ガラスセル、ブリュースターウィンドウ付き

GC251B

Empty UV Fused Silica Cell with
Brewster Windows, 1 Input

GC252B

Empty UV Fused Silica Cell with
Brewster Windows, 2 Inputs

Empty Fused Silica Glass Cells for Spectroscopy
Hermetically Sealed Windows at Brewster's Angle
High Transmission from 185 nm to 2.1 μm
Can Be Used at Pressures from 10^-7 Torr to 5 psi at 25 °C

Application Idea

The KF25C025 Ø1/4" compression fitting provides compatibility with KF25-flanged vacuum systems.

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概要
グラフ
用途
真空封止
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Inside Thorlabs: 科学実験用ガラスセルのブロー成形

Specifications
Item #	GC251B	GC252B
Path Length^a	100.0 ± 3.0 mm
Cell Outer Diameter	25.0 ± 0.2 mm
Cell Clear Aperture	> Ø20.0 mm
Pressure (at 25 °C)	< 10^-7 Torr to 5 psi
Fill Tube Length	99.5 mm	30.0 mm
Number of Fill Tubes	One	Two
Fill Tube Outer Diameter (Typical)	6.4 mm (0.25")
Window Angle	55.5° ± 1.0°
Window Item #	BW2502
Transmitted Wavefront Error	λ/10 @ 633 nm
Window & Cell Substrate	UV Fused Silica^b
UVFS Transmission (Click for Plot)
Diagram (Click to View)

ウィンドウを含まないセル中心部の長さ
リンクをクリックすると基板材料の詳細をご覧いただけます。

特長

光路長100 mmの分光用ガラスセル
- 両端にブリュースターウィンドウBW2502付き
- P偏光の反射損失はほぼゼロ
充填用にチューブが1本のタイプと、フロー用にチューブが2本のタイプをご用意
当社のフランジ-フレアレス管継手用アダプタKF25C025およびKF16C025との接続が可能
欠けや傷が生じにくい、UV溶融石英(UVFS)製のウィンドウ基板

185 nm～2.1 μmにおいて高い透過率

当社のブリュースターウィンドウ付き溶融石英セルは、185 nm～2.1 μmの波長域で高い透過率を有します。両端のブリュースターウィンドウBW2502は、633 nmにおけるブリュースタ角55.5°で気密接合されているため、p偏光成分はほぼゼロの反射損失で透過するのに対して、s偏光成分の透過は抑制されます。波長依存性と反射率についての詳細は「グラフ」タブをご覧ください。当社では、多様な分光用途にご利用いただけるように、様々なセルをご用意しています(下の表参照)。

セルには充填チューブが1本のタイプと2本のタイプがあります。充填チューブが1本のガラスセルGC251Bは、ガス試料の充填後に封止して計測に用いる場合に有用です。充填チューブが2本のガラスセルGC252Bは、ガス試料をフロースルーさせながら分析したい場合にも用いることができます。これらのセルにはバルブが付いていないため、ガスを封止するにはシステム内の他の場所にバルブを追加しなければなりません。

この充填用のチューブの外径は6.4 mm(1/4インチ)で、フランジ-フレアレス管継手用アダプタKF25C025およびKF16C025に取付けることができます。詳細は「真空封止」タブをご覧ください。右の動画でご覧いただけるように、セルの長さや直径、充填チューブの構成などについて、ご要望によりカスタム仕様のガラスセルを製造することも可能です。詳細は当社までお問い合わせください。

セルの両端のウィンドウはUV溶融石英(UVFS)製です。これは欠けや傷が生じにくい堅牢な材料で、185 nm～2.1 μmの波長域で高い透過率を有します。こちらのページでご紹介しているガラスセルは、10^-7 Torrの真空から34 kPa (5 psi)までの圧力範囲でお使いいただけます。製造後のセルは、超音波洗浄とメタノール洗浄を行ったのち、Contact™*ポリマーでコーティングしています。このコーティングは光学素子を傷や欠けから保護し、セルを使用する前に簡単にはがすことができます。セルは出荷する際に真空封止をしておりません。真空のセットアップに取付ける前に、メタノールで洗浄することをお勧めします。

取付けおよびヒータのオプション
こちらのガラスセルは当社の標準のV字型、キネマティックV字型、Ø38 mm(Ø1.5インチ)ポスト用V字型の各クランプマウントに取付け可能です。セルの外径とマウントの対応をご確認ください。ポスト取付け可能なバンドクランプVBC2/Mを使用すると、GC251Bを傷つけることなく取り付けられ、同様にVBC1/Mを使用すると、GC252Bを傷つけることなく取り付けられます。ガラスセルは、ガラスセル用ヒータGCH25-75に取り付けて50°Cまで加熱することも可能です。

*First ContactはPhotonic Cleaning Technologies社の登録商標です。

Single-Pass Cells Selection Guide

Empty Glass Cells with Borosilicate Windows	Empty Glass Cells with Textured Antireflective Windows	Empty Glass Cells with Angled Windows	Empty Glass Cells with Brewster Windows	Empty Alumina Cells with Sapphire Windows	Threaded Empty Glass Cells	Threaded Empty Stainless Steel Cells	Vapor Reference Cells	Acetylene Reference Cells	Glass Cell Heaters

こちらのタブでは、ブリュースタ角におけるUV溶融石英(UVFS)とUV溶融石英ウィンドウの屈折率および透過率について記載しています。

UV溶融石英(UVFS)の屈折率

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このグラフは偏光した光をコーティング無しのUV溶融石英(UVFS)に入射したときの反射率(計算値)を入射角の関数として表しています。P偏光の反射率はブリュースタ角でゼロになります。

$UVFS Index of Refraction$
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このグラフはUV溶融石英(UVFS)の屈折率(計算値)を波長の関数として表しています。

UV溶融石英(UVFS)の屈折率は上のグラフのように波長に依存し、式では以下のように表されます。

$Index of Refraction for Fused Silica wavelength dependency$

上の式を使用する際、波長の単位はμmであることにご注意ください。

ブリュースターウィンドウ

ブリュースターウィンドウは、しばしばレーザ共振器内に設置する偏光子として用いられます。ブリュースタ角(633 nmで55°)にセットすると、入射光のP偏光成分は無損失で透過しますが、S偏光成分の一部はブリュースターウィンドウで反射されます。ブリュースターウィンドウでは、ARコーティング無しでもP偏光に対する反射防止効果が得られます。

上記のようにUV溶融石英(UVFS)の屈折率に波長依存性があることは、ブリュースタ角に波長依存性があることを意味します。

上の図はブリュースターウィンドウで反射されるS偏光と透過するP偏光を示しています。S偏光の一部はウィンドウを透過します。

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このグラフは光が空気中からUV溶融石英(UVFS)に入射するときのブリュースタ角(計算値)を波長の関数として表しています。

ブリュースタ角は次の式で求めることができます。

Brewster's Angle Equation .

θ_Bはブリュースタ角です。
n_iは入射側の媒体の屈折率(空気中では1.0003)です。
n_tは透過側媒体の屈折率(溶融石英では633 nmで1.45701)です。
従って、上のグラフのようにブリュースタ角もまた波長依存性を示します。

吸収分光法

ガラスセル内の参照用物質は、それぞれを特徴づける固有の吸収スペクトルを有します。下図に示す線形吸収法による測定によって、参照用セル内の物質を特定することができます。対象とする波長域を波長可変レーザで走査し、フォトディテクタで光の吸収を検出すると、セル内の気体の特徴を示す一連のピークを記録することができます。

ブリュースターウィンドウ付きの参照用ガスセルでは、後方反射、エタロン効果、およびセットアップ全体におけるその他の反射迷光等を最小限に抑えることができます。これは高出力(直線偏光)のレーザ光源を使用する場合に大変重要です。ブリュースタ角の波長よる変化は僅かであるため(「グラフ」タブ参照)、ARコーティング付きのセルよりも広い波長範囲にわたって反射防止性能が得られます。

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KF25フランジ-フレアレス管継手用アダプタの分解図

KFフランジを用いた真空封止の方法

当社の石英製セルへのガスの流出入は、KF16フランジやKF25フランジの付いたコンポーネント、および関連するアクセサリと組みあわせて使用することで、制御することができます。Ø6.35 mmの充填用チューブが1本付いているガラスセルは、フランジ-フレアレス管継手用アダプタKF16C025またはKF25C025に挿入できます。

以下では、ガラスセルをKF16またはKF25フランジの付いた真空システムに取り付ける方法をご紹介します。

ガラスセルの充填用チューブの径に対応したKF16またはKF25フランジ-フレアレス管継手用アダプタを選びます。
洗浄された点検済みのセンタリングOリングKF16CR-FまたはKF25CR-Fに真空用グリースを塗布し、ベースのポストまたはパイプの上に置きます。
センタリングOリングの上にフランジ-フレアレス管継手用アダプタを置き、ウィングナットクランプKF16WNCまたはKF25WNCで固定します。
フランジ-フレアレス管継手用アダプタのローレット加工された固定ノブを緩め、ノブ、Oリング、およびシールリングを外して結合面を点検します。また付属のOリングに真空用グリースを塗布します。こうすることで、ガラスセルの充填用チューブがシステムに挿入されたときに、真空封止が可能になります。
ガラスセルの充填用チューブの開口端を、まずローレット加工された固定用ノブの上側(Thorlabsの刻印側)から挿入し、次にシールリング(Oリング用のザグリがアダプタ本体方向に向くように)、およびフランジ-フレアレス管継手用アダプタのOリング(この順番で)に挿入します。
続いてフランジアダプタ本体に挿入し、Oリング、シールリング、固定ノブをアダプタ本体まで移動させます。最後に、固定ノブを手で締め付けます。

組立てられた状態のフランジ-フレアレス管継手用アダプタに、ガラス管を直接挿入することはお勧めしません。ガラス管の鋭端部でOリングを傷つけ、真空封止ができない場合があります。

Posted Comments:

Michael Lim (posted 2023-06-27 18:27:53.373)

Are these cells compatible with rubidium filling? Interested in using these in a spectroscopy application involving low-loss transmission of a laser beam.

jpolaris (posted 2023-06-28 05:49:52.0)

Thank you for contacting Thorlabs. These empty glass cells are made from UVFS, which is a synthetic version of quartz. The performance of these cells with rubidium is expected to be the same or very similar to GC19075-RB, which is a quartz glass rubidium vapor reference cell that we offer. Unlike the cells on this page, the UVFS windows on the ends of GC19075-RB are not at Brewster's angle. Regarding usage, the maximum recommended temperature of the gas is 110 °C, because above this temperature the alkali gas begins reacting with the glass. The higher the temperature, the faster the reaction. Although there have been no published papers to our knowledge on the topic of alkali reaction with glass in excess of 110 °C, we have plenty of anecdotal evidence of the phenomenon occurring. The reaction is slow at 110 °C but at higher temperatures, the metal will be consumed more quickly. Since the metal vapor is not a true gas, we cannot measure pressure directly, but there is typically 5 mg - 10 mg total gas in the cell.