SCHOTT solutions n° 2/2013 > Filtros de vidrio

Los láseres infrarrojos se utilizan cada vez más en la medicina y la industria. Para prevenir las lesiones oculares se necesitan unos filtros de vidrio especiales. Con un espesor de tan sólo 1 mm, el filtro VG20 de SCHOTT ofrece un alto grado de absorción dentro del espectro infrarrojo cercano (NIR). Foto: SCHOTT/C. Costard

No se deje cegar


El nuevo filtro de vidrio VG20 de SCHOTT protege eficazmente tanto personas como aparatos contra las radiaciones infrarrojas dañinas.


Bernhard Gerl

La pequeña hoja de vidrio de color verde azulado que el Dr. Ralf Biertümpfel, Responsable de Aplicaciones de Filtros de Vidrio en SCHOTT Advanced Optics, sujeta entre sus manos nos recuerda a la famosa vidriera azul de Chagall, en la iglesia de San Esteban de Maguncia, situada no lejos de la sede principal de SCHOTT. Sin embargo, el nuevo filtro de vidrio VG20 es alta tecnología – no hay otro filtro de vidrio que proteja tan bien. VG20 comienza absorbiendo el 50% de la radiación ya a partir de los 565 nm, que corresponden a un verde amarillento. Para una longitud de onda infrarroja de 850 nm incluso bloquea la radiación mil veces mejor que el vidrio convencional. Dentro de este intervalo de frecuencias una radiación intensa puede resultar muy dañina para el ojo humano. Esto es especialmente cierto si es emitida por láseres GaAlAs, InGaAs o Nd:YAG como los utilizados en aplicaciones industriales y médicas. En ambos casos, no sólo es importante proteger a los usuarios, sino asegurarse también de que las gafas protectoras les dificulten lo menos posible su trabajo. Gracias al sobresaliente efecto filtrante de VG20, el vidrio puede ser 1/3 más delgado que en los filtros de vidrio convencionales. Así, las gafas protectoras resultan más ligeras y cómodas de llevar. Más importante todavía es que vean las cosas con sus colores naturales, un aspecto de especial relevancia en el campo médico. Aunque el vidrio azulado de VG20 oscurece algo todos los colores del espectro, no los falsea. Cuando se mira con estas gafas se pueden reconocer todos los colores e incluso ver una zona blanca como realmente blanca.
Los displays iluminados pueden resultar molestos cuando se utilizan intensificadores de imagen, porque su intensa radiación infrarroja es amplificada igual que la de las personas o los animales situados en la lejanía. Sin embargo, si se cubren los displays de una cabina de pilotaje (fotografía) con filtros de vidrio VG20, se puede leer los mismos sin problemas. Foto: iStockphoto

Resistente a la intemperie bajo condiciones rigurosas

El sobresaliente efecto de filtrado de VG20 es el resultado de los iones de cobre disueltos en la matriz del vidrio. ”El vidrio es en realidad un líquido, por lo que se pueden disolver en el mismo sales, de forma muy parecida a como se disuelve la sal común en el agua”, explica el Dr. Biertümpfel. Aunque también se puede encontrar cobre en los vidrios para ventanas tintados básicos de color azul, sigue resultando harto difícil tintar el vidrio de forma totalmente uniforme. Si se adicionan colorantes a la masa de vidrio fundido, pueden formarse muy rápidamente estrías, que afectan a la calidad óptica. Hasta ahora esto sólo se podía evitar adicionando otras sustancias, que también tienen un impacto negativo sobre las propiedades y, en ocasiones, son cuestionables a nivel ecológico. Sin embargo, tras un complejo proceso de perfeccionamiento de su tecnología de fabricación, SCHOTT ha conseguido que su vidrio sea extraordinariamente homogéneo y libre de estrías, a pesar de sus elevadas concentraciones de pigmentos.

Como SCHOTT evita los aditivos problemáticos tendentes a reaccionar, VG20 es también muy resistente a la intemperie. Conserva su transparencia y no se corroe incluso después de cientos de horas en un ambiente a 85 °C con un 85% de humedad. En consecuencia es también apto para condiciones ambientales más rigurosas que las que se dan en un quirófano. Éstas pueden incluir, por ejemplo, aplicaciones exteriores en las que va emparejado con tubos intensificadores de imagen. Este tipo de dispositivos son cada vez más utilizados por cazadores, agentes de policía, equipos de rescate y pilotos de helicóptero. Los tubos intensificadores de imagen, que son especialmente sensibles dentro del espectro infrarrojo, ayudan al usuario a orientarse y a encontrar personas o presas de caza en la oscuridad.

Sin embargo, los displays iluminados de otros dispositivos, o incluso la luz de un reloj, un smartphone o una linterna, pueden convertirse rápidamente en un problema, porque su radiación infrarroja intensa es amplificada en la misma medida que la de una persona situada en la lejanía. El tubo intensificador de imagen la convierte en un punto de luz cegador. En cambio, cubriendo el reloj del cazador o la pantalla de los instrumentos del helicóptero con un filtro de vidrio VG20, se pueden seguir leyendo estos elementos correctamente.

Los sensores CCD / CMOS que captan las imágenes en las cámaras digitales y los smartphones también precisan un filtro eficaz contra los infrarrojos, como VG20, porque reaccionan más sensiblemente a las radiaciones roja e infrarroja que el ojo humano. A causa de ello, los objetos calientes se muestran con el color incorrecto. Como VG20 bloquea la radiación roja hasta cierto punto y la radiación infrarroja completamente, adapta la sensibilidad espectral del sensor a la de los ojos. Un efecto añadido positivo es que, gracias a su gran poder filtrante, VG20 permite que las capas de vidrio protector sean más delgadas y los sistemas ópticos en su conjunto más compactos. Esto está en línea con las cambiantes necesidades de la industria electrónica, que persigue una miniaturización cada vez mayor. El nuevo vidrio de SCHOTT está disponible no solo como filtro pulido, sino también con un recubrimiento de interferencia optimizado para cada aplicación. <

Protección en el infrarrojo cercano (NIR)

Esta gráfica muestra la transmitancia del filtro de vidrio óptico VG20 en función de la longitud de onda. Las porciones visibles del espectro pueden atravesar el filtro y aseguran que los colores serán reproducidos con naturalidad, al mismo tiempo que se absorbe la componente de luz del infrarrojo cercano. El filtro de vidrio óptico VG20 protege contra la radiación roja y del infrarrojo cercano (NIR), con longitudes de onda superiores a 650 nm, que es el intervalo utilizado habitualmente en los láseres y las fuentes de luz intensa (ILS). < Fuente: SCHOTT

Viendo en la oscuridad

Al amplificar las radiaciones visible e infrarroja residuales, los tubos intensificadores de imagen hacen posible que las personas vean de noche. Un objetivo proyecta con este fin la luz incidente sobre un fotocatodo, provocando la liberación de electrones. Estos electrones son acelerados, aplicando una alta tensión (de 10 – 17 kV), a menudo en múltiples etapas, en dirección hacia una pantalla fluorescente. Allí se genera una imagen monocromática mucho más brillante, de intensidad proporcional a la de la iluminación inicial, lo cual permite al observador ver el entorno en la oscuridad. <

Sitio web de SCHOTT
VG20