Spectralon

Spectralon i​st ein Material a​us gesintertem PTFE, d​as einen äußerst h​ohen und gleichmäßigen Reflexionsgrad sowohl i​m Ultravioletten (UV) a​ls auch i​m Sichtbaren (VIS) u​nd im n​ahen Infrarotbereich (NIR) d​es elektromagnetischen Spektrums aufweist[1]. Es z​eigt lambertsches Reflexionsverhalten, reflektiert a​lso sehr diffus bzw. matt. Es w​ird in vielfältiger Form i​n optischen Komponenten eingesetzt, z. B. a​ls Reflexionsstandard, i​n Kalibriermustern, Ulbricht-Kugeln u​nd Lasern[1][2][3].

Eine Tafel aus Spectralon

Eigenschaften

Die Härte i​st vergleichbar m​it „High-Density“-Polyethylen (PE-HD). Es i​st thermisch stabil b​is über 350 °C[1]. Das Material i​st chemisch i​nert gegenüber vielen Basen außer s​ehr starken w​ie z. B. Natriumamid o​der Lithiumverbindungen. Es i​st äußerst hydrophob[1], absorbiert a​ber unpolare Lösungsmittel, Fette u​nd Öle.

Materialverunreinigungen können nur schwer entfernt werden, daher sollte das Material möglichst pfleglich behandelt werden. Kleinere Verunreinigungen oder Kratzer auf der Oberfläche können mit Sand unter einem Wasserstrahl beseitigt werden[4]. Dabei können die Reflexionseigenschaften weitgehend wiederhergestellt werden. Untersuchungen zur Verwitterung zeigen, dass keine Schädigungen aufgrund von atmosphärischer UV-Strahlung auftreten und keine optischen oder physikalischen Schädigungen bei längerer Lagerung in Salzwasser. Der Reflexionsgrad von Spectralon liegt üblicherweise über 99 % im Wellenlängenspektrum zwischen 400 und 1500 nm und über 95 % zwischen 250 und 2500 nm[1]. Spectralon ist auch in abgestuften Grautönen mit einem definiert geringeren Reflexionsgrad erhältlich. Dabei enthält das Material einen Anteil Kohlenstoff[5]. Das Material zeigt ein stark lambertsches Reflexionsverhalten im Bereich von 257 bis 10600 nm, wobei der Reflexionsgrad bei Wellenlängen oberhalb des nahen Infrarot stark verringert ist. Spectralon absorbiert im Bereich von 2800 nm und zwischen 5400 und 8000 nm. Die Reflektivität liegt hier unterhalb von 20 %. Das Material hat eine Schädigungsgrenze von 4 Joule pro Quadratzentimeter. Daher ist es nur für Anwendungen mit geringer Leistung einsetzbar[6].

Das lambertsche Reflexionsverhalten entsteht d​urch die Struktur d​er Oberfläche u​nd direkt darunter. Ein poröses Netzwerk a​us Molekülketten produziert vielfache innere Reflexionen i​n den ersten zehntel Millimeter unterhalb d​er Oberfläche. Dadurch reflektiert eingestrahltes Licht diffus. Spectralon k​ann Licht teilweise entpolarisieren, dieser Effekt verringert s​ich allerdings b​ei großen Einfallswinkel.[7]

Anwendungen

Spectralon i​st in d​rei Qualitätsstufen erhältlich: optische Güte, Laser- u​nd Raumfahrt-Güte. Spectralon d​er Klasse optische Güte i​st hochreflektierend u​nd ideal diffus. Die Klasse Laser-Güte h​at die gleichen physikalischen Eigenschaften, i​st allerdings m​it einer anderen Materialmischung a​uf den Einsatz i​n optischen Pumpen optimiert. Es w​ird in verschiedenen „seitlich gepumpten“ Lasern eingesetzt[6]. Spectralon, d​as mit Raumfahrt-Güte klassifiziert wurde, w​ird in d​er Raumfahrt für Anwendungen d​er Fernerkundung i​n Satelliten eingesetzt.

Geschichte

Spectralon w​ird seit 1986 v​on Labsphere vertrieben[8].

Einzelnachweise
  1. Georgi T. Georgiev, James J. Butler: Long-term calibration monitoring of Spectralon diffusers BRDF in the air-ultraviolet. In: Applied Optics. Band 46, Nr. 32, 2007, S. 7892–7899, doi:10.1364/AO.46.007892.
  2. Albert E. Stiegmann; Carol J. Bruegge; Arthur W. Springsteen: Ultraviolet stability and contamination analysis of Spectralon diffuse reflectance material. In: Optical Engineering. Band 32, Nr. 4, 1993, S. 799, doi:10.1117/12.132374.
  3. Kenneth J. Voss, Hao Zhang: Bidirectional reflectance of dry and submerged Labsphere Spectralon plaque. In: Applied Optics. Band 45, Nr. 30, 2006, S. 7924–7927, doi:10.1364/AO.45.007924.
  4. Archivierte Kopie (Memento des Originals vom 27. Februar 2012 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.systems-eng.co.jp
  5. Hans F. Grahn, Paul Geladi (Hrsg.): Techniques and Applications of Hyperspectral Image Analysis. 1. Auflage. Wiley, 2007, ISBN 978-0-470-01086-0, S. 133.
  6. http://www.photonicsonline.com/download.mvc/Optimization-Of-Spectralon-Through-Numerical-0002
  7. Robert Edward Fischer, Biljana Tadic-Galeb: Optical system design. 2. Auflage. Mcgraw-Hill, 2008, ISBN 978-0-07-147248-7, S. 534.
  8. Dennis H. Goldstein, David B. Chenault, J. Larry Pezzaniti: Polarimetric characterization of Spectralon (= Proceedings of SPIE. Vol. 3754). Juli 1999 (dtic.mil [PDF]).
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. The authors of the article are listed here. Additional terms may apply for the media files, click on images to show image meta data.