Proceso de fabricación y flujo de trabajo del vidrio óptico HWB
La producción de vidrio óptico HWB es una secuencia altamente precisa y controlada de operaciones diseñadas para lograr propiedades ópticas específicas, tales como índice de refracción, número de Abbe y alta transmitancia. Todo el proceso puede dividirse en las siguientes etapas clave:
- Dosificación y preparación de materias primas
- Proceso: Materiales primos de ultra alta pureza (por ejemplo, dióxido de silicio, óxido de boro, carbonato de bario y varios otros óxidos y dopantes) se pesan con precisión según la fórmula química exclusiva del vidrio HWB.
- Finalidad: Garantizar que el vidrio final tenga la composición química exacta requerida para sus propiedades ópticas y físicas deseadas. La mezcla se denomina "carga".
- Proceso: La mezcla se alimenta en un horno de alta temperatura. Para vidrios ópticos de alta calidad como HWB, el crisol o tanque de fusión suele estar revestido con platino o materiales inertes similares para evitar la contaminación proveniente de las paredes del horno.
- Condiciones: La fusión ocurre a temperaturas extremas, típicamente entre 1300 °C y 1600 °C, dependiendo de la composición.
- Refinado y Homogeneización
- Refinado (Desgasificación): El vidrio fundido se mantiene a alta temperatura para permitir que las burbujas de gas (semillas) suban a la superficie y escapen. También pueden utilizarse agentes químicos desgasificantes para ayudar a disolver y eliminar estas burbujas.
- Homogeneización: La masa fundida se agita vigorosamente mediante un agitador de platino para eliminar cualquier estría o cordón (variaciones locales en la composición). Este paso es fundamental para lograr la alta homogeneidad óptica requerida en lentes de precisión.
- Proceso: La masa fundida homogénea y libre de burbujas luego se moldea en una forma utilizable. Los métodos comunes de conformado incluyen:
- Moldeo: Verter el material fundido en moldes precalentados para formar placas de lentes, prismas o bloques en bruto.
- Fundición: Colado en grandes bloques que posteriormente se cortan en piezas más pequeñas.
- Laminación continua: Para producir láminas grandes de vidrio.
- Proceso: El vidrio formado se transfiere a un horno especial llamado horno de recocido. Aquí, se calienta hasta una temperatura precisa por debajo de su punto de fusión y luego se enfría muy lentamente según un perfil tiempo-temperatura estrictamente controlado.
- Objetivo: Aliviar las tensiones internas generadas durante la formación y el enfriamiento. Las tensiones no aliviadas pueden causar birrefringencia y hacer que el vidrio sea propenso a fracturarse, lo que lo vuelve inútil para aplicaciones ópticas.
- Trabajo en frío / Mecanizado de precisión
- Esto generalmente lo realizan los fabricantes de componentes ópticos que compran las placas de vidrio recocidas. El proceso implica:
- Corte: Cortar bloques grandes en tamaños más pequeños y manejables.
- Rectificado: Usar ruedas impregnadas con diamante para dar forma al vidrio con la curvatura y dimensiones requeridas (generación).
- Lapeado y pulido: usar progresivamente abrasivos más finos y finalmente una suspensión pulidora (por ejemplo, óxido de cerio) sobre una almohadilla de pulido para lograr una superficie de calidad óptica con suavidad a nivel nanométrico y daño subsuperficial mínimo.
- Proceso: tras el pulido, a menudo se aplican recubrimientos ópticos (como recubrimientos antirreflectantes) sobre las superficies mediante técnicas como la deposición física de vapor (PVD) o el pulverizado catódico (sputtering).
- Objetivo: mejorar la transmisión de luz y reducir los reflejos, mejorando así el rendimiento general del elemento óptico.
- Control de calidad e inspección
- Este es un componente integral de todo el proceso. Los parámetros clave que se verifican incluyen:
- Propiedades ópticas: índice de refracción (nd) y número de Abbe ( ν d).
- Calidad interna: homogeneidad, presencia de burbujas e inclusiones.
- Esfuerzo: nivel de tensión interna residual, medido con un pol
Ventajas del HWB O ptica G. El ¿ Qué haces?
Las principales ventajas del vidrio óptico HWB derivan de su composición química cuidadosamente diseñada, que normalmente ofrece un equilibrio entre las siguientes propiedades:
- Excelente transparencia y alta transmitancia
- Presenta una transmitancia luminosa muy alta en un amplio rango espectral, desde el visible hasta el infrarrojo cercano (o longitudes de onda específicamente diseñadas), minimizando la pérdida de luz dentro del sistema óptico.
- Buena estabilidad ambiental
- Este vidrio suele tener una alta resistencia a factores ambientales como la humedad, las manchas y los productos químicos leves. Esto garantiza una durabilidad y fiabilidad a largo plazo de los componentes ópticos sin una degradación significativa del rendimiento.
- A menudo demuestra una fuerte resistencia a la corrosión y a la intemperie, protegiendo la superficie del vidrio frente a ataques de agua, ácidos o álcalis, lo que ayuda a mantener la calidad superficial y la claridad óptica.
- Mediante procesos de fabricación precisos y recocido controlado, el vidrio HWB puede alcanzar niveles muy bajos de tensión interna, lo que resulta en una birrefringencia mínima. Esto es crítico para aplicaciones de alta precisión como la microscopía y la litografía, donde se utiliza luz polarizada.
- Buenas Propiedades Mecánicas y Tratabilidad
- Tiene suficiente dureza y resistencia para soportar las exigencias de la fabricación óptica, incluyendo corte, molienda y pulido, lo que permite moldearlo en lentes y prismas complejos con alta precisión.
Aplicaciones del HWB O ptica G. El ¿ Qué haces?
Debido a sus propiedades ventajosas, el vidrio óptico HWB se utiliza ampliamente en diversos campos industriales y de alta tecnología:
- Lentes de Imagen de Precisión
- Microscopía
- Lentes Fotográficos
- Instrumentos y Sensores Ópticos
-
Sistemas de láser
EN
