Прямоугольные призмы из кремния Si
Изготавливаем прямоугольные оптические призмы из монокристаллического оптического кремния (Si) с углами 45°/90°/45° для MWIR-тепловизоров 3–5 мкм, ИК-спектрометрии и подложек лазерных зеркал. Точность углов до ±30″, плоскостность граней N = 3…5, чистота поверхности до S/D 40/20, диапазон пропускания 1,2–15 мкм, показатель n = 3,4223 при λ = 5 мкм. По чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Физические свойства кремния (Si)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Плотность | 2,33 г/см³ |
| Температура плавления | 1420 °C |
| Коэффициент теплопроводности | 162,3 Вт/(м·K) при 273 K |
| Коэффициент термического расширения | 4,15 × 10⁻⁶ /K |
| Твёрдость по Кнупу | 1150 |
| Удельная теплоёмкость | 703 Дж/(кг·K) |
| Диэлектрическая постоянная (f = 10 ГГц) | 13 |
| Модуль Юнга E | 131 ГПа |
| Модуль сдвига G | 79,9 ГПа |
| Модуль объёмной деформации K | 102 ГПа |
| Упругие коэффициенты | C11 = 167 МПа; C12 = 65 МПа; C44 = 80 МПа |
| Коэффициент Пуассона | 0,266 |
Оптические свойства кремния (Si)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диапазон пропускания | 1,2 – 15 мкм |
| Показатель преломления n | 3,4223 (λ = 5 мкм) |
| Потери на отражение | 51 % (λ = 5 мкм, 2 поверхности) |
| dn/dT | 160 × 10⁻⁶ /K |
| dn/dμ = 0 | 10,4 мкм |
| Коэффициент поглощения | 1 × 10⁻³ см⁻¹ (λ = 3 мкм) |
Химические свойства кремния (Si)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Растворимость в воде | Не растворим |
| Молекулярный вес | 28,09 |
| Класс | Кубический, структура алмаза |
Показатель преломления Si по длинам волн
| Длина волны, мкм | 1,40 | 1,50 | 1,66 | 1,82 |
|---|---|---|---|---|
| Показатель преломления | 3,49 | 3,48 | 3,47 | 3,46 |
| Длина волны, мкм | 2,05 | 2,50 | 3,50–5,00 | 6,00–25,00 |
| Показатель преломления | 3,45 | 3,44 | 3,43 | 3,42 |
Технические характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Материал | Si монокристаллический оптический (CZ — Чохральский или FZ — зонная плавка) |
| Тип призмы | Прямоугольная (right-angle, углы 45°/90°/45°) |
| Длина катета | До 100 мм (гипотенуза = катет × √2) |
| Удельное сопротивление | 5–40 Ом·см (стандарт); высокоомный — для применений в дальнем ИК |
| Точность углов | До ±30″ (стандарт); до ±5″ — по запросу |
| Угол пирамидальности | До 30″ (стандарт); до 5″ — по запросу |
| Плоскостность граней N | 3…5 (типовое); до N = 1 — по запросу (λ = 632,8 нм) |
| Местная ошибка формы dN | ≤ 1 (λ = 632,8 нм) |
| Чистота поверхности (S/D) | До 40/20 по MIL-PRF-13830B |
| Зеркальное покрытие на гипотенузе | Не требуется — TIR на 45° работает (n ≈ 3,42); по запросу — для иммерсионных применений |
| Просветляющее покрытие на катетных гранях | Обязательно — AR на 3–5 мкм MWIR; широкополосные покрытия по запросу |
Параметры в таблице — стандартные. Изготавливаем прямоугольные призмы из Si любых габаритов и допусков по чертежу или ТЗ заказчика, от 1 шт.
Изготовление
Для производства прямоугольных призм из кремния применяем технологию прецизионной обработки полупроводниковых кристаллов:
- распиловка слитка Si CZ или FZ под выбранное удельное сопротивление и тип проводимости, черновое выставление углов 45°/90°/45°;
- точная установка углов на угловом шаблоне или гониометрическом столе;
- шлифование трёх рабочих граней — двух катетных и гипотенузы;
- финишная полировка всех трёх граней до dN ≤ 1;
- контроль углов на автоколлиматоре с разрешением до 5″;
- контроль угла пирамидальности — отклонения ребра 90° от плоскости катетов;
- контроль плоскостности N и dN на интерферометре (λ = 632,8 нм);
- контроль чистоты поверхности по MIL-PRF-13830B (S/D);
- контроль коэффициента поглощения на 3 мкм;
- нанесение AR-покрытия на катетные грани (стандартно — 3–5 мкм MWIR); зеркальное покрытие на гипотенузу — по запросу.
Из оптического кремния изготавливаем призмы, линзы, плоскопараллельные пластины (окна) и подложки для лазерных зеркал. Кремний FZ выбирают там, где важно отсутствие кислородных полос поглощения 5,8 / 9,1 / 19,4 мкм; CZ — для большинства MWIR-применений.
Области применения
- Тепловизионные системы MWIR 3–5 мкм: оборачивающие узлы и поворотные элементы;
- Отклонение оптического пучка на 90° через TIR на гипотенузе — для портативных ИК-приборов (Si легче и дешевле Ge);
- ИК-спектрометрия и FTIR в диапазоне 1,2–7 мкм — расщепители оптического пути;
- Высокоомный Si — субмиллиметровая и THz-оптика 30–100 мкм;
- Подложки лазерных зеркал — высокая теплопроводность 162 Вт/(м·K) и низкая плотность 2,33 г/см³;
- МНПВО-призмы для ИК-спектроскопии в среднем ИК;
- Юстировочные узлы ИК-стендов и систем наведения.
Как купить
Изготавливаем прямоугольные призмы из Si по чертежу или ТЗ заказчика, от единичных образцов до серийных партий. Для расчёта пришлите длину катета, точность углов 45°/90°/45°, требования по плоскостности N, dN, чистоте S/D, типу материала (CZ / FZ, удельное сопротивление) и AR-покрытию на info@quartz-prom.ru или позвоните +7 (499) 703-06-40 — рассчитаем стоимость и сроки.
Часто задаваемые вопросы
Работает ли полное внутреннее отражение (TIR) на гипотенузе у Si?
Да, с большим запасом. Показатель преломления Si n ≈ 3,42, критический угол TIR — около 17°. При угле падения 45° TIR работает безусловно. Зеркальное покрытие на гипотенузу не требуется — кроме случаев иммерсионного контакта с другой средой.
Зачем кремнию AR-покрытие на катетных гранях?
За счёт высокого n ≈ 3,42 потери на отражение на двух гранях достигают 51 % на 5 мкм. Без AR-покрытия Si-призма даёт около половины проходящего излучения. Стандартное решение — AR-покрытие 3–5 мкм MWIR.
Чем отличается Si CZ от Si FZ?
CZ-кремний (Чохральский) содержит остаточный кислород — даёт полосы поглощения 5,8 / 9,1 / 19,4 мкм. FZ-кремний (зонная плавка) чище, эти полосы выражены слабо. Для критичных MWIR-применений выбирают FZ, для большинства задач достаточно CZ.
Где выгоднее Si по сравнению с Ge?
В MWIR-диапазоне 3–5 мкм. Si легче (2,33 vs 5,33 г/см³), дешевле, имеет вдвое выше теплопроводность и не теряет прозрачность при нагреве в отличие от Ge. Для LWIR 8–14 мкм нужен Ge.
Какая точность углов 45°/90°/45°?
Стандартная — до ±30″, по запросу — до ±5″ (контроль на автоколлиматоре). Угол пирамидальности — до 30″ стандартно, до 5″ по запросу.
Какой максимальный размер катета?
До 100 мм. Гипотенуза = катет × √2, то есть до ≈ 141 мм. Большие размеры — по согласованию.
От какого количества возможен заказ?
От 1 штуки. Серийные партии — по согласованному графику поставок.
В заявке указываете точные параметры, количество экземпляров и любые дополнительные требования, включая чертежи (если это необходимо).
Мы также согласовываем сроки изготовления и доставки.
Готовую продукцию мы отправляем вам с доставкой по Москве и другим регионам.
Вы получите уведомление о готовности и времени доставки.
Балаклавский проспект, 24, к. 1, оф. 1/1 Главный офис
