CVD-Diamant (Chemical Vapor Deposition) weist außergewöhnliche optische Eigenschaften auf, die ihn zu einem begehrten Material für eine Vielzahl von Anwendungen in Industrie, Wissenschaft und Verteidigung machen. Zu seinen optischen Merkmalen gehört eine hervorragende Durchlässigkeit in einem breiten Spektralbereich, der vom tiefen Ultraviolett bis zu Mikrowellenwellenlängen reicht. Außerdem besitzt er einen hohen Brechungsindex, einen niedrigen Absorptionskoeffizienten und eine bemerkenswerte Durchschlagsfestigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich CVD-Diamant ideal für den Einsatz in der Laseroptik, in Fenstern für Hochleistungslaser und für andere Anwendungen, die eine lange Lebensdauer und optische Klarheit erfordern. Im Folgenden werden die wichtigsten optischen Eigenschaften von CVD-Diamant im Detail erläutert.
Die wichtigsten Punkte werden erklärt:
-
Breite spektrale Durchlässigkeit
- CVD-Diamant hat das breiteste Spektralband aller bekannten Materialien, das sich von tiefes Ultraviolett (0,23 μm) zu ferninfrarot und in die millimeterwellen-Mikrowellenband .
- Dieser breite Transmissionsbereich macht es geeignet für Anwendungen, die optische Klarheit über mehrere Wellenlängen hinweg erfordern, wie z. B. Laseroptiken und Industriefenster.
- Es ist zum Beispiel besonders nützlich als Ausgangsfenster für CO₂-Laser die üblicherweise in der Automobilindustrie verwendet werden.
-
Hoher Brechungsindex
- Der Brechungsindex von CVD-Diamant beträgt 2.376 bei einer Wellenlänge von 10 μm .
- Ein hoher Brechungsindex trägt dazu bei, dass das Material Licht effektiv biegen kann, was in optischen Systemen, die eine präzise Lichtmanipulation erfordern, von Vorteil ist.
-
Niedriger Absorptionskoeffizient
- Der Absorptionskoeffizient von CVD-Diamant reicht von 0.03 bis 0,05 cm-¹ bei 20°C .
- Ein niedriger Absorptionskoeffizient weist auf einen minimalen Lichtverlust beim Durchgang durch das Material hin, was es für optische Anwendungen sehr effizient macht.
- Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft bei Hochleistungslasersystemen, bei denen der Energieverlust minimiert werden muss.
-
Mikrowellenkonduktivität und Verlusttangente
- CVD-Diamant hat eine mikrowellen-Durchlässigkeit von 5,7 und eine verlusttangentenwinkel von 2×10-⁵ bei 145 GHz .
- Diese Eigenschaften machen es zu einem ausgezeichneten Material für Mikrowellen- und Hochfrequenzanwendungen, bei denen ein geringer Signalverlust und eine hohe dielektrische Leistung entscheidend sind.
-
Dielektrische Festigkeit
- Die Durchschlagsfestigkeit von CVD-Diamant beträgt 1×10⁷ V/cm was außergewöhnlich hoch ist.
- Diese Eigenschaft sorgt dafür, dass das Material hohen elektrischen Feldern standhalten kann, ohne zusammenzubrechen, so dass es sich für den Einsatz in optischen und elektronischen Hochspannungssystemen eignet.
-
Brillanz und Glanz
- CVD-Diamanten weisen auf intensive Brillanz und Funkeln ähnlich wie bei natürlichen Diamanten.
- Diese optische Eigenschaft ist auf ihren hohen Brechungsindex und die hervorragende Lichtstreuung zurückzuführen, wodurch sie optisch nicht von natürlichen Diamanten zu unterscheiden sind.
-
Langlebigkeit und Härte
- Mit einer Härte von 8.500 kgf/mm² und einer Bewertung nach der Mohs-Skala von 10 cVD-Diamant ist eines der härtesten bekannten Materialien.
- Diese Haltbarkeit gewährleistet, dass die optischen Eigenschaften auch unter extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen oder mechanischer Belastung stabil bleiben.
-
Anwendungen in der Laseroptik
- CVD-Diamant ist ein ideales Material für die Laseroptik, insbesondere als austrittsfenster für CO₂-Laser .
- Seine Fähigkeit, hohen Leistungen standzuhalten und die optische Klarheit beizubehalten, macht es für industrielle Laserschneid- und Schweißanwendungen unverzichtbar.
-
Potenzial für Siliziumeinschlüsse
- Während des CVD-Prozesses, siliziumeinschlüsse kann manchmal durch das Ätzen von Siliziumdioxid-Fenstern in der Wachstumskammer in den Diamanten eingebracht werden.
- Diese Einschlüsse können zwar die optischen Eigenschaften geringfügig beeinträchtigen, sind aber im Allgemeinen minimal und wirken sich nicht wesentlich auf die Gesamtleistung des Materials aus.
-
Vergleich mit natürlichen Diamanten
- CVD-Diamanten haben die gleichen innere Struktur, chemische Zusammensetzung und optische Eigenschaften als natürliche Diamanten.
- Dies macht sie zu einer kostengünstigen und nachhaltigen Alternative für Anwendungen, die die optischen und mechanischen Eigenschaften von Naturdiamanten erfordern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die optischen Eigenschaften von CVD-Diamant ihn zu einem vielseitigen und leistungsstarken Material für eine breite Palette von Anwendungen machen. Seine breite spektrale Durchlässigkeit, sein hoher Brechungsindex, sein niedriger Absorptionskoeffizient und seine außergewöhnliche Haltbarkeit machen ihn ideal für den Einsatz in der Laseroptik, in Mikrowellensystemen und in Industriefenstern. Diese Eigenschaften in Verbindung mit seiner Kosteneffizienz und Nachhaltigkeit machen CVD-Diamant zu einem führenden Material sowohl in der Wissenschaft als auch in der Industrie.
Zusammenfassende Tabelle:
| Eigentum | Wert/Bereich | Anmeldung |
|---|---|---|
| Spektraler Transmissionsgrad | 0.23 μm (UV) bis Mikrowellenbereich | Laseroptiken, Industriefenster |
| Brechungsindex | 2.376 bei 10 μm | Optische Systeme, die eine präzise Lichtmanipulation erfordern |
| Absorptionskoeffizient | 0.03-0,05 cm-¹ bei 20°C | Hochleistungs-Lasersysteme |
| Mikrowellen-Durchlässigkeit | 5.7 bei 145 GHz | Mikrowellen- und RF-Anwendungen |
| Dielektrische Festigkeit | 1×10⁷ V/cm | Optische und elektronische Hochspannungssysteme |
| Härte | 8.500 kgf/mm² (Mohs 10) | Dauerhafte Anwendungen unter extremen Bedingungen |
| Brillanz und Glanz | Ähnlich wie bei natürlichen Diamanten | Optisch nicht von natürlichen Diamanten zu unterscheiden |
| Anwendungen | CO₂-Laseraustrittsfenster, Industrieoptik | Laserschneiden, -schweißen und optische Hochleistungssysteme |
Sind Sie daran interessiert, die optischen Eigenschaften von CVD-Diamant für Ihre Anwendungen zu nutzen? Kontaktieren Sie uns heute um mehr zu erfahren!
