Il diamante CVD (Chemical Vapor Deposition) presenta proprietà ottiche eccezionali, che lo rendono un materiale altamente desiderabile per un'ampia gamma di applicazioni, dai settori industriali a quelli scientifici e della difesa.Le sue caratteristiche ottiche includono un'eccellente trasmittanza in un'ampia gamma spettrale, dall'ultravioletto profondo alle lunghezze d'onda delle microonde.Possiede inoltre un elevato indice di rifrazione, un basso coefficiente di assorbimento e una notevole rigidità dielettrica.Queste proprietà rendono il diamante CVD ideale per l'uso in ottiche laser, finestre per laser ad alta potenza e altre applicazioni che richiedono durata e chiarezza ottica.Di seguito vengono illustrate in dettaglio le principali proprietà ottiche del diamante CVD.
Punti chiave spiegati:
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Ampia trasmittanza spettrale
- Il diamante CVD ha la più ampia banda spettrale di qualsiasi altro materiale conosciuto, che si estende dall'ultravioletto profondo (0,23 μm) fino al ultravioletto profondo (0,23 μm) a infrarosso lontano e nella banda banda di microonde a onde millimetriche .
- Questo ampio intervallo di trasmittanza lo rende adatto alle applicazioni che richiedono chiarezza ottica su più lunghezze d'onda, come le ottiche laser e le finestre industriali.
- Per esempio, è particolarmente utile come finestra di uscita per laser CO₂ che sono comunemente utilizzati nelle applicazioni di taglio nel settore automobilistico.
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Elevato indice di rifrazione
- L'indice di rifrazione del diamante CVD è di 2,376 ad una lunghezza d'onda di 10 μm .
- Un indice di rifrazione elevato contribuisce alla capacità del materiale di piegare efficacemente la luce, a tutto vantaggio dei sistemi ottici che richiedono una manipolazione precisa della luce.
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Basso coefficiente di assorbimento
- Il coefficiente di assorbimento del diamante CVD varia da 0,03 a 0,05 cm-¹ a 20°C .
- Un basso coefficiente di assorbimento indica una perdita minima di luce nel passaggio attraverso il materiale, rendendolo altamente efficiente per le applicazioni ottiche.
- Questa proprietà è particolarmente vantaggiosa nei sistemi laser ad alta potenza, dove la perdita di energia deve essere ridotta al minimo.
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Permittività a microonde e tangente di perdita
- Il diamante CVD ha una permittività a microonde di 5,7 e un angolo di perdita tangente di 2×10-⁵ a 145 GHz .
- Queste proprietà lo rendono un materiale eccellente per le applicazioni a microonde e a radiofrequenza, dove la bassa perdita di segnale e le elevate prestazioni dielettriche sono fondamentali.
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Rigidità dielettrica
- La rigidità dielettrica del diamante CVD è 1×10⁷ V/cm , un valore eccezionalmente elevato.
- Questa proprietà fa sì che il materiale possa resistere a campi elettrici elevati senza rompersi, rendendolo adatto all'uso in sistemi ottici ed elettronici ad alta tensione.
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Brillantezza e scintillio
- I diamanti CVD presentano brillantezza e scintillio intensi simile a quella dei diamanti naturali.
- Questa proprietà ottica è dovuta all'elevato indice di rifrazione e all'eccellente dispersione della luce, che li rende visivamente indistinguibili dai diamanti naturali.
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Durata e durezza
- Con una durezza di 8.500 kgf/mm² e un grado di scala Mohs di 10 Il diamante CVD è uno dei materiali più duri conosciuti.
- Questa durabilità fa sì che le sue proprietà ottiche rimangano stabili anche in condizioni estreme, come le alte temperature o le sollecitazioni meccaniche.
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Applicazioni nell'ottica laser
- Il diamante CVD è un materiale ideale per l'ottica laser, in particolare come finestra di uscita per i laser CO₂. finestra di uscita per i laser CO₂. .
- La sua capacità di resistere a potenze elevate e di mantenere la chiarezza ottica lo rende indispensabile nelle applicazioni industriali di taglio e saldatura laser.
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Potenziale di inclusioni di silicio
- Durante il processo CVD, inclusioni di silicio possono talvolta essere introdotte nel diamante a causa dell'incisione delle finestre di silice nella camera di crescita.
- Sebbene queste inclusioni possano influenzare leggermente le proprietà ottiche, in genere sono minime e non hanno un impatto significativo sulle prestazioni complessive del materiale.
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Confronto con i diamanti naturali
- I diamanti CVD condividono la stessa struttura interna, composizione chimica e proprietà ottiche come i diamanti naturali.
- Ciò li rende un'alternativa economica e sostenibile per le applicazioni che richiedono le proprietà ottiche e meccaniche dei diamanti naturali.
In sintesi, le proprietà ottiche del diamante CVD lo rendono un materiale versatile e ad alte prestazioni per un'ampia gamma di applicazioni.L'ampia trasmittanza spettrale, l'elevato indice di rifrazione, il basso coefficiente di assorbimento e l'eccezionale durata lo rendono ideale per l'uso in ottiche laser, sistemi a microonde e finestre industriali.Queste proprietà, unite all'economicità e alla sostenibilità, fanno del diamante CVD un materiale di punta in ambito scientifico e industriale.
Tabella riassuntiva:
| Proprietà | Valore/intervallo | Applicazione |
|---|---|---|
| Trasmittanza spettrale | 0,23 μm (UV) fino alla banda delle microonde | Ottica laser, finestre industriali |
| Indice di rifrazione | 2,376 a 10 μm | Sistemi ottici che richiedono una precisa manipolazione della luce |
| Coefficiente di assorbimento | 0,03-0,05 cm-¹ a 20°C | Sistemi laser ad alta potenza |
| Permittività a microonde | 5,7 a 145 GHz | Applicazioni a microonde e RF |
| Forza dielettrica | 1×10⁷ V/cm | Sistemi ottici ed elettronici ad alta tensione |
| Durezza | 8.500 kgf/mm² (Mohs 10) | Applicazioni durevoli in condizioni estreme |
| Brillantezza e scintillio | Simile ai diamanti naturali | Visivamente indistinguibile dai diamanti naturali |
| Applicazioni | Finestre di uscita laser CO₂, ottica industriale | Taglio laser, saldatura e sistemi ottici ad alta potenza |
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