高出力対応MicroSpot®集光対物レンズ、UVレーザー用


  • Excimer-Grade UV Fused Silica and CaF2 Lens Elements
  • Air-Spaced Designs with High Damage Thresholds
  • AR Coatings to Optimize Transmission
  • 3X to 50X Magnifications Available

LMUL-20X-UVB

20X, Long Working Distance, UV Achromatic Objective

LMU-40X-NUV

40X, UV Achromatic Objective

Application Idea

Two Focusing Objectives Mounted in a CSN200 Dual-Objective Nosepiece.
(M32M26S Thread Adapters Used)

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Objective Lens Selection Guide
Objectives
Super Apochromatic Microscope Objectives
Microscopy Objectives, Dry

Microscopy Objectives, Oil Immersion
Physiology Objectives, Water Dipping or Immersion
Phase Contrast Objectives
Long Working Distance Objectives
Reflective Microscopy Objectives
UV Focusing Objectives
VIS and NIR Focusing Objectives
Scan Lenses and Tube Lenses
Scan Lenses
F-Theta Scan Lenses
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この図ではラベル、作動距離、および同焦点距離を示しています。刻印されている仕様の様式は、対物レンズや製造メーカによって異なります(顕微鏡用対物レンズの種類については、「対物レンズのチュートリアル」タブをご覧ください)。

特長

  • 焦点のスポットサイズ:≤5 µm(理論値)
  • 入射側開口:≥3.4 mm
  • 無限共役比設計
  • ネジ付き筐体
  • エアスペース型設計

用途

  • レーザ刻印
  • レーザ切断
  • 3Dフォトリソグラフィ
  • 3Dプリント
  • ウェハのダイシングおよび検査
  • レーザ誘起ブレークダウン分光法

このUVアクロマティックMicroSpot®集光対物レンズは、UVエキシマレーザなどのUV光源と組み合わせて、レーザによる切断や刻印の用途にご使用いただける設計です。これらの対物レンズで使用されているレンズの材質は、高品質で吸収の少ないエキシマグレードの溶融石英とCaF2です。これらのレンズはARコーティングが施され、狭帯域または広帯域の波長範囲に対応しています(詳細は下の焦点シフト vs. ARコーティング性能のグラフをご覧ください)。対物レンズはM26 x 0.706ネジまたはRMSネジ付きです。他のネジ規格でご使用の場合は、顕微鏡対物レンズ用ネジアダプタのページをご覧ください。

集光対物レンズは強い光パワーが必要な様々な用途にご使用いただけます。集光されたエキシマ光源からの光は、特に眼科手術やフォトリソグラフィ、産業用のレーザ切断などに使用されます。 下記のセクションでは対物レンズの種類ごとに適した用途をご紹介しています。なお、こちらの対物レンズをシステムに組み込む場合、対物レンズのラベルに記載された倍率は、TTL200-UVBのような焦点距離200 mmのチューブレンズと共に使用することを想定して計算されていますのでご注意ください。

下のグラフは、当社のUV集光対物レンズの透過率と焦点距離の移動量(FLS)を示しています。 透過率のグラフは各対物レンズの全透過率を示しています。 青い領域は、各対物レンズの光学素子に施したARコーティングの波長範囲を示しています。


長作動距離、アクロマティックUV集光対物レンズ


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青い領域はARコーティングの仕様波長範囲を示しています。


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LMULシリーズ対物レンズには、ご要望に応じてカスタム仕様によるVコーティングを施すことが可能です。このコーティングは、可視波長域において適度な透過率を保ちながら、下記のレーザ波長において透過率がピークとなるように設計されています。上記の焦点距離の移動量も記載された対物レンズの倍率において有効です。お見積りや納期については当社までお問い合わせください。

Custom AR Coating Options for Long Working Distance Objectives
Coating TypeBroadband NUV248 nm Center Wavelength266 nm Center Wavelength355 nm Center Wavelength
Reflectance Per Surface< 1.0% (325 nm - 500 nm)< 0.5% (240 nm - 260 nm)< 0.7% (248 nm - 287 nm)
< 0.2% (256 nm - 275 nm)
< 0.7% (325 nm - 380 nm)
< 0.2% (335 nm - 362 nm)
Total Transmission
(Theoretical)
IconIconIconIcon

アクロマティックUV集光対物レンズ


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狭帯域UV集光対物レンズ


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狭帯域UV集光対物レンズ、レーザーライン対応ARコーティング付き


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Chromatic Aberration Correction per ISO Standard 19012-2
Objective ClassCommon AbbreviationsAxial Focal Shift Tolerancesa
AchromatACH, ACHRO, ACHROMATC' - δF'| ≤ 2 x δob
Semiapochromat
(or Fluorite)
SEMIAPO, FL, FLUC' - δF'| ≤ 2 x δob
F' - δe| ≤ 2.5 x δob
C' - δe| ≤ 2.5 x δob
ApochromatAPOC' - δF'| ≤ 2 x δob
F' - δe| ≤ δob
C' - δe| ≤ δob
Super ApochromatSAPOSee Footnote b
  • 479.99 nm (e-line)、546.07 nm (F'-line)および643.85 nm (C'-line)のうち2つの波長の焦点距離の差(δ)の測定値と、理論的な焦点距離δobとの比較。理論的な焦点距離はδob = (n*λe)/(2*NA^2)で与えられます。ここでn は物体空間内の媒質の屈折率、NAは対物レンズの開口数、λeは479.99 nm (e-line)です。
  • スーパーアポクロマートレンズについては、現在はISO 19012-2: Microscopes -- Designation of Microscope Objectives -- Chromatic Correctionでは定義されていません。

顕微鏡用対物レンズの各部名称
各部名称をクリックすると詳細をご覧いただけます。

Parts of a Microscope ObjectiveThread DepthShoulderCorrection CollarLabel AreaMagnification IdentifierImmersion IdentifierIris RingParfocal Length TextWorking Distance TextRetraction Stopper

上の顕微鏡用対物レンズは1例です。アスタリスク(*)で示されている機構はすべての対物レンズに備わっているわけではありません。必要性や用途に応じて、追加されたり、位置が変更されたり、あるいは削除されたりしています。

対物レンズのチュートリアル

このチュートリアルでは対物レンズの様々な機構や表示、およびそれらが示す対物レンズの性能について説明します。

対物レンズの種類と収差補正

対物レンズは一般にその種類によって分類されています。対物レンズの種類によって、対物レンズがどのようにイメージング収差を補正するかが簡単に分かります。 対物レンズの種類によって示される収差補正には、像面湾曲と色収差の2つがあります。

像面湾曲(またはペッツヴァルの湾曲)は、対物レンズの焦点面が球面状に湾曲している状態を表します。この収差があるレンズでは、像面の中心に焦点を合わせると四隅が焦点から外れてしまうため、ワイドフィールド観察やレーザ走査などが困難になります。種類が「Plan」から始まる対物レンズの場合は、その焦点面が平面になるように補正されています。

また結像に際して色収差が生じる場合があり、そのときには1点から放射された光は波長により分散して1点に焦点を結びません。対物レンズによっては、性能と設計の複雑性の間でバランスをとるために、有限数のターゲット波長においてそれらの収差を補正するものがあります。

4種類の一般的な対物レンズを右表に示します。このうち3種類のみがISO 19012-2: Microscopes -- Designation of Microscope Objectives -- Chromatic Correctionで定義されています。

浸漬方法
詳細についてはそれぞれの対物レンズの画像をクリックしてご覧ください。

Immersion Methods DryDippingImmersion

対物レンズは、イメージングのための光が透過する媒質によって分類することができます。ドライ対物レンズは空気中で使用しますが、液浸(DippingまたはImmersion)対物レンズは対物レンズと試料の間に液体を介在させて使用するように設計されています。

用語解説
後方焦点距離と無限遠補正後方焦点距離は、中間結像面の位置を定義します。最新の対物レンズではこの面が無限遠の位置に置かれ(無限遠補正と呼ばれる)、そのようなレンズには(∞)が記されています。無限遠補正対物レンズは、対物レンズと接眼レンズの間にチューブレンズを挿入して使用するように設計されています。顕微鏡システムの互換性向上に加えて、このような無限遠補正された空間が対物レンズとチューブレンズの間にあることで、ほかのモジュール(ビームスプリッタ、フィルタ、同焦点距離エクステンダなど)を光路内に配置することが可能になります。

なお、旧型の対物レンズや特殊なタイプの対物レンズは、有限の後方焦点距離で設計されている場合があります。当初、有限の後方焦点距離の対物レンズは、顕微鏡の接眼レンズに直接対応するように作られていました。
入射開口対物レンズを適切に機能させるために使用すべきビーム径を表す測定値です。

Entrance Aperture = 2 × NA × Effective Focal Length(入射開口 = 2 × 開口数(NA) × 有効焦点距離)
視野数と視野視野数は、物体空間の視野の直径(mm単位)に対物レンズの倍率を乗じた値です。

Field Number = Field of View Diameter × Magnification(視野数= 視野直径 × 倍率)
倍率対物レンズの倍率(M)はチューブレンズの焦点距離(L)を対物レンズの焦点距離(F)で割った値です。有効焦点距離はEFLと略記されることがあります。

M = L / EFL .

システムの総合倍率は、対物レンズの倍率に接眼レンズまたはカメラチューブの倍率を乗じて得られます。顕微鏡用対物レンズ筐体に示されている倍率は、その対物レンズに対応する焦点距離のチューブレンズと組み合わせてお使いになる場合にのみ正しい値です。対物レンズには、倍率を示す色のリングが付いています。これは比較的どのメーカでも共通しています。詳細は上の「顕微鏡用対物レンズの各部名称」をご覧ください。
開口数(NA)開口数は、対物レンズの最大受光角を表す無次元量です。一般的には下の式で表されます。

NA = ni × sinθa

ここでθaは対物レンズの最大受光角度の1/2(半角)、niは媒質の屈折率です。典型的な媒質は空気ですが、水や油などほかの物質の場合もあります。
作動距離
作動距離(WD)は対物レンズの設計に依存しており、対物レンズの前面から試料の上部(カバーガラスを使用しない場合)まで、またはカバーガラスの上部までの距離を表します。対物レンズに刻印されているカバーガラスの厚さの仕様値により、カバーガラスを使用すべきかどうかが分かります。

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このネジにより対物レンズを対物レンズ用ホルダあるいはターレットに取り付けることができます。対物レンズには様々なネジピッチがあります。当社では対物レンズを様々なシステムに取り付けられるよう顕微鏡対物レンズ用ネジアダプタをご用意しております。

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対物レンズのネジの座面に位置し、対物レンズを対物レンズ用ホルダや他のマウントに完全にねじ込んだときに、この位置から先の対物レンズ本体が露出します。

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カバーガラス(カバースリップ)は含水試料の上にのせる薄いガラスで、イメージングするための平面を作ります。

最も一般的な標準のカバーガラス#1.5は、厚さが0.17 mmに設計されています。製造工程により実際の厚さにはばらつきがある場合があります。対物レンズによっては補正環が付いていますが、これは内部の光学素子の相対位置を調整して、カバーガラスの厚さの違いを補正するのに使用されます。なお、多くの対物レンズにはカバーガラスの厚さの違いを補正する機能は無く、その場合には補正環は付いていません。例えば、カバーガラス#1.5専用に設計されている対物レンズなどがございます。補正環は上の図のような上部にではなく、対物レンズの下部にある場合もあります。


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上のグラフは、632.8 nmの光を使用したときの、カバーガラスの厚さと球面収差の大きさの関係を示しています。厚さ0.17 mmの一般的なカバーガラスを使用する場合、NA 0.40までの対物レンズではカバーガラスによる球面収差が回折限界を超えることはありません。

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ラベルの位置は、通常対物レンズ本体の中央部です。このラベルはISO 8578: Microscopes -- Marking of Objectives and Eyepiecesに基づいて記載されていますが、すべてのメーカのラベルがこの基準に厳密に従っているわけではありません。一般的には、下記の情報が記載されています。

  • ブランド名/メーカ名
  • 収差補正(対物レンズの種類)
  • 倍率
  • 開口数(NA)
  • 後方焦点距離(無限遠補正)
  • 適切なカバーガラスの厚さ
  • 作動距離

また、ラベルには対物レンズの仕様波長範囲、特殊な機能、設計特性などが記載されている場合があります。正確な位置やサイズは対物レンズによって異なる場合があります。

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ほぼすべての顕微鏡用対物レンズの本体には、倍率が素早く識別できるようにカラーリングが付いています。下の表に、各色が表す倍率を示します。

Magnification Identifier Color Ring
Codes per ISO 8578
Black1X or 1.25XLight Green16X or 20X
Grey1.6X or 2XDark Green25X or 32X
Brown2.5X or 3.2XLight Blue40X or 50X
Red4X or 5XDark Blue63X or 80X
Orange6.3X or 8XWhite100X, 125X, or 160X
Yellow10X or 12.5X

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Immersion Identifier Color Ring Codes
per ISO 8578
NoneDry
BlackOil
WhiteWater
OrangeGlycerol
RedOthers

対物レンズが水浸用あるいは油浸用の場合、倍率カラー表示の下に2つ目のカラーリングが付いている場合があります。水浸用の場合は、このリングは白色です。油浸用の場合は、このリングは黒色です。ドライ対物レンズにはこのリングは付いていません。すべての浸漬カラー表示の意味を右の表に示します。

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絞りが内蔵されている対物レンズは、暗視野顕微鏡に適しています。暗視野顕微鏡で使用するときには、背景の暗さを維持するために、この絞りは部分的に閉じられるように設計されています。油浸暗視野コンデンサーレンズを使用する場合、高い開口数(1.2以上)の油浸対物レンズには必ず絞りが必要です。通常の明視野観察では、この絞りは完全に開いた状態で使用します。

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対物レンズのショルダから試料の上部(カバーガラスを使用する対物レンズの場合はカバーガラス)までの距離です。ターレットに取り付けられた複数の対物レンズを用いて作業をするとき、すべての同焦点距離が同じであれば、対物レンズ切り替え時の再フォーカス作業がわずかで済みます。同焦点距離を伸ばしたいときのために、当社では同焦点距離エクステンダをご用意しております。

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作動距離(WD)は、対物レンズの前面から試料の上部(カバーガラスを使用する対物レンズの場合はカバーガラスの上部)までの距離です。対物レンズに刻印されているカバーガラスの厚さの仕様値により、カバーガラスを使用すべきかどうかが分かります。

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作動距離が非常に小さい対物レンズの先端にはストッパが付いている場合があります。ここにはバネが組み込まれており、意図せずに試料と衝突してしまった場合でも、この部分が圧縮されてその衝撃が制限されます。

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Immersion Identifier Color Ring Codes
per ISO 8578
NoneDry
BlackOil
WhiteWater
OrangeGlycerol
RedOthers

ドライ対物レンズは、対物レンズと試料の間にエアギャップがあることを前提に設計されています。

ISO 8578: Microscopes -- Marking of Objectives and Eyepiecesに準拠する対物レンズには、使用すべき浸液がカラーリングで示されています。リングのカラー表示は右表でご覧いただけます。

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Immersion Identifier Color Ring Codes
per ISO 8578
NoneDry
BlackOil
WhiteWater
OrangeGlycerol
RedOthers

液浸(Dipping)対物レンズは、浸液に浸されている試料による収差を補正するよう設計されています。対物レンズの先端は、一部あるいはすべてが液体に浸されています。

ISO 8578: Microscopes -- Marking of Objectives and Eyepiecesに準拠する対物レンズには、使用すべき浸液がカラーリングで示されています。リングのカラー表示は右表でご覧いただけます。

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Immersion Identifier Color Ring Codes
per ISO 8578
NoneDry
BlackOil
WhiteWater
OrangeGlycerol
RedOthers

液浸(Immersion)対物レンズは、液浸(Dipping)対物レンズに類似していますが、試料の上にカバーガラスが置かれます。カバーガラスの上に1滴の液体を置き、対物レンズの先端を液体と接触させます。液浸(Immersion)対物レンズにはしばしば補正環が付いており、様々な厚さのカバーガラスに合わせて調整ができるようになっています。浸液には水、油( MOIL-30など)、およびグリセロールがあります。

屈折率の高い浸液を使用することにより、対物レンズの開口数が高く(1.0以上)なります。しかし、浸液の無い状態で液浸対物レンズを使用した場合、像の品質は非常に低くなります。ISO 8578: Microscopes -- Marking of Objectives and Eyepiecesに準拠する対物レンズには、使用すべき浸液がカラーリングで示されています。リングのカラー表示は上表でご覧いただけます。

Widefield Viewing Optical Path
カメラで画像を表示する場合、システム倍率は対物レンズの倍率とカメラチューブの倍率の積です。三眼鏡筒で画像を表示する時のシステム倍率は、対物レンズの倍率と接眼レンズの倍率の積です。
Magnification & FOV Calculator
ManufacturerTube Lens
Focal Length
Leicaf = 200 mm
Mitutoyof = 200 mm
Nikonf = 200 mm
Olympusf = 180 mm
Thorlabsf = 200 mm
Zeissf = 165 mm

緑色の欄のメーカはf = 200 mmのチューブレンズを使用しておりません。

倍率と試料領域の計算方法

倍率

システムの倍率はシステム内の各光学素子の倍率の積で求めます。倍率のある光学素子には右図の通り、対物レンズ、カメラチューブ、そして三眼鏡筒の接眼レンズが含まれます。なお、各製品仕様に記載されている倍率は通常、すべて同じメーカの光学素子を使用した時のみ有効であることにご留意ください。同じメーカの光学素子を使用していない場合、システムの倍率は下記の通り、まず対物レンズの有効倍率を求めたあと算出する必要があります。

下記の例をお手持ちの顕微鏡に応用する場合には、上のMagnification and FOV Calculator(赤いボタンをクリック)をダウンロードしてご使用ください。こちらの計算用エクセルファイルはマクロを使用したスプレッドシートになっています。計算を行う際はマクロを有効にする必要があります。マクロを有効にするには、ファイルを開いて、上部にある黄色いメッセージバー上の「編集を有効にする」ボタンをクリックしてください。

例1:カメラの倍率
試料をカメラでイメージングする場合、イメージは対物レンズとカメラチューブによって拡大されます。倍率が20倍のNikon製対物レンズと倍率が0.75倍のNikon製カメラチューブを使用している場合、カメラの倍率は20倍 × 0.75倍 = 15倍となります。

例2:三眼鏡筒の倍率
三眼鏡筒を通して試料をイメージングする場合、イメージは対物レンズの倍率と三眼鏡筒内の接眼レンズによって拡大されます。倍率が20倍のNikon製対物レンズと接眼レンズの倍率が10倍のNikon製三眼鏡筒を使用している場合、接眼レンズでの倍率は20倍 × 10倍 = 200倍となります。なお、右図のように接眼レンズでの像はカメラチューブを通りません。

メーカが異なる対物レンズと顕微鏡を使用する場合

倍率は根源的な値ではなく、特定のチューブレンズの焦点距離を推定して計算し、導き出す値です。右の表のように各顕微鏡メーカはチューブレンズに様々な焦点距離を設定しています。そのため異なるメーカの光学素子を組み合わせる場合、システムの倍率を算出するには対物レンズの有効倍率を計算する必要があります。

対物レンズの有効倍率は式1で求められます。

Equation 1(Eq. 1)

ここでDesign Magnificationは対物レンズに印字されている倍率、fTube Lens in Microscopeは使用する顕微鏡内のチューブレンズの焦点距離、fDesign Tube Lens of ObjectiveはDesign Magnificationを算出するために対物レンズのメーカが使用したチューブレンズの焦点距離です。焦点距離は右表に記載されています。

Leica、Mitutoyo、Nikonならびに当社ではチューブレンズの焦点距離は同じです。これらのメーカの光学素子を組み合わせた場合、倍率の変換は必要ありません。対物レンズの有効倍率が算出されたら、上記のようにシステムの倍率が計算できます。

例3:三眼鏡筒の倍率(異なるメーカを使用)
三眼鏡筒を通して試料をイメージングする場合、イメージは対物レンズの倍率と三眼鏡筒内の接眼レンズによって拡大されます。この例では倍率が20倍のOlympus製対物レンズと接眼レンズの倍率が10倍のNikon製三眼鏡筒を使用します。

式1と右の表によりNikon製顕微鏡内のOlympus製対物レンズの有効倍率を下記の通り計算しました。

Equation 2

Olympus製対物レンズの有効倍率は22.2倍で、三眼鏡筒の接眼レンズの倍率は10倍なので、接眼レンズでの倍率は、22.2倍 × 10倍 = 222倍となります。


Image Area on Camera

カメラでイメージングする試料領域

試料をカメラでイメージングする場合、試料領域の寸法はカメラセンサの寸法とシステム倍率を使用して下の式2で求められます。

Equation 5(Eq. 2)

カメラセンサの寸法はメーカが提供しています。またシステム倍率は対物レンズの倍率とカメラチューブの倍率の積です(例1をご参照ください)。必要に応じ、対物レンズの倍率を例3のように調整します。

倍率が高くなればなるほど分解能も向上しますが、視野は狭くなります。倍率と視野の関係性については右の図でご覧いただけます。

例4:試料領域
当社のサイエンティフィックカメラ1501M-USB内のカメラセンサの寸法は8.98 mm × 6.71 mmです。このカメラを例1のNikon製対物レンズと三眼鏡筒に使用した場合、システム倍率は15倍となります。イメージングの領域は下記の通りになります。

Equation 6

試料領域例

下のマウス腎臓の画像はすべて同じ対物レンズとカメラを使用して取得しました。ただし、カメラチューブのみ違う製品を使用しています。左から右の画像にいくにつれカメラチューブの倍率が下がっていますが、視野が広くなる分、細部も小さくなり見にくくなることが分かります。

Image with 1X Camera Tube
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倍率1倍のカメラチューブで取得(型番 WFA4100)
Image with 1X Camera Tube
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倍率0.75倍のカメラチューブで取得(型番 WFA4101)
Image with 1X Camera Tube
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倍率0.5倍のカメラチューブで取得(型番 WFA4102)
AR Coating SuffixPulsed Damage Threshold
-UVB5.0 J/cm2 (355 nm, 10 ns, 20 Hz, Ø0.342 mm)
-NUV3.0 J/cm2 (355 nm, 6.6 ns, 20 Hz, Ø0.206 mm)
-2665.0 J/cm2 (266 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.127 mm)
-35110 J/cm2 (355 nm, 10 ns, 10 Hz, Ø0.406 mm)

高出力対応集光対物レンズARコーティングの損傷閾値データ 

こちらの対物レンズの損傷閾値の制限要因はARコーティングです。右の仕様は、当社の高出力対応集光対物レンズの光学面に施された反射防止コーティングの測定値です。

 

レーザによる損傷閾値について

このチュートリアルでは、レーザ損傷閾値がどのように測定され、使用する用途に適切な光学素子の決定にその値をどのようにご利用いただけるかを総括しています。お客様のアプリケーションにおいて、光学素子を選択する際、光学素子のレーザによる損傷閾値(Laser Induced Damage Threshold :LIDT)を知ることが重要です。光学素子のLIDTはお客様が使用するレーザの種類に大きく依存します。連続(CW)レーザは、通常、吸収(コーティングまたは基板における)によって発生する熱によって損傷を引き起こします。一方、パルスレーザは熱的損傷が起こる前に、光学素子の格子構造から電子が引き剥がされることによって損傷を受けます。ここで示すガイドラインは、室温で新品の光学素子を前提としています(つまり、スクラッチ&ディグ仕様内、表面の汚染がないなど)。光学素子の表面に塵などの粒子が付くと、低い閾値で損傷を受ける可能性があります。そのため、光学素子の表面をきれいで埃のない状態に保つことをお勧めします。光学素子のクリーニングについては「光学素子クリーニングチュートリアル」をご参照ください。

テスト方法

当社のLIDTテストは、ISO/DIS 11254およびISO 21254に準拠しています。

初めに、低パワー/エネルギのビームを光学素子に入射します。その光学素子の10ヶ所に1回ずつ、設定した時間(CW)またはパルス数(決められたprf)、レーザを照射します。レーザを照射した後、倍率約100倍の顕微鏡を用いた検査で確認し、すべての確認できる損傷を調べます。特定のパワー/エネルギで損傷のあった場所の数を記録します。次に、そのパワー/エネルギを増やすか減らすかして、光学素子にさらに10ヶ所レーザを照射します。このプロセスを損傷が観測されるまで繰返します。損傷閾値は、光学素子が損傷に耐える、損傷が起こらない最大のパワー/エネルギになります。1つのミラーBB1-E02の試験結果は以下のようなヒストグラムになります。

LIDT metallic mirror
上の写真はアルミニウムをコーティングしたミラーでLIDTテストを終えたものです。このテストは、損傷を受ける前のレーザのエネルギは0.43 J/cm2 (1064 nm、10 ns pulse、 10 Hz、Ø1.000 mm)でした。
LIDT BB1-E02
Example Test Data
Fluence# of Tested LocationsLocations with DamageLocations Without Damage
1.50 J/cm210010
1.75 J/cm210010
2.00 J/cm210010
2.25 J/cm21019
3.00 J/cm21019
5.00 J/cm21091

試験結果によれば、ミラーの損傷閾値は 2.00 J/cm2 (532 nm、10 ns pulse、10 Hz、 Ø0.803 mm)でした。尚、汚れや汚染によって光学素子の損傷閾値は大幅に低減されるため、こちらの試験はクリーンな光学素子で行っています。また、特定のロットのコーティングに対してのみ試験を行った結果ではありますが、当社の損傷閾値の仕様は様々な因子を考慮して、実測した値よりも低めに設定されており、全てのコーティングロットに対して適用されています。

CWレーザと長パルスレーザ

光学素子がCWレーザによって損傷を受けるのは、通常バルク材料がレーザのエネルギを吸収することによって引き起こされる溶解、あるいはAR(反射防止)コーティングのダメージによるものです[1]。1 µsを超える長いパルスレーザについてLIDTを論じる時は、CWレーザと同様に扱うことができます。

パルス長が1 nsと1 µs の間のときは、損傷は吸収、もしくは絶縁破壊のどちらかで発生していると考えることができます(CWとパルスのLIDT両方を調べなければなりません)。吸収は光学素子の固有特性によるものか、表面の不均一性によるものかのどちらかによって起こります。従って、LIDTは製造元の仕様以上の表面の質を有する光学素子にのみ有効です。多くの光学素子は、ハイパワーCWレーザで扱うことができる一方、アクロマティック複レンズのような接合レンズやNDフィルタのような高吸収光学素子は低いCWレーザ損傷閾値になる傾向にあります。このような低い損傷閾値は接着剤や金属コーティングにおける吸収や散乱によるものです。

Linear Power Density Scaling

線形パワー密度におけるLIDTに対するパルス長とスポットサイズ。長パルス~CWでは線形パワー密度はスポットサイズにかかわらず一定です。 このグラフの出典は[1]です。

Intensity Distribution

繰返し周波数(prf)の高いパルスレーザは、光学素子に熱的損傷も引き起こします。この場合は吸収や熱拡散率のような因子が深く関係しており、残念ながらprfの高いレーザが熱的影響によって光学素子に損傷を引き起こす場合の信頼性のあるLIDTを求める方法は確立されておりません。prfの大きいビームでは、平均出力およびピークパワーの両方を等しいCW出力と比較する必要があります。また、非常に透過率の高い材料では、prfが上昇してもLIDTの減少は皆無かそれに近くなります。

ある光学素子の固有のCWレーザの損傷閾値を使う場合には、以下のことを知る必要があります。

  1. レーザの波長
  2. ビーム径(1/e2)
  3. ビームのおおよその強度プロファイル(ガウシアン型など)
  4. レーザのパワー密度(トータルパワーをビームの強度が1/e2の範囲の面積で割ったもの)

ビームのパワー密度はW/cmの単位で計算します。この条件下では、出力密度はスポットサイズとは無関係になります。つまり、スポットサイズの変化に合わせてLIDTを計算し直す必要がありません(右グラフ参照)。平均線形パワー密度は、下の計算式で算出できます。

ここでは、ビーム強度プロファイルは一定であると仮定しています。次に、ビームがホットスポット、または他の不均一な強度プロファイルの場合を考慮して、おおよその最大パワー密度を計算する必要があります。ご参考までに、ガウシアンビームのときはビームの強度が1/e2の2倍のパワー密度を有します(右下図参照)。

次に、光学素子のLIDTの仕様の最大パワー密度を比較しましょう。損傷閾値の測定波長が光学素子に使用する波長と異なっている場合には、その損傷閾値は適宜補正が必要です。おおよその目安として参考にできるのは、損傷閾値は波長に対して比例関係であるということです。短い波長で使う場合、損傷閾値は低下します(つまり、1310 nmで10 W/cmのLIDTならば、655 nmでは5 W/cmと見積もります)。

CW Wavelength Scaling

この目安は一般的な傾向ですが、LIDTと波長の関係を定量的に示すものではありません。例えば、CW用途では、損傷はコーティングや基板の吸収によってより大きく変化し、必ずしも一般的な傾向通りとはなりません。上記の傾向はLIDT値の目安として参考にしていただけますが、LIDTの仕様波長と異なる場合には当社までお問い合わせください。パワー密度が光学素子の補正済みLIDTよりも小さい場合、この光学素子は目的の用途にご使用いただけます。

当社のウェブ上の損傷閾値の仕様と我々が行った実際の実験の値の間にはある程度の差があります。これはロット間の違いによって発生する誤差を許容するためです。ご要求に応じて、当社は個別の情報やテスト結果の証明書を発行することもできます。損傷解析は、類似した光学素子を用いて行います(お客様の光学素子には損傷は与えません)。試験の費用や所要時間などの詳細は、当社までお問い合わせください。

パルスレーザ

先に述べたように、通常、パルスレーザはCWレーザとは異なるタイプの損傷を光学素子に引き起こします。パルスレーザは損傷を与えるほど光学素子を加熱しませんが、光学素子から電子をひきはがします。残念ながら、お客様のレーザに対して光学素子のLIDTの仕様を照らし合わせることは非常に困難です。パルスレーザのパルス幅に起因する光学素子の損傷には、複数の形態があります。以下の表中のハイライトされた列は当社の仕様のLIDT値が当てはまるパルス幅に対する概要です。

パルス幅が10-9 sより短いパルスについては、当社の仕様のLIDT値と比較することは困難です。この超短パルスでは、多光子アバランシェ電離などのさまざまなメカニクスが損傷機構の主流になります[2]。対照的に、パルス幅が10-7 sと10-4 sの間のパルスは絶縁破壊、または熱的影響により光学素子の損傷を引き起こすと考えられます。これは、光学素子がお客様の用途に適しているかどうかを決定するために、レーザービームに対してCWとパルス両方による損傷閾値を参照しなくてはならないということです。

Pulse Durationt < 10-9 s10-9 < t < 10-7 s10-7 < t < 10-4 st > 10-4 s
Damage MechanismAvalanche IonizationDielectric BreakdownDielectric Breakdown or ThermalThermal
Relevant Damage SpecificationN/APulsedPulsed and CWCW

お客様のパルスレーザに対してLIDTを比較する際は、以下のことを確認いただくことが重要です。

Energy Density Scaling

エネルギ密度におけるLIDTに対するパルス長&スポットサイズ。短パルスでは、エネルギ密度はスポットサイズにかかわらず一定です。このグラフの出典は[1]です。

  1. レーザの波長
  2. ビームのエネルギ密度(トータルエネルギをビームの強度が1/e2の範囲の面積で割ったもの)
  3. レーザのパルス幅
  4. パルスの繰返周波数(prf)
  5. 実際に使用するビーム径(1/e2 )
  6. ビームのおおよその強度プロファイル(ガウシアン型など)

ビームのエネルギ密度はJ/cm2の単位で計算します。右のグラフは、短パルス光源には、エネルギ密度が適した測定量であることを示しています。この条件下では、エネルギ密度はスポットサイズとは無関係になります。つまり、スポットサイズの変化に合わせてLIDTを計算し直す必要がありません。ここでは、ビーム強度プロファイルは一定であると仮定しています。ここで、ビームがホットスポット、または他の不均一な強度プロファイルの場合を考慮して、おおよその最大パワー密度を計算する必要があります。ご参考までに、ガウシアンビームのときは一般にビームの強度が1/e2のときの2倍のパワー密度を有します。

次に、光学素子のLIDTの仕様と最大エネルギ密度を比較しましょう。損傷閾値の測定波長が光学素子に使用する波長と異なっている場合には、その損傷閾値は適宜補正が必要です[3]。経験則から、損傷閾値は波長に対して以下のような平方根の関係であるということです。短い波長で使う場合、損傷閾値は低下します(例えば、1064 nmで 1 J/cm2のLIDTならば、532 nmでは0.7 J/cm2と計算されます)。

Pulse Wavelength Scaling

 

波長を補正したエネルギ密度を得ました。これを以下のステップで使用します。

ビーム径は損傷閾値を比較する時にも重要です。LIDTがJ/cm2の単位で表される場合、スポットサイズとは無関係になりますが、ビームサイズが大きい場合、LIDTの不一致を引き起こす原因でもある不具合が、より明らかになる傾向があります[4]。ここで示されているデータでは、LIDTの測定には<1 mmのビーム径が用いられています。ビーム径が5 mmよりも大きい場合、前述のようにビームのサイズが大きいほど不具合の影響が大きくなるため、LIDT (J/cm2)はビーム径とは無関係にはなりません。

次に、パルス幅について補正します。パルス幅が長くなるほど、より大きなエネルギに光学素子は耐えることができます。パルス幅が1~100 nsの場合の近似式は以下のようになります。

Pulse Length Scaling

お客様のレーザのパルス幅をもとに、光学素子の補正されたLIDTを計算するのにこの計算式を使います。お客様の最大エネルギ密度が、この補正したエネルギ密度よりも小さい場合、その光学素子はお客様の用途でご使用いただけます。ご注意いただきたい点は、10-9 s と10-7 sの間のパルスにのみこの計算が使えることです。パルス幅が10-7 sと10-4 sの間の場合には、CWのLIDTも調べなければなりません。

当社のウェブ上の損傷閾値の仕様と我々が行った実際の実験の値の間にはある程度の差があります。これはロット間の違いによって発生する誤差を許容するためです。ご要求に応じて、当社では個別のテスト情報やテスト結果の証明書を発行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。


[1] R. M. Wood, Optics and Laser Tech. 29, 517 (1997).
[2] Roger M. Wood, Laser-Induced Damage of Optical Materials (Institute of Physics Publishing, Philadelphia, PA, 2003).
[3] C. W. Carr et al., Phys. Rev. Lett. 91, 127402 (2003).
[4] N. Bloembergen, Appl. Opt. 12, 661 (1973).

レーザーシステムが光学素子に損傷を引き起こすかどうか判断するプロセスを説明するために、レーザによって引き起こされる損傷閾値(LIDT)の計算例をいくつかご紹介します。同様の計算を実行したい場合には、右のボタンをクリックしてください。計算ができるスプレッドシートをダウンロードいただけます。ご使用の際には光学素子のLIDTの値と、レーザーシステムの関連パラメータを緑の枠内に入力してください。スプレッドシートでCWならびにパルスの線形パワー密度、ならびにパルスのエネルギ密度を計算できます。これらの値はスケーリング則に基づいて、光学素子のLIDTの調整スケール値を計算するのに用いられます。計算式はガウシアンビームのプロファイルを想定しているため、ほかのビーム形状(均一ビームなど)には補正係数を導入する必要があります。 LIDTのスケーリング則は経験則に基づいていますので、確度は保証されません。なお、光学素子やコーティングに吸収があると、スペクトル領域によってLIDTが著しく低くなる場合があります。LIDTはパルス幅が1ナノ秒(ns)未満の超短パルスには有効ではありません。

Intensity Distribution
ガウシアンビームの最大強度は均一ビームの約2倍です。

CWレーザの例
波長1319 nm、ビーム径(1/e2)10 mm、パワー0.5 Wのガウシアンビームを生成するCWレーザーシステム想定します。このビームの平均線形パワー密度は、全パワーをビーム径で単純に割ると0.5 W/cmとなります。

CW Wavelength Scaling

しかし、ガウシアンビームの最大パワー密度は均一ビームの約2倍です(右のグラフ参照)。従って、システムのより正確な最大線形パワー密度は1 W/cmとなります。

アクロマティック複レンズAC127-030-CのCW LIDTは、1550 nmでテストされて350 W/cmとされています。CWの損傷閾値は通常レーザ光源の波長に直接スケーリングするため、LIDTの調整値は以下のように求められます。

CW Wavelength Scaling

LIDTの調整値は350 W/cm x (1319 nm / 1550 nm) = 298 W/cmと得られ、計算したレーザーシステムのパワー密度よりも大幅に高いため、この複レンズをこの用途に使用しても安全です。

ナノ秒パルスレーザの例:パルス幅が異なる場合のスケーリング
出力が繰返し周波数10 Hz、波長355 nm、エネルギ1 J、パルス幅2 ns、ビーム径(1/e2)1.9 cmのガウシアンビームであるNd:YAGパルスレーザーシステムを想定します。各パルスの平均エネルギ密度は、パルスエネルギをビームの断面積で割って求めます。

Pulse Energy Density

上で説明したように、ガウシアンビームの最大エネルギ密度は平均エネルギ密度の約2倍です。よって、このビームの最大エネルギ密度は約0.7 J/cm2です。

このビームのエネルギ密度を、広帯域誘電体ミラーBB1-E01のLIDT 1 J/cm2、そしてNd:YAGレーザーラインミラーNB1-K08のLIDT 3.5 J/cm2と比較します。LIDTの値は両方とも、波長355 nm、パルス幅10 ns、繰返し周波数10 Hzのレーザで計測しました。従って、より短いパルス幅に対する調整を行う必要があります。 1つ前のタブで説明したようにナノ秒パルスシステムのLIDTは、パルス幅の平方根にスケーリングします:

Pulse Length Scaling

この調整係数により広帯域誘電体ミラーBB1-E01のLIDTは0.45 J/cm2に、Nd:YAGレーザーラインミラーのLIDTは1.6 J/cm2になり、これらをビームの最大エネルギ密度0.7 J/cm2と比較します。広帯域ミラーはレーザによって損傷を受ける可能性があり、より特化されたレーザーラインミラーがこのシステムには適していることが分かります。

ナノ秒パルスレーザの例:波長が異なる場合のスケーリング
波長1064 nm、繰返し周波数2.5 Hz、パルスエネルギ100 mJ、パルス幅10 ns、ビーム径(1/e2)16 mmのレーザ光を、NDフィルタで減衰させるようなパルスレーザーシステムを想定します。これらの数値からガウシアン出力における最大エネルギ密度は0.1 J/cm2になります。Ø25 mm、OD 1.0の反射型NDフィルタ NDUV10Aの損傷閾値は355 nm、10 nsのパルスにおいて0.05 J/cm2で、同様の吸収型フィルタ NE10Aの損傷閾値は532 nm、10 nsのパルスにおいて10 J/cm2です。1つ前のタブで説明したように光学素子のLIDTは、ナノ秒パルス領域では波長の平方根にスケーリングします。

Pulse Wavelength Scaling

スケーリングによりLIDTの調整値は反射型フィルタでは0.08 J/cm2、吸収型フィルタでは14 J/cm2となります。このケースでは吸収型フィルタが光学損傷を防ぐには適した選択肢となります。

マイクロ秒パルスレーザの例
パルス幅1 µs、パルスエネルギ150 µJ、繰返し周波数50 kHzで、結果的にデューティーサイクルが5%になるレーザーシステムについて考えてみます。このシステムはCWとパルスレーザの間の領域にあり、どちらのメカニズムでも光学素子に損傷を招く可能性があります。レーザーシステムの安全な動作のためにはCWとパルス両方のLIDTをレーザーシステムの特性と比較する必要があります。

この比較的長いパルス幅のレーザが、波長980 nm、ビーム径(1/e2)12.7 mmのガウシアンビームであった場合、線形パワー密度は5.9 W/cm、1パルスのエネルギ密度は1.2 x 10-4 J/cm2となります。これをポリマーゼロオーダ1/4波長板WPQ10E-980のLIDTと比較してみます。CW放射に対するLIDTは810 nmで5 W/cm、10 nsパルスのLIDTは810 nmで5 J/cm2です。前述同様、光学素子のCW LIDTはレーザ波長と線形にスケーリングするので、CWの調整値は980 nmで6 W/cmとなります。一方でパルスのLIDTはレーザ波長の平方根とパルス幅の平方根にスケーリングしますので、1 µsパルスの980 nmでの調整値は55 J/cm2です。光学素子のパルスのLIDTはパルスレーザのエネルギ密度よりはるかに大きいので、個々のパルスが波長板を損傷することはありません。しかしレーザの平均線形パワー密度が大きいため、高出力CWビームのように光学素子に熱的損傷を引き起こす可能性があります。

レーザの安全性とクラス分類

レーザを取り扱う際には、安全に関わる器具や装置を適切に取扱い、使用することが重要です。ヒトの目は損傷しやすく、レーザ光のパワーレベルが非常に低い場合でも障害を引き起こします。当社では豊富な種類の安全に関わるアクセサリをご提供しており、そのような事故や負傷のリスクの低減にお使いいただけます。可視域から近赤外域のスペクトルでのレーザ発光がヒトの網膜に損傷を与えうるリスクは極めて高くなります。これはその帯域の光が目の角膜やレンズを透過し、レンズがレーザーエネルギを、網膜上に集束してしまうことがあるためです。

Laser GlassesLaser CurtainsBlackout Materials
Enclosure SystemsLaser Viewing CardsAlignment Tools
Shutter and ControllersLaser Safety Signs

安全な作業および安全に関わるアクセサリ

  • クラス3または4のレーザを取り扱う場合は、必ずレーザ用保護メガネを装着してください。
  • 当社では、レーザのクラスにかかわらず、安全上無視できないパワーレベルのレーザ光線を取り扱う場合は、ネジ回しなどの金属製の器具が偶然に光の方向を変えて再び目に入ってしまうこともあるので、レーザ用保護メガネを必ずご使用いただくようにお勧めしております。
  • 特定の波長に対応するように設計されたレーザ保護眼鏡は、装着者を想定外のレーザ反射から保護するために、レーザ装置付近では常に装着してください。
  • レーザ保護眼鏡には、保護機能が有効な波長範囲およびその帯域での最小光学濃度が刻印されています。
  • レーザ保護カーテンレーザー安全保護用布は実験室内での高エネルギーレーザの遮光にご使用いただけます。
  • 遮光用マテリアルは、直接光と反射光の両方を実験装置の領域に封じ込めて外に逃しません。
  • 当社の筺体システムは、その内部に光学セットアップを収納し、レーザ光を封じ込めて危険性を最小限に抑えます。
  • ピグテール付き半導体レーザは、他のファイバに接続、もしくは他のファイバとの接続を外す際には、レーザ出力をOFFにしてください。パワーレベルが10 mW以上の場合には特にご注意ください。
  • いかなるビーム光も、テーブルの範囲で終端させる必要があります。また、レーザ使用中には、研究室の扉は必ず閉じていなければなりません。
  • レーザ光の高さは、目線の高さに設定しないでください。
  • 実験は光学テーブル上で、全てのレーザービームが水平を保って直進するように設定してください。
  • ビーム光路の近くで作業する人は、光を反射する不要な装飾品やアクセサリ(指輪、時計など)をはずしてください。
  • レンズや他の光学装置が、入射光の一部を、前面や背面で反射する場合がありますのでご注意ください。
  • あらゆる作業において、レーザは必要最小限のパワーで動作するようにご留意ください。
  • アライメントは、可能な限りレーザの出力パワーを低減して作業を行ってください。
  • ビームパワーを抑えるためにビームシャッタフィルタをお使いください。
  • レーザのセットアップの近くや実験室には、適切なレーザ標識やラベルを掲示してください。
  • クラス3Rやクラス4のレーザ(安全確保用のインターロックが必要となるレーザーレベルの場合)で作業する場合は、警告灯をご用意ください。
  • ビームトラップの代用品としてレーザービュワーカードを使用したりしないでください。

 

レーザ製品のクラス分け

レーザ製品は、目などの損傷を引き起こす可能性に基づいてクラス分けされています。国際電気標準会議(The International Electrotechnical Commission 「IEC」)は、電気、電子工学技術関連分野の国際規格の策定および普及を行う国際機関で、IEC60825-1は、レーザ製品の安全性を規定するIEC規格です。レーザ製品のクラス分けは下記の通りです

ClassDescriptionWarning Label
1ビーム内観察用の光学機器の使用を含む、通常の条件下での使用において、安全とみなされているクラス。このクラスのレーザ製品は、通常の使用範囲内では、人体被害を及ぼすエネルギーレベルのレーザを発光することがないので、最大許容露光量(MPE)を超えることはありません。このクラス1のレーザ製品には、筐体等を開かない限り、作業者がレーザに露光することがないような、完全に囲われた高出力レーザも含まれます。 Class 1
1Mクラス1Mのレーザは、安全であるが、望遠鏡や顕微鏡と併用した場合は危険な製品になり得ます。この分類に入る製品からのレーザ光は、直径の大きな光や拡散光を発光し、ビーム径を小さくするために光を集束する光学素子やイメージング用の光学素子を使わない限り、通常はMPEを超えることはありません。しかし、光を再び集光した場合は被害が増大する可能性があるので、このクラスの製品であっても、別の分類となる場合があります。 Class 1M
2クラス2のレーザ製品は、その出力が最大1 mWの可視域での連続放射光に限定されます。瞬目反射によって露光が0.25秒までに制限されるので、安全と判断されるクラスです。このクラスの光は、可視域(400~700 nm)に限定されます。 Class 2
2Mこのクラスのレーザ製品のビーム光は、瞬目反射があるので、光学機器を通して見ない限り安全であると分類されています。このクラスは、レーザ光の半径が大きい場合や拡散光にも適用されます。 Class 2M
3Rクラス3Rのレーザ製品は、直接および鏡面反射の観察条件下で危険な可視光および不可視光を発生します。特にレンズ等の光学機器を使用しているときにビームを直接見ると、目が損傷を受ける可能性があります。ビーム内観察が行われなければ、このクラスのレーザ製品は安全とみなされます。このクラスでは、MPE値を超える場合がありますが、被害のリスクレベルが低いクラスです。可視域の連続光のレーザの出力パワーは、このレベルでは5 mWまでとされています。 Class 3R
3Bクラス3Bのレーザは、直接ビームを見た場合に危険なクラスです。拡散反射は通常は有害になることはありませんが、高出力のクラス3Bレーザを使用した場合、有害となる場合もあります。このクラスで装置を安全に操作するには、ビームを直接見る可能性のあるときにレーザ保護眼鏡を装着してください。このクラスのレーザ機器にはキースイッチと安全保護装置を設け、さらにレーザ安全表示を使用し、安全照明がONにならない限りレーザがONにならないようにすることが求められます。Class 3Bの上限に近いパワーを出力するレーザ製品は、やけどを引き起こすおそれもあります。 Class 3B
4このクラスのレーザは、皮膚と目の両方に損傷を与える場合があり、これは拡散反射光でも起こりうるとみなされています。このような被害は、ビームが間接的に当たった場合や非鏡面反射でも起こることがあり、艶消し面での反射でも発生することがあります。このレベルのレーザ機器は細心の注意を持って扱われる必要があります。さらに、可燃性の材質を発火させることもあるので、火災のリスクもあるレーザであるとみなされています。クラス4のレーザには、キースイッチと安全保護装置が必要です。 Class 4
全てのクラス2以上のレーザ機器には、上記が規定する標識以外に、この三角の警告標識が表示されていなければいけません。 Warning Symbol

Posted Comments:
Paul Godijn  (posted 2021-04-22 04:56:05.033)
Best sales Can you give me the spot size, I want to build an installation that can detect cut lines in a coating. With a linear slide I let this laser move over the surface. That way I can measure the mutual distance of these cuts. The linear carriage to be used has a displacement accuracy of +/- 2 mu The cut itself is +/- 260 microns wide and I am supposed to be able to locate the deepest point. Thank you in advance, Sincerely, Paul Godijn. Paul.Godijn@MacdermidAlpha.com
YLohia  (posted 2021-04-22 11:25:26.0)
Hello Paul, thank you for contacting Thorlabs. Please see the specs table below. We specify the focused spot size for the LMUL-50X-UVB to be 0.7 µm at the center wavelength, assuming the entrance aperture is filled and the input beam profile is Gaussian.
Jhon Vera  (posted 2021-01-25 21:51:43.943)
Hello, we want to use the LMU-15X-UVB for a 4 W power appliction. The described transmission is around ~90% for the 343 nm wavelength. Will the other ~10 % be absorbed by the AR coating? Do you have some kind of thermal effect measurement or absorption measurement?
YLohia  (posted 2021-01-28 10:39:50.0)
Hello, thank you for contacting Thorlabs. Losses in the LMU-15X-UVB are distributed over multiple optical surfaces and the losses mostly come from surface reflections, so thermal effects of absorption can be neglected. Unfortunately, we don't have any thermal effect measurements for this objective lens.
d00245003  (posted 2018-10-14 00:06:47.433)
Is it possible to use the LMU-15X-193 in the vacuum environment (~5e-6 Torr)
YLohia  (posted 2018-10-15 12:00:38.0)
Hello, unfortunately, the LMU-15X-193 is not recommended for vacuum use. We may be able to offer a special vacuum compatible version of this depending on your requirements. We will reach out to you directly to discuss this.
jasmine.sears  (posted 2018-02-26 18:39:10.123)
What is the back focal distance of the LMU-20X-NUV objective?
llamb  (posted 2018-04-05 09:16:24.0)
Thank you for contacting Thorlabs. Could you please clarify what you mean by the back focal distance? The back focal length is usually specified from the last lens surface, which is inside the objective housing in this case. If you are looking for the parfocal length (the distance from the mounting surface to the focus), this is 39.1 mm for the LMU-20X-NUV. I have reached out to you directly as well.
dominik  (posted 2016-07-14 21:16:31.887)
Can I get a 40x objective with a narrow band pass filter at around 213? What coating are available for the 40x ones
leo.basset  (posted 2016-05-24 08:16:35.057)
Is it possible to use these for imaging applications or are they limited to focusing light?
besembeson  (posted 2016-05-25 12:20:32.0)
Response from Bweh at Thorlabs USA: These are designed for focusing applications, which will typically be for high power monochromatic sources. Except your imaging application is with a monochromatic source at the design wavelength, the image will suffer from spherical and chromatic aberrations. I will recommend considering the other objectives we provide designed for general imaging applications.
hussainm1  (posted 2016-03-15 12:39:57.987)
What is the transmittance of both broadband and narrowband 20x objective at wavelength range 800-900 nm?
besembeson  (posted 2016-03-17 11:21:44.0)
Response from Bweh at Thorlabs USA: I will contact you with an estimate.
user  (posted 2015-08-02 16:29:58.373)
what is the thread of those?
myanakas  (posted 2015-08-03 10:03:51.0)
Response from Mike at Thorlabs: Thank you for your feedback. Each of our High-Power UV Focusing Objectives have an externally RMS-threaded (0.800"-36) Housing. Since contact information was not provided I was unable to contact you directly. If you are in need of further assistance please contact our technical support department at TechSupport@Thorlabs.com
user  (posted 2014-05-07 09:47:49.857)
What is focus length of tube lens if considering magnifications? 200mm ? 180mm?
jlow  (posted 2014-05-07 11:33:04.0)
Response from Jeremy at Thorlabs: The tube lens focal length is 200mm.
klee  (posted 2009-10-15 10:23:07.0)
A response from Ken at Thorlabs to cjohansson: The link is working now.
cjohansson  (posted 2009-10-15 09:26:27.0)
the link to "visible imaging objectives" in the selection guide is broken.

MicroSpot UV集光対物レンズ、アクロマティック、長作動距離設計

Percent Focal Length Shift
Click to Enlarge

生データはこちらからダウンロードいただけます。
  • 240~360 nm用ARコーティング付き
  • 倍率:10倍、20倍または50倍
  • 回折限界性能 
  • NA:0.25、0.36または0.42
  • M26 x 0.706外ネジ、ネジ深さ5 mm 

こちらの対物レンズは、軸上焦点シフトを小さくしつつ、長い作動距離を確保しています。UV域と可視域で色収差が最適化されるように設計されています。 有効径全体にわたり回折限界性能が保証されています。この対物レンズはレーザ切断、医療用レーザの集光、分光測定などの用途に適しています。また、狭帯域のUVレーザを照射して行う明視野イメージングのような、走査型のマイクロイメージングの用途にもご使用いただけます。 こちらの対物レンズには、蓋OC2M26と容器OC24で構成された付属の対物レンズ用ケースに収めて送付いたします。カスタム仕様のARコーティングも可能です。当社までご連絡ください。広帯域近紫外域(325 nm~500 nm)、デュアルバンド(266および532 nm)、レーザーライン(248 nm、266 nm、355 nmまたは 532 nm)などにも対応可能です。詳細は「グラフ」タブをご覧ください。

Item #AR Coating
Range
MaWDEFLPFLNAEPbOFNTypical
Transmission
Max Reflectance
per Surfacec
Pulsed
Damage Threshold
Spot
Sized
Design Tube
Lens Focal
Lengthe
LMUL-10X-UVB240 - 360 nm10X20.0 mm20 mm95.0 mm0.2510.0 mm24Icon
Raw Data

< 1.5%
(240 - 360 nm)

5.0 J/cm2
(355 nm, 10 ns,
20 Hz, Ø0.342 mm)
1.4 µm200 mm
LMUL-20X-UVB20X15.3 mm10 mm0.367.2 mmIcon
Raw Data
1.0 µm
LMUL-50X-UVB50X12.0 mm4 mm0.423.4 mmIcon
Raw Data
0.7 µm
  • 焦点距離が200 mmのチューブレンズを使用時 
  • 瞳径(EP)は対物レンズの後方開口部で定義されています。
  • これらの対物レンズをARコーティングの仕様範囲外で使用することは、表面反射によるゴースト画像や光学素子の全体透過率の著しい減少となるため、お勧めしておりません。
  • スポットサイズは、中心波長で計算されています。この時、入射開口部はフィルの状態、入射ビームプロファイルはガウシアンであることを仮定します。
  • チューブレンズと対物レンズの適合性については、「倍率&視野」タブをご参照ください。

M = 倍率
WD = 作動距離
EFL = 有効焦点距離

PFL = 同焦点距離
NA = 開口数
EP = 瞳径

OFN = 光学視野数

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
LMUL-10X-UVB Support Documentation
LMUL-10X-UVBLong Working Distance MicroSpot Focusing Objective, 10X, 240 - 360 nm, NA = 0.25
¥1,151,608
5-8 Days
LMUL-20X-UVB Support Documentation
LMUL-20X-UVBCustomer Inspired! Long Working Distance MicroSpot Focusing Objective, 20X, 240 - 360 nm, NA = 0.36
¥1,654,038
5-8 Days
LMUL-50X-UVB Support Documentation
LMUL-50X-UVBLong Working Distance MicroSpot Focusing Objective, 50X, 240 - 360 nm, NA = 0.42
¥1,677,767
5-8 Days

MicroSpot UV集光対物レンズ、アクロマティック

% Focal Length Shift
Click to Enlarge
生データはこちらからダウンロードいただけます。
  • ARコーティング付き:240~360 nm、325~500 nm 
  • 倍率:5倍、20倍、40倍 
  • 開口の70 %までのビーム径に対して回折限界に近い性能 
  • NA:0.12~0.50
  • RMS (0.800"-36)外ネジ、ネジ深さ3.8 mm

こちらの倍率5倍、20倍、40倍の対物レンズは、ARコーティングの波長範囲に渡って軸焦点シフトが最小に抑えられるよう波長補正されています。回折限界性能は、各対物レンズの開口の70 %までのビーム径で得られます。こちらの対物レンズは、多色光の集光に適しているため、分光、ウェハ検査、外科的レーザ用途に便利です。視野が小さいため、イメージング用途においては性能が制限されます。 

これらの対物レンズは、RMS外ネジ付きのため、当社のファイバ入射システムほか、RMSマウントHCS013を使用することにより当社のあらゆるフレクシャーステージに取り付けが可能です。対物レンズ用ケース(蓋OC2RMSおよび容器OC22)と、アルミニウム製キャップ(RMSCP1)は別売りでご提供しております。

Item #AR Coating
Range
MaWDEFLPFLNAEPbOFNTypical
Transmission
Max Reflectance
per Surfacec
Pulsed
Damage Threshold
Spot
Sized
Design Tube
Lens Focal
Lengthe
LMU-5X-UVB240 - 360 nm5X37.3 mm39.8 mm63.7 mm0.129.9 mm18Icon
Raw Data
< 1.5%
(240 - 360 nm)
5.0 J/cm2
(355 nm, 10 ns,
20 Hz, Ø0.342 mm)
3 µm200 mm
LMU-5X-NUV325 - 500 nm5X37.5 mm39.9 mm63.8 mm0.129.9 mm18Icon
Raw Data
< 1.0%
(325 - 500 nm)
3.0 J/cm2
(355 nm, 6.6 ns,
20 Hz, Ø0.206 mm)
LMU-20X-UVB240 - 360 nm20X4.1 mm9.9 mm39.1 mm0.398.0 mm5Icon
Raw Data
< 1.5%
(240 - 360 nm)
5.0 J/cm2
(355 nm, 10 ns,
20 Hz, Ø0.342 mm)
1 µm
LMU-20X-NUV325 - 500 nm20X4.1 mm10.1 mm39.1 mm0.388.0 mm5Icon
Raw Data
< 1.0%
(325 - 500 nm)
3.0 J/cm2
(355 nm, 6.6 ns,
20 Hz, Ø0.206 mm)
LMU-40X-UVB240 - 360 nm40X0.8 mm5.2 mm34.4 mm0.495.1 mm10Icon
Raw Data
< 1.5%
(240 - 360 nm)
5.0 J/cm2
(355 nm, 10 ns,
20 Hz, Ø0.342 mm)
1 µm
LMU-40X-NUV325 - 500 nm40X0.8 mm5.3 mm34.5 mm0.475.1 mm10Icon
Raw Data
< 1.0%
(325 - 500 nm)
3.0 J/cm2
(355 nm, 6.6 ns,
20 Hz, Ø0.206 mm)
  • 焦点距離が200 mmのチューブレンズを使用時
  • 瞳径(EP)は対物レンズの後方開口部で定義されています。
  • これらの対物レンズをARコーティングの仕様範囲外で使用することは、表面反射によるゴースト画像や光学素子の全体透過率の著しい減少となるため、お勧めしておりません。
  • スポットサイズは、中心波長で計算されています。この時、入射開口部はフィルの状態、入射ビームプロファイルはガウシアンであることを仮定します。
  • チューブレンズと対物レンズの適合性については、「倍率&視野」タブをご参照ください。

M = 倍率
WD = 作動距離
EFL = 有効焦点距離

PFL = 同焦点距離
NA = 開口数
EP = 瞳径

OFN = 光学視野数

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
LMU-5X-UVB Support Documentation
LMU-5X-UVBMicroSpot Focusing Objective, 5X, 240 - 360 nm, NA = 0.12
¥166,981
5-8 Days
LMU-5X-NUV Support Documentation
LMU-5X-NUVMicroSpot Focusing Objective, 5X, 325 - 500 nm, NA = 0.12
¥166,981
Today
LMU-20X-UVB Support Documentation
LMU-20X-UVBMicroSpot Focusing Objective, 20X, 240 - 360 nm, NA = 0.39
¥317,927
5-8 Days
LMU-20X-NUV Support Documentation
LMU-20X-NUVMicroSpot Focusing Objective, 20X, 325 - 500 nm, NA = 0.38
¥317,927
Lead Time
LMU-40X-UVB Support Documentation
LMU-40X-UVBMicroSpot Focusing Objective, 40X, 240 - 360 nm, NA = 0.49
¥333,822
Today
LMU-40X-NUV Support Documentation
LMU-40X-NUVMicroSpot Focusing Objective, 40X, 325 - 500 nm, NA = 0.47
¥333,822
Today

Microspot UV集光対物レンズ、狭帯域

% Focal Length Shift
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生データはこちらからダウンロードいただけます。
  • ARコーティング付き:240~360 nm、325~500 nm
  • 倍率:3倍、10倍、15倍
  • 開口の70 %までのビーム径に対して回折限界に近い性能
  • NA:0.08~0.31
  • RMS (0.800"-36)外ネジ、ネジ深さ3.8 mm

こちらの対物レンズの倍率は、3倍、10倍、15倍です。単色光向け設計のため、最適な光学性能を得るためには、ARコーティングの波長範囲内の狭帯域レーザを使用してください。回折限界性能は、各対物レンズの開口の70 %までのビーム径で得られます。また当社では、さらに狭帯域コーティングの対物レンズもご用意しております(下記参照)。

これらの対物レンズは、RMS外ネジ付きのため、当社のファイバ入射システムほか、RMSマウントHCS013を使用することにより当社のあらゆるフレクシャーステージに取り付けが可能です。対物レンズ用ケース(蓋OC2RMSおよび容器OC22)と、アルミニウム製キャップ(RMSCP1)は別売りでご提供しております。

Item #AR Coating
Range
MaWDEFLPFLNAEPbOFNTypical
Transmission
Max Reflectance
per Surfacec
Pulsed
Damage Threshold
Spot
Sized
Design Tube
Lens Focal
Lengthe
LMU-3X-UVB240 - 360 nm3X50.1 mm60.4 mm76.3 mm0.089.9 mm15Icon
Raw Data
< 1.5%
(240 - 360 nm)
5.0 J/cm2
(355 nm, 10 ns,
20 Hz, Ø0.342 mm)
5 µm200 mm
LMU-3X-NUV325 - 500 nm3X50.7 mm61.0 mm76.9 mm0.089.9 mm17Icon
Raw Data
< 1.0%
(325 - 500 nm)
3.0 J/cm2
(355 nm, 6.6 ns,
20 Hz, Ø0.206 mm)
LMU-10X-UVB240 - 360 nm10X15.0 mm20.5 mm47.2 mm0.249.9 mm11Icon
Raw Data
< 1.5%
(240 - 360 nm)
5.0 J/cm2
(355 nm, 10 ns,
20 Hz, Ø0.342 mm)
µm
LMU-10X-NUV325 - 500 nm10X15.6 mm21.2 mm47.7 mm0.239.9 mm13Icon
Raw Data
< 1.0%
(325 - 500 nm)
3.0 J/cm2
(355 nm, 6.6 ns,
20 Hz, Ø0.206 mm)
LMU-15X-UVB240 - 360 nm15X8.3 mm13.6 mm44.7 mm0.318.5 mm12Icon
Raw Data
< 1.5%
(240 - 360 nm)
5.0 J/cm2
(355 nm, 10 ns,
20 Hz, Ø0.342 mm)
1 µm
LMU-15X-NUV325 - 500 nm15X8.6 mm14.1 mm45.1 mm0.308.5 mm13Icon
Raw Data
< 1.0%
(325 - 500 nm)
3.0 J/cm2
(355 nm, 6.6 ns,
20 Hz, Ø0.206 mm)
  • 焦点距離が200 mmのチューブレンズを使用時
  • 瞳径(EP)は対物レンズの後方開口部で定義されています。
  • これらの対物レンズをARコーティングの仕様範囲外で使用することは、表面反射によるゴースト画像や光学素子の全体透過率の著しい減少となるため、お勧めしておりません。
  • スポットサイズは、中心波長で計算されています。この時、入射開口部はフィルの状態、入射ビームプロファイルはガウシアンであることを仮定します。
  • チューブレンズと対物レンズの適合性については、「倍率&視野」タブをご参照ください。

M = 倍率
WD = 作動距離
EFL = 有効焦点距離

PFL = 同焦点距離
NA = 開口数
EP = 瞳径

OFN = 光学視野数

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
LMU-3X-UVB Support Documentation
LMU-3X-UVBMicroSpot Focusing Objective, 3X, 240 - 360 nm, NA = 0.08
¥166,981
5-8 Days
LMU-3X-NUV Support Documentation
LMU-3X-NUVMicroSpot Focusing Objective, 3X, 325 - 500 nm, NA = 0.08
¥166,981
5-8 Days
LMU-10X-UVB Support Documentation
LMU-10X-UVBMicroSpot Focusing Objective, 10X, 240 - 360 nm, NA = 0.24
¥254,623
5-8 Days
LMU-10X-NUV Support Documentation
LMU-10X-NUVMicroSpot Focusing Objective, 10X, 325 - 500 nm, NA = 0.23
¥254,623
5-8 Days
LMU-15X-UVB Support Documentation
LMU-15X-UVBMicroSpot Focusing Objective, 15X, 240 - 360 nm, NA = 0.31
¥277,693
5-8 Days
LMU-15X-NUV Support Documentation
LMU-15X-NUVMicroSpot Focusing Objective, 15X, 325 - 500 nm, NA = 0.30
¥277,693
5-8 Days

MicroSpot UV集光対物レンズ、レーザーライン対応ARコーティング付き

% Focal Length Shift
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生データはこちらからダウンロードいただけます。
  • ARコーティング付き:192~194 nm、240~260 nm、248~287 nm、325~380 nm
  • 倍率:3倍、10倍、15倍
  • 開口の70 %までのビーム径に対して回折限界に近い性能 
  • NA:0.08~0.35
  • RMS (0.800"-36)外ネジ、ネジ深さ3.8 mm

こちらの倍率3倍、10倍、15倍の対物レンズは、Excimerレーザーラインを中心にした狭帯域で、1面当たりの反射率が最大<1%で損傷閾値が高いARコーティング処理がされています。そのため、レーザ切断や、高出力での部品のマイクロマシニング(微細加工)に適しています。

これらの対物レンズは、RMS外ネジ付きのため、当社の ファイバ入射システムほか、RMSマウントHCS013を使用することにより当社のあらゆるフレクシャーステージに取り付けが可能です。対物レンズ用ケース(蓋OC2RMSおよび容器OC22)と、アルミニウム製キャップ(RMSCP1)は別売りでご提供しております。

Item #AR Coating
Range
MaWDEFLPFLNAEPbOFNTypical
Transmission
Max Reflectance
per Surfacec
Pulsed
Damage Threshold
Spot
Sized
Design Tube
Lens Focal
Lengthe
LMU-3X-193192 - 194 nm3X48.6 mm59.0 mm74.7 mm0.089.9 mm12Icon
Raw Data
< 0.3% (192 - 194 nm)-5 µm200 mm
LMU-3X-248240 - 260 nm3X49.5 mm59.8 mm75.7 mm0.089.9 mm15Icon
Raw Data
< 0.5% (240 - 260 nm)-
LMU-3X-266248 - 287 nm3X49.7 mm60.0 mm75.9 mm0.089.9 mm16Icon
Raw Data
< 0.7% (248 - 287 nm)
< 0.2% (256 - 275 nm)
5.0 J/cm2
(266 nm, 10 ns,
10 Hz, Ø0.127 mm)
LMU-3X-351325 - 380 nm3X50.5 mm60.7 mm76.6 mm0.089.9 mm18Icon
Raw Data
< 0.7% (325 - 380 nm)
< 0.2% (335 - 362 nm)
10 J/cm2
(355 nm, 10 ns,
10 Hz, Ø0.406 mm)
LMU-10X-193192 - 194 nm10X13.2 mm18.2 mm45.3 mm0.279.9 mm9Icon
Raw Data
< 0.3% (192 - 194 nm)-2 µm
LMU-10X-248240 - 260 nm10X14.5 mm19.8 mm46.6 mm0.259.9 mm11Icon
Raw Data
< 0.5% (240 - 260 nm)-
LMU-10X-266248 - 287 nm10X14.7 mm20.1 mm46.8 mm0.259.9 mm12Icon
Raw Data
< 0.7% (248 - 287 nm)
< 0.2% (256 - 275 nm)
5.0 J/cm2
(266 nm, 10 ns,
10 Hz, Ø0.127 mm)
LMU-10X-351325 - 380 nm10X15.4 mm20.9 mm47.5 mm0.249.9 mm14Icon
Raw Data
< 0.7% (325 - 380 nm)
< 0.2% (335 - 362 nm)
10 J/cm2
(355 nm, 10 ns,
10 Hz, Ø0.406 mm)
LMU-15X-193192 - 194 nm15X7.2 mm12.0 mm43.7 mm0.358.5 mm9Icon
Raw Data
< 0.3% (192 - 194 nm)-1 µm
LMU-15X-248240 - 260 nm15X8.0 mm13.1 mm44.4 mm0.328.5 mm12Icon
Raw Data
< 0.5% (240 - 260 nm)-
LMU-15X-266248 - 287 nm15X8.1 mm13.3 mm44.5 mm0.328.5 mm13Icon
Raw Data
< 0.7% (248 - 287 nm)
< 0.2% (256 - 275 nm)
5.0 J/cm2
(266 nm, 10 ns,
10 Hz, Ø0.127 mm)
LMU-15X-351325 - 380 nm15X8.5 mm13.9 mm44.9 mm0.318.5 mm13Icon
Raw Data
< 0.7% (325 - 380 nm)
< 0.2% (335 - 362 nm)
10 J/cm2
(355 nm, 10 ns,
10 Hz, Ø0.406 mm)
  • 焦点距離が200 mmのチューブレンズを使用時
  • 瞳径(EP)は対物レンズの後方開口部で定義されています。
  • これらの対物レンズをARコーティングの仕様範囲外で使用することは、表面反射によるゴースト画像や光学素子の全体透過率の著しい減少となるため、お勧めしておりません。
  • スポットサイズは、中心波長で計算されています。この時、入射開口部はフィルの状態、入射ビームプロファイルはガウシアンであることを仮定します。
  • チューブレンズと対物レンズの適合性については、「倍率&視野」タブをご参照ください。

M = 倍率
WD = 作動距離
EFL = 有効焦点距離

PFL = 同焦点距離
NA = 開口数
EP = 瞳径

OFN = 光学視野数

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
LMU-3X-193 Support Documentation
LMU-3X-193MicroSpot Focusing Objective, 3X, 192 -194 nm, NA = 0.08
¥182,737
5-8 Days
LMU-3X-248 Support Documentation
LMU-3X-248MicroSpot Focusing Objective, 3X, 240 - 260 nm, NA = 0.08
¥166,981
5-8 Days
LMU-3X-266 Support Documentation
LMU-3X-266MicroSpot Focusing Objective, 3X, 248 - 287 nm, NA = 0.08
¥166,981
Today
LMU-3X-351 Support Documentation
LMU-3X-351MicroSpot Focusing Objective, 3X, 325 - 380 nm, NA = 0.08
¥166,981
5-8 Days
LMU-10X-193 Support Documentation
LMU-10X-193MicroSpot Focusing Objective, 10X, 192 - 194 nm, NA = 0.27
¥270,518
5-8 Days
LMU-10X-248 Support Documentation
LMU-10X-248MicroSpot Focusing Objective, 10X, 240 - 260 nm, NA = 0.25
¥254,623
5-8 Days
LMU-10X-266 Support Documentation
LMU-10X-266MicroSpot Focusing Objective, 10X, 248 - 287 nm, NA = 0.25
¥254,623
5-8 Days
LMU-10X-351 Support Documentation
LMU-10X-351MicroSpot Focusing Objective, 10X, 325 - 380 nm, NA = 0.24
¥254,623
5-8 Days
LMU-15X-193 Support Documentation
LMU-15X-193MicroSpot Focusing Objective, 15X, 192 - 194 nm, NA = 0.35
¥292,042
5-8 Days
LMU-15X-248 Support Documentation
LMU-15X-248MicroSpot Focusing Objective, 15X, 240 - 260 nm, NA = 0.32
¥277,693
5-8 Days
LMU-15X-266 Support Documentation
LMU-15X-266MicroSpot Focusing Objective, 15X, 248 - 287 nm, NA = 0.32
¥277,693
5-8 Days
LMU-15X-351 Support Documentation
LMU-15X-351MicroSpot Focusing Objective, 15X, 325 - 380 nm, NA = 0.31
¥277,693
5-8 Days