Vidrio Zerodur o ULE: ¿Cuál es la primera opción en óptica de precisión?

En el moderno campo de la óptica de precisión, la selección de materiales de baja dilatación térmica es especialmente crítica, como ocurre con las lentes de los grandes telescopios ópticos y los componentes ópticos de los giroscopios láser. Tanto el Zerodur como el vidrio ULE son famosos por sus coeficientes de dilatación térmica extremadamente bajos. Entonces, ¿cómo elegir qué material utilizar como primera opción para su proyecto? Hoy voy a compararlos desde múltiples dimensiones para ayudarle a elegir el material adecuado con mayor claridad.

Fondo material

Zerodur
El vidrio Zerodur es un material desarrollado por Schott con un coeficiente de dilatación térmica cercano a 0. Tiene una gran uniformidad de material y puede proporcionar 6 niveles de dilatación térmica diferentes. Admite el mecanizado de alta precisión y tiene una amplia gama de aplicaciones.

Vidrio ULE
La serie de vidrios ULE (Ultra Low Expansion) ha sido desarrollada por Corning. Su coeficiente de dilatación térmica es incluso inferior al del Zerodur, y su temperatura máxima de funcionamiento puede alcanzar los 800C°. Al mismo tiempo, el ULE tiene una densidad extremadamente baja, muy adecuada para el diseño ligero.

Comparación del rendimiento térmico

característica	Zerodur	Vidrio ULE
Coeficiente de dilatación térmica (CTE)	0 ± 0,02×10-⁶/K (Clase 0)	0.00 ± 0.03×10-⁶/°C
Temperatura máxima de funcionamiento	600°C	800°C
Conductividad térmica	1,46 W/(m-K)	1,31 W/(m-K)
Analice
El CET del Zerodur se aproxima al cero absoluto a una temperatura determinada, pero el ULE tiene un rango de CET más amplio y una mayor estabilidad térmica. La tolerancia a altas temperaturas del ULE es adecuada para entornos agresivos como la litografía de semiconductores (como EUV).

Propiedades mecánicas y ópticas

Parámetro	Zerodur	Vidrio ULE
Densidad	2,53 g/cm³	2,21 g/cm³
Uniformidad óptica	±5 × 10-⁷	±1 × 10-⁶
Resistencia a la flexión	~40 MPa	~30 MPa
Analice
En términos de densidad del material, el ULE es más ligero que el Zerodur (13%), lo que resulta más adecuado para aplicaciones de reducción de peso (como cargas útiles espaciales). En cuanto a la resistencia a la flexión, el Zerodur tiene mejor tolerancia para el mecanizado de precisión. En cuanto a su uniformidad óptica, la del Zerodur es significativamente mejor que la del ULE, lo que resulta adecuado para aplicaciones sensibles a la distorsión del frente de onda, como los interferómetros láser.

Aplicación

Zerodur	Vidrio ULE
Espejos, soportes y componentes de giroscopios láser	Espejo óptico astronómico
Interferómetros, mesas ópticas y sistemas de medición de longitudes	Espejo de radiación de máquina litográfica
Componentes ópticos del espectrómetro	Espejo de telescopio espacial en blanco
Componentes y soportes de fibra óptica	Resonador de reloj atómico
Elementos ópticos para sondas espaciales (por ejemplo, sondas de cometas)	Plataforma óptica de precisión
Espejo primario del gran telescopio terrestre	Componentes del telémetro láser

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