在现代精密光学领域,选择低热膨胀材料尤为重要,例如大型光学望远镜的镜片和激光陀螺仪的光学元件。Zerodur 或 ULE 玻璃都以极低的热膨胀系数而闻名。那么,如何选择哪种材料作为项目的首选材料呢?今天,我将从多个维度对它们进行比较,帮助您更清晰地选择合适的材料。
材料背景
热性能比较
特质 | Zerodur | ULE 玻璃 |
热膨胀系数 (CTE) | 0 ± 0.02×10-⁶/K(0 级) | 0.00 ± 0.03×10-⁶/°C |
最高工作温度 | 600°C | 800°C |
导热性 | 1.46 W/(m-K) | 1.31 W/(m-K) |
分析 | ||
Zerodur 的 CTE 在特定温度下接近绝对零度,但 ULE 的 CTE 范围更广,热稳定性更好。ULE 的高温耐受性适用于半导体光刻(如 EUV)等恶劣环境。 |
机械和光学特性
参数 | Zerodur | ULE 玻璃 |
密度 | 2.53 克/立方厘米 | 2.21 克/立方厘米 |
光学均匀性 | ±5 × 10-⁷ | ±1 × 10-⁶ |
弯曲强度 | ~40 兆帕 | ~30 兆帕 |
分析 | ||
就材料密度而言,ULE 比 Zerodur(13%)更轻,更适合减重应用(如太空有效载荷)。就弯曲强度而言,Zerodur 在精密加工方面具有更好的公差。 在光学均匀性方面,Zerodur 的光学均匀性明显优于 ULE,适合激光干涉仪等对波前畸变敏感的应用。 |
应用
Zerodur | ULE 玻璃 |
激光陀螺仪反射镜、支架和组件 | 天文光学镜 |
干涉仪、光学工作台和长度测量系统 | 光刻机辐射镜 |
光谱仪光学元件 | 太空望远镜镜面空白 |
光纤元件和支架 | 原子钟谐振器 |
用于空间探测器(如彗星探测器)的光学元件 | 精密光学平台 |
大型地面望远镜主镜 | 激光测距仪组件 |
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