Calcium fluoride

Material
CaF2

 

Calciumfluorid (CaF2) besitzt ein breites Transmissionsband im Wellenlängenbereich zwischen 0,12 µm und 10,5 µm auf. Bereits bei einer Wellenlänge von 160 nm liegt der Transmissionsanteil bei über 80% (siehe spektrale Eigenschaften).  Das Material ist nur sehr schwach doppelbrechend. Calciumfluorid zeigt gute mechanische und thermische Eigenschaften, woraus sich eine gute Bearbeitbarkeit des Materials ergibt. Zusammen mit dem breiten Transmissionsband, machen diese Eigenschaften CaF2 zu einem vielfältig einsetzbaren Material, dass nach Lithiumfluorid am häufigsten für VUV-Optiken genutzt wird.

Kristalle aus Calciumfluorid werden nach der Czochralski- oder Bridgman-Methode gezogen. Dabei wird das Material in mehreren Qualitäten verarbeitet (IR,UV) und ist sowohl als monokristallines als auch als polykristallines Material erhältlich.

Calciumfluorid wird zur Erzeugung von optischen Fenstern, Prismen, Linsen und anderen optischen Elementen verwendet.

 

Properties
Optical properties
Transmission range in µm (minimum 10%)
0,12‐11,8
Transmission range in µm (minimum 50%)
0,13‐10,5
Refractive index @633nm
1,432888

(1,39908 @5µm)

Reflection losses in % at 1 surface
2,89 @4µm
Reflection losses, % for two surfaces
5,4 @5µm
dN/dT in 1/K
-10,6 · 10-6
Physical properties
Density in g/cm3
3,18
Melting point in °C
1418
Specific heat capacity in J/(kg · K)
854
Thermal conductivity in W/(m · K)
9,71
Thermal expansion in 1/K
18,9 · 10-6
Dielectric constant
6,76
Solubility in water in g/100g
0,16 · 10-4 @25°C
Mohs hardness
4
Knoop hardness in kg/mm²
163
Material type
single crystalline, synthetic
Crystal type
cubic, face-centered
Crystal structure
cF12
Lattice constant in Å
a = 5,46
Elastic coefficient in GPa
C11 = 165

C12 = 47

C44 = 33,9

Young's Modulus (E) in Gpa
75,8
Shear Modulus (G) in GPa
33,7
Bulk Modulus (K) in GPa
82,71
Rupture Modulus in MPa
40
Apparent elastic limit in MPa
36,5
Poisson's ratio
0,29
Spectral properties
sample thickness: 2 mm
Optical properties
Transmission range @10% min. 0,12 - 11,8
Transmission range @50% min. 0,13 - 10,5
Brechungsindex @ 633nm 1,432888
(1,39908 @5µm)
Reflection losses in % at 1 surface 2,89 @ 4µm
Reflection losses, % for two surfaces 5,4 @ 5µm
dn/dT in 1/K -10,6 · 10-6
Physical properties
Density in g/cm³ 3,18
Melting point in °C 1418
Specific heat capacity in J/(kg · K) 854
Thermal conductivity in W/(m · K) 9,71
Thermal expansion in 1/K 18,9 · 10-6
Dielectric constant 6,76
Solubility in water in g/100g 0,16 · 10-4 @ 25°C
Mohs hardness 4
Knoop hardness in kg/mm² 163
Material type single crystalline, synthetic
Crystal type kubisch flächenzentriert
Crystal structure cF12
Lattice constant in Å a = 5,46
Elastic coefficient in GPa C11 = 165
C12 = 47
C44 = 33,9
Young's Modulus (E) in Gpa 75,8
Shear Modulus (G) in GPa 33,7
Bulk Modulus (K) in GPa 82,71
Rupture Modulus in MPa 40
Apparent elastic limit in MPa 36,5
Poisson's ratio 0,29
Spectral properties