Уф-линзы из плавленого кварца завод

Когда слышишь про Уф-линзы из плавленого кварца завод, многие сразу представляют стерильные цеха с роботами — а на деле там до сих пор ручная доводка кромок кислотой бывает критична. Наш опыт с ООО Чанчунь Ютай Оптика показал: даже при автопарке станков ЧПУ, спекание заготовок в вакууме иногда дает микротрещины, если не отслеживать влажность сырья с Урала.

Технологические тонкости плавки кварца

Плавленый кварц — не просто расплав песка. Речь о синтезе SiO? с добавкой CeO? для УФ-пропускания, где даже 0.1% примеси Fe уже срежет прозрачность ниже 250 нм. Мы в Ютай сначала пытались экономить на многоступенчатой очистке — получили партию с градиентом показателя преломления по краям.

Вакуумные печи с графитовыми тиглями — классика, но при температуре выше 1750°C начинается диффузия углерода в расплав. Пришлось перейти на молибденовые контейнеры, хотя они дают риск окисления при сбросе давления. Здесь важен не столько паспорт оборудования, сколько опыт оператора: наш технолог по звуку выхлопа газа определяет момент коррекции температуры.

Интересно, что китайские коллеги из ООО Чанчунь Ютай Оптика используют лазерный мониторинг кипения расплава — метод, который мы переняли для контроля газовых включений. Но их же данные показывают: при толщине заготовки свыше 40 мм без прерывистого охлаждения не избежать внутренних напряжений.

Проблемы формовки УФ-линз

Фрезеровка пресс-форм — отдельная история. Для асферических Уф-линз из плавленого кварца мы используем алмазные резцы с подачей СОЖ, но если охлаждение слишком интенсивное — кварц покрывается сеткой микротрещин. Пришлось разрабатывать цикл ступенчатого отжига после черновой обработки.

Помню случай с заказом для биометрических сканеров: техзадание требовало чистоту поверхности 20-10. После полировки на pitch-полировальниках получили идеальную геометрию, но УФ-пропускание упало на 3% — оказалось, полировальная суспензия содержала органические стабилизаторы, поглощающие на 280 нм.

Сейчас для таких задач применяем коллоидный диоксид кремния в ультрачистой воде, но каждый раз тестируем новую партию реагентов на эталонных образцах. Кстати, в Ютай для медицинских УФ-линз используют дополнительную плазменную очистку — метод дорогой, но дает стабильное пропускание 92% на 190 нм.

Контроль качества: между теорией и практикой

Спектрофотометры — хорошо, но для серийных Уф-линз из плавленого кварца мы дополнительно ввели тест на УФ-старение: облучаем образцы ртутно-ксеноновыми лампами по 500 часов и замеряем деградацию. В первых партиях наблюдали помутнение из-за фотохимических процессов в поверхностном слое.

Интерферометры Zygo дают карту волнового фронта, но на практике для линз с D>150 мм приходится учитывать прогиб от собственного веса. Разработали кондукторы с воздушной подушкой — простое решение, которое сэкономило нам 12% брака.

Интересно, что в описании продукции ООО Чанчунь Ютай Оптика акцент на лазерные применения — это логично, ведь для эксимерных лазеров как раз важна стойкость к УФ-излучению. Мы же дополнительно проверяем линзы на термоудар: нагрев до 300°C с последующим погружением в жидкий азот — только после этого подтверждаем стабильность просветляющего покрытия.

Монтаж и эксплуатационные сложности

Крепление УФ-линз в оправах — отдельная головная боль. Инвар хорош до тех пор, пока не учитываешь разницу КТР с кварцем. При температурных циклах от -60°C до +200°C оптика может просто выпасть из крепления, если не предусмотреть компенсационные прокладки из фторопласта.

Для проекторов ультрафиолетовой литографии мы как-то делали линзы с конусной посадкой — казалось бы, стандартное решение. Но после 2000 циклов фокусировки появились задиры на посадочных поверхностях. Пришлось внедрить ионное имплантирование поверхности оправ — метод, позаимствованный у производителей медицинских эндоскопов.

В каталоге Чанчунь Ютай вижу схожие решения для лазерных систем — видимо, они тоже прошли через подобные проблемы. Хотя для цилиндрических линз у них используется другой тип креплений, возможно, более технологичный.

Экономика производства vs требования заказчиков

Себестоимость Уф-линз из плавленого кварца сильно зависит от геометрии: асферика дороже в 3-4 раза, но иногда проще сделать сферическую линзу с коррекционной пластиной. Для одного заказа по системам ночного видения мы как раз предлагали такой вариант — сэкономили клиенту 40%, сохранив параметры.

Сейчас многие требуют просветление под конкретный спектральный диапазон — например, только для 193 нм или 248 нм. Это увеличивает количество циклов напыления, но дает выигрыш в пропускании. Мы перешли на магнетронное распыление вместо испарительного — меньше нагрева, стабильнее слои.

Если смотреть на ассортимент ООО Чанчунь Ютай Оптика, там грамотно сочетают массовые продукты для потребительской электроники и штучные решения для оборонки. Мы тоже пошли по этому пути: стандартизировали 70% процессов, оставив гибкость для специальных заказов.

Перспективы и ограничения материала

Плавленый кварц — не панацея. Для УФ-С диапазона (ниже 200 нм) уже нужны фториды магния или кальция, хоть они и гигроскопичны. Но для большинства применений в медицине и биометрии кварц остается оптимальным — дешевле сапфира, стабильнее фторидов.

Сейчас экспериментируем с легированием кварца титаном — пытаемся сместить край пропускания вглубь УФ-спектра. Пока получается нестабильно: одна партия выдает 180 нм, следующая — уже 210 нм. Видимо, влияет режим охлаждения после плавки.

В целом, если говорить о заводском производстве Уф-линз из плавленого кварца, ключевое — это не оборудование, а накопленные технологические рецепты. Как показывает практика Ютай, даже при одинаковых станках разные партии могут иметь разброс параметров в 5-7% только из-за подготовки сырья. Наш опыт подтверждает: в этой отрасли до сих пор решающую роль играет человеческий фактор, а не автоматизация.