) empfehlen wir die folgenden Materialien. Um die Auswahl zu erleichtern haben wir zusätzliche Informationen angegeben. Aber natürlich können Sie sich auch jederzeit an unsere Experten wenden.- Suprasil® 312 (Grundmaterial, Homogenität: +++)
- Suprasil® 3302 (verbesserte VUV-Transmission, Homogenität: +++)
- Suprasil® 2A (gute Strahlungshärte und niedrige Fluoreszenz, Homogenität: ++)
- Suprasil® 2B (gute Strahlungshärte und niedrige Fluoreszenz, Homogenität: +)
- Spectrosil® 2000 (niedrige Fluoreszenz, Homogenität: +)
- Infrasil® 302 (natürliches Quarzglas, Homogenität: ++) → Datenblatt
- HOQ® 310 (natürliches Quarzglas, Homogenität: +)
- Wafer, Substrate, Schutzglas und Spiegel
Bei Spiegeln, Wafern, Schutzglas und Substraten kommt alles auf die Oberfläche oder auf eine sehr dünne Materialschicht an. Bei diesen Anwendungen steht nicht die optische Homogenität im Vordergrund. Andere optische Parameter wie etwa eine hervorragende Transmission, ein sehr guter Wärmeausdehnungskoeffizient und andere mechanische, thermische und chemische Eigenschaften sind ggf. wichtiger.
Empfohlene Materialien:
- Spectrosil 2000 (gute Strahlungshärte)
- Suprasil® 313 (gute Homogenität, mittlerer OH-Gehalt)
- Suprasil® 300 (OH < 1 ppm, unterliegt der Ausfuhrkontrolle)
- HOQ® 310 (natürliches Quarzglas)
- Ungewöhnliche und spezielle optische Komponenten
Optische Komponenten werden zunehmend komplexer und unterscheiden sich deutlich von optischen Standardkomponenten vor einigen Jahrzehnten. Angesichts der Komplexität von Anwendungen in Industrie und Wissenschaft sind Spezifikationen sehr viel strenger. Bauteile können jede erdenkliche Form haben und Größen bis zu 1,5 m erreichen. Heraeus Conamic war an vielen Projekten beteiligt, in denen maßgeschneiderte optische Komponenten benötigt wurden. Unsere langjährige Kompetenz im Bereich der Forschung und Entwicklung versetzt uns in die Lage, Sie auch dann zu unterstützen, wenn es um ungewöhnliche und sehr spezielle optische Komponenten geht.
Bitte setzen Sie sich direkt mit uns in Verbindung, damit wir gemeinsam eine Lösung für Ihr Problem erarbeiten können.
- Nicht-transparente Optiken
Für manche optische Anwendungen eignen sich nicht-transparente Quarzgläser.
Eine typische nicht-transparente optische Komponente ist ein Absorber. Heraeus hat ein spezielles Quarzglas - Nerasil® - entwickelt, das gezielt dotiert ist, um über einen breiten Wellenlängenbereich zu absorbieren. Es erscheint schwarz und wird in Spektroskopieanwendungen oder als Spiegelsubstrate verwendet. Wenn es sehr dünn geschnitten wird, kann es als starker Dämpfer für hochintensive Strahlung verwendet werden.
Für weitere Informationen, wenden Sie sich bitte an unsere Experten.
Nah-Infrarotspektrum
Für Infrarotanwendungen im Wellenlängenbereich von 780 - 3600 nm spielt Absorption eine entscheidende Rolle.
Absorption ist die Hauptursache des thermischen Linseneffekts. Die optimale Leistung hängt vom Absorptionswert der jeweiligen Quarzglas Materialqualität ab. Metallische Verunreinigungen und OH-Moleküle sind Absorptionsquellen. Ein kurzes Video zur Erläuterung der Zusammenhänge finden Sie weiter unten.
Da der Preis von Quarzglas in der Regel mit zunehmender Reinheit steigt, ist es wirtschaftlich wichtig, die richtige Wahl zu treffen und nicht zu viele Spezifikationen vorzugeben. Wenn jedoch höchste Qualität benötigt wird, können wir auch in großen Größen liefern.
- Prismen, Linsen und Strahlteiler
Die kritischsten optischen Elemente sind in der Regel Prismen, Linsen und Strahlteiler. Die Qualität dieser Komponenten trägt wesentlich zur Leistungsfähigkeit des gesamten optischen Systems bei. Der Lichtweg unterschiedlicher Strahlen im Material bei derartigen optischen Elementen kann unterschiedlich lang sein. Insbesondere bei den größeren optischen Komponenten können diese Strahlen lokal variierende Brechungsindizes aufweisen. Daher ist wichtig, dass in keiner Ausbreitungsrichtung eine optische Verzerrung auftritt. Ein isotropes optisches Material mit einer homogenen Brechungsindexverteilung ist erforderlich. Heraeus Conamic verfügt über ein einzigartiges Verfahren, um echte 3D-Materialien mit herausragenden optischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen.
→ Weitere Informationen über 3D-MaterialienEmpfohlene Materialien:
Aufgrund ihrer 3D-Homogenität (gekennzeichnet durch +, ++, +++) empfehlen wir die folgenden Materialien. Um die Auswahl zu erleichtern haben wir zusätzliche Informationen angegeben. Aber natürlich können Sie sich auch jederzeit an unsere Experten wenden.- Suprasil® 3001 (OH < 1 ppm, geringste Absorption, 3D: ++)
- Suprasil® 311 (OH < 250 ppm, 3D: +++)
- Infrasil® 301 (natürliches Quarzglas, OH < 8 ppm, 3D: ++)
- Fenster, Filter, Polarisatoren und Lichtleiter
Optische Komponenten wie Fenster, Filter, Polarisatoren oder Lichtleiter erfordern eine Lichtdurchlässigkeit in Funktionsrichtung mit nur minimalsten Verzerrungen. Optische Komponenten (meist Plano-Plano) aus Quarzglas besitzen eine ausgezeichnete Homogenität und können für ein breites Anwendungsspektrum eingesetzt werden – nicht nur als Transmissionsfenster in rauen Umgebungen, sondern auch als Grundmaterial für optische Filter und Polarisatoren.
Empfohlene Materialien:
Aufgrund ihrer Homogenität in Funktionsrichtung (gekennzeichnet durch +, ++, +++) empfehlen wir die folgenden Materialien. Um die Auswahl zu erleichtern haben wir zusätzliche Informationen angegeben. Aber natürlich können Sie sich auch jederzeit an unsere Experten wenden.- Suprasil® 3002 (OH < 1 ppm, geringste Absorption, Homogenität: ++)
- Suprasil® 312 (OH < 250 ppm, Homogenität: +++)
- Infrasil® 302 (natürliches Quarzglas, OH < 8 ppm, Homogenität: ++)
- Wafer, Substrate, Schutzglas und Spiegel
Bei Spiegeln, Wafern, Schutzglas und Substraten kommt alles auf die Oberfläche oder auf eine sehr dünne Materialschicht an. Bei diesen Anwendungen steht nicht die optische Homogenität im Vordergrund. Andere optische Parameter wie etwa eine hervorragende Transmission, ein sehr guter Wärmeausdehnungskoeffizient und andere mechanische, thermische und chemische Eigenschaften sind ggf. wichtiger.
Empfohlene Materialien:
- Suprasil® 300 (OH < 1 ppm, geringste Absorption)
- Suprasil® 313 (OH < 250 ppm, gute Homogenität)
- HOQ® 310 (natürliches Quarzglas, OH < 30 ppm)
- Ungewöhnliche und spezielle optische Komponenten
Optische Komponenten werden zunehmend komplexer und unterscheiden sich deutlich von optischen Standardkomponenten vor einigen Jahrzehnten. Angesichts der Komplexität von Anwendungen in Industrie und Wissenschaft sind Spezifikationen sehr viel strenger. Bauteile können jede erdenkliche Form haben und Größen bis zu 1,5 m erreichen. Heraeus Conamic war an vielen Projekten beteiligt, in denen maßgeschneiderte optische Komponenten benötigt wurden. Unsere langjährige Kompetenz im Bereich der Forschung und Entwicklung versetzt uns in die Lage, Sie auch dann zu unterstützen, wenn es um ungewöhnliche und sehr spezielle optische Komponenten geht.
Bitte setzen Sie sich direkt mit uns in Verbindung, damit wir gemeinsam eine Lösung für Ihr Problem erarbeiten können.
Nahinfrarotspektrum – Video
Downloads
Datenblatt: Quarzglas für die Optik – Daten und Eigenschaften
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Broschüre: Quarzglas für Anwendungen im nahen Infrarot
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Datenblatt: Suprasil® 313
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Datenblatt: Nerasil®
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Tools und Services
Bei der Auswahl der am besten geeigneten Quarzglasmaterialqualität ist die Transmission eine der wichtigsten Kriterien. Verwenden Sie hierfür gerne unseren Transmissionsrechner. Als zusätzlichen Service bieten wir Ihnen die Möglichkeit, unser Portfolio nach vorhandenen Artikelnummern zu durchsuchen.
