Highlights

Die Kombination eines innovativen Formgebungsverfahrens mit unseren
einzigartigen Materialqualitäten macht Produkte möglich, die vorher aus
Quarzglas nicht vorstellbar waren.

Nachfolgend finden Sie einige Beispiele dafür.

Rover "Perseverance" mit SHERLOC-Instrument

Quelle: NASA/Johnson Space Center

Diffusil^® is space approved

Das „Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals“ hat einen Spitznamen: SHERLOC
Dieses Messinstrument ist auf dem Roboterarm des Rovers „Perseverance“ montiert und wird mithilfe von Spektrometern, einem Laser und einer Kamera nach organischen Stoffen und Mineralien auf dem Mars suchen. SHERLOC ist u.a. dafür konzipiert, mögliche Anzeichen früheren mikrobiellen Lebens auf dem Mars zu finden.
Mit dabei sind am Rover montierte Kalibriertargets aus unserem Diffusil^®-UV.
Diese haben sich in ausgedehnten Tests bei der NASA als langzeitstabil auch unter den harten Bedingungen des Weltalls erwiesen. Damit konnte IQS wieder einmal die hohe Qualität ihrer Quarzgläser unter Beweis stellen.

Weiterführende Informationen finden Sie hier: https://mars.nasa.gov/mars2020/

Optische Integrationskugel (Ulbrichtkugel)

Beschreibung:
Integrations- oder Ulbrichtkugeln sind Komponenten der technischen Optik und dienen u.a. der Erzeugung von diffuser Strahlung aus gerichteter Strahlung und der exakten Messung des Lichtstroms einer Lichtquelle. Dafür ist die Innenoberfläche der Hohlkugel aus einem gut diffus reflektierenden Material wie bspw. optischem PTFE oder Bariumsulfat hergestellt.

Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik:
Die mit PTFE oder Bariumsulfat beschichteten Ulbrichtkugeln haben in verschiedenen Bereichen Nachteile, z.B. die aufwändige Reinigung nur durch Fachfirmen, ihre Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Einwirkungen, die Eigenfluoreszenz in bestimmten Wellenlängenbereichen und schließlich ihr eingeschränkter Einsatz bei High-Power Anwendungen (z.B. Hochleistungslaser). Die von IQS in Zusammenarbeit mit der Firma opsira entwickelte Ulbrichtkugel aus dem opaken Quarzglas Diffusil® kennt diese Nachteile nicht. Diffusil® erzeugt durch seine ultra-homogene Verteilung von mikrometergroßen Gasbläschen im Material einen hohen Reflexionsgrad und eine quasi lambertsche Streuung der Strahlung an der Innenoberfläche der Hohlkugel. Dank der Materialeigenschaften von Diffusil® ist jetzt eine Reinigung durch den Kunden selbst bedenkenlos möglich. Selbst hartnäckige Verunreinigungen an der Innenoberfläche der Hohlkugel können mühelos mit üblichen Reinigungsmitteln oder sogar Säuren beseitigt werden, ohne die Reflexions- und Streueigenschaften von Diffusil® zu schädigen. Durch den Einsatz von hochreinen, synthetischen Rohstoffen im Diffusil® entsteht außerdem keine ungewollte Eigenfluoreszenz in der Ulbrichtkugel beim Einsatz üblicher Anregungswellenlängen. Da Diffusil®, wie auch Quarzglas, im Allgemeinen eine hohe Zerstörschwelle in Bezug auf Laserstrahlung hat, ist die Ulbrichtkugel von IQS geradezu prädestiniert für den Einsatz bei High-Power Anwendungen. Selbst lokale Hitzespots bis 1.000°C durch Laserstrahlung schaden der Ulbrichtkugel aus Diffusil® nicht.

Ergebnis:
Die Ulbrichtkugel aus Diffusil® ist die erste, serienmäßige Integrationskugel aus Quarzglas aus einem Sol-Gel Prozess. Durch die besonderen Materialeigenschaften von Diffusil® besteht sie nicht nur im Laborbetrieb, sondern kann auch in industrieller Umgebung sowie im mobilen Außeneinsatz verwendet werden. Sie erzeugt keine störende Eigenfluoreszenz unter den bekannten Anregungswellenlängen und ist insbesondere für den Einsatz in High-Power Laseranwendungen geeignet. Durch den Sol-Gel Abformprozess sind verschiedenartige geometrische Besonderheiten wie z.B. Lichtleiter-, Sensor- und Lichtquellenanschlüsse einfach und reproduzierbar herstellbar.

Freiformflächen-Haltevorrichtung

Beschreibung:
Im Bereich der Flüssigkeits- und Gasströmungstechnik helfen Bauteile mit Freiformflächen, die optimalen Strömungsverhältnisse im Prozess zu generieren. Bei der aufwändigen Herstellung / Bearbeitung dieser Teile auf Mehr-Achs Bearbeitungszentren stellt die sichere Ausrichtung und Fixierung solcher freigeformter Bauteile eine besondere Herausforderung dar. Die von IQS hergestellten Quarzglas-Halter mit Freiformflächen vereinen gleich zwei innovative Technologien bei der Bearbeitung der o.g. Bauteile.

Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik:
Oftmals werden Bauteile mit Freiformflächen mit extra Haltepunkten oder Flächen für die Bearbeitung geplant. Eine andere Möglichkeit der Fixierung solcher Bauteile liegt in der Nutzung von Haltern, welche die exakte Gegenkontur der Freiformfläche haben. In dieser Gegenkontur wird das eigentlich zu bearbeitende Bauteil dann eingepasst und gehaltert. Dies kann z.B. mittels mechanischer Klemmung oder mittels Verklebung passieren. Die Klebung stellt hier die eleganteste und effizienteste Haltemethode dar. Allerdings sind die meisten Haltermaterialien nicht transparent, sodass eine Kontrolle der Klebefläche auf Inhomogenitäten und eingeschlossene Luftblasen nicht möglich ist.

Ergebnis: Die neuen, transparenten Klebevorrichtungen aus Quarzglas von IQS zeigen die o.g. Nachteile nicht mehr. Durch den Einsatz der Sol-Gel Abformtechnologie können geometrisch exakte Freiformflächen in größeren Stückzahlen zu geringen Kosten hergestellt werden. Da Quarzglas im Gegensatz zu Metallen nicht duktil ist, wird das Werkstück während der Bearbeitung exakt fixiert. Schwingungen und Geometrieabweichungen werden so massiv reduziert. Weiterhin erlauben die Klebevorrichtungen aus synthetischem Quarzglas den Einsatz von UV-härtenden Klebern, da das Quarzglas von IQS im UV-Wellenlängenbereich eine hohe Transmission besitzt. Die zu bearbeitenden Werkstücke können mit Kleber versehen und positioniert werden – eine rückseitige UV-Bestrahlung der Klebefläche durch die Klebevorrichtung selbst härtet dann homogen den Kleber aus. Eine Kontrolle der Klebefläche auf Lufteinschlüsse und Imhomogenitäten ist so ebenfalls gegeben.

Reinstgas-Heizermodul

Beschreibung:
Im Bereich der Spurenanalytik werden besondere Reinheitsanforderungen an Gerätekomponenten gestellt. Dabei kommt es insbesondere auf das Langzeitverhalten von verbauten Komponenten in Bezug auf die Abgabe unerwünschter Elemente und Verbindungen an. Das abgebildete Quarzglasteil stellt einen Teil eines Heizermoduls für ultra-reines Trägergas in einem Gerät der Spurenanalytik dar. Zur Erzeugung des Strömungskanals wird eine weitere Quarzglasscheibe mit dem abgebildeten Quarzglasmodul thermisch verbondet. Das Bauteil wird mittels elektrischer Heizpads in wenigen Sekunden auf mehrere hundert Grad Celsius aufgeheizt. Das Trägergas passiert den spiralförmigen Kanal im Heizermodul, wird erwärmt und strömt dann an zentraler Stelle in einem gleichmäßigen, laminaren Strom in den Probenraum des Analysators.
Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik:
Bestehende Heizermodule für diese Geräteklasse wurden aus einem bestimmten Metall hergestellt. Während des Einsatzes im Gerät wurden trotz vorheriger intensiver Reinigung der Heizermodule immer wieder geringste Mengen Fremdelemente bzw. unerwünschte chem. Verbindungen in das Carrier-Gas abgegeben und verzerrten das Ergebnis der Analyse. Die hohe Reinheit des Quarzglases sowie die chemisch inerte und geschlossene Oberfläche des Strömungskanals im Heizermodul führen nun dazu, dass das eingesetzte Carrier-Gas kontaminationsfrei in den Probenraum des Analysators gelangt.
Ergebnis:
Die Genauigkeit der Messergebnisse wurde durch den Einsatz des hochreinen Quarzglasheizers um eine Größenklasse verbessert. Ein strömungsoptimiertes Kanaldesign trägt zu einer äußerst homogenen Verteilung des Gasstroms in den Probenraum bei. Das so erzeugte Strömungsdesign wäre für konventionelle materialabhebende Bearbeitungsverfahren zu aufwändig in der Herstellung. Das Sol-Gel Verfahren der IQS als Abformtechnologie für Quarzglas kann hier in Bezug auf Reproduzierbarkeit und Kosteneffizienz punkten.

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