P
pistolillas
Novat@
Sin verificar
Bueno voy a intentar dar respuesta en este hilo a las típicas preguntas que nos surgen cuando hablamos de los tratamientos antireflejantes multicapas en los cristales de nuestros relojes. Abordaré este tema desde una perspectiva profesional pero fácilmente entendible.
A decir verdad he estado mirando en el foro sobre este tema y no he encontrado condensada toda esta información que a continuación os expongo, de modo que si los administradores consideran que es un tema repetitivo no hay problema en que se ubique en otro sitio del foro o directamente se elimine. Gracias a todos y espero que os resulte interesante.
1. ¿Qué son y para qué sirven?
Los tratamientos antireflejantes (AR) aplicados sobre cristales, y en el caso concreto de los relojes sobre zafiro, sirven para eliminar reflejos parásitos residuales que generan ruido en la calidad de la imagen, provocando menor contraste. De esta forma, los cristales que incorporen estos tratamientos conseguirán que lo que se observe a través de ellos se vea mejor, discriminando con más detalle porque el contraste ha mejorado, obviamente en el caso de relojes, se observará mejor los detalles del dial, fechadores, complicaciones relojeras varias, etc. En la mayoría de los AR si se mira perpendicular al plano del cristal, la pérdida de luz por reflexión es despreciable y apenas se aprecia el cristal, no se ve, todos hemos dicho en alguna ocasión, parece que este reloj no tiene cristal.
Los tratamientos AR se han empleado y así sigue haciéndose en sistemas ópticos complejos formados por muchas lentes donde la pérdida de luz por reflexión es muy grande y por tanto la calidad de imagen final se ve afectada. Entiéndase telescopios, binoculares, prismáticos, microscopios, fotografía, incluso ya en televisores o monitores de ordenador y por supuesto en nuestros relojes.
2. Fundamento óptico físico
De todos es sabido que la luz al atravesar un medio transparente con un índice de refracción distinto al del aire, experimenta una refracción y una reflexión gobernadas ambas por la elegante ley de Snell. Habitualmente esta luz reflejada “molesta” para discernir detalles si estamos observando a través del cristal. Carl Zeiss a principios del siglo XX (1936), descubrió un sistema óptico para eliminar esas reflexiones de la luz cuando esta atraviesa un medio. Se trata de aplicar y depositar encima y/o debajo (de esto hablaremos después) un sistema formado por varias capas ultrafinas de índice de refracción variable con las que eliminaremos los reflejos gracias a la interferometría destructiva, aniquilación de ondas electromagnéticas por estar en fases opuestas, caprichos de la mecánica ondulatoria.
Si dos ondas de luz coinciden en el tiempo pico con valle se anulan y su patrón de interferencia es una sobra, ósea no hay luz. La formulación matemática de esto es compleja y no vamos a detallarla aquí, no ha lugar…
Una cosa importante que debemos tener en cuenta y sobre la que hay mucha confusión es que los tratamientos AR no eliminan el 100% de los reflejos parásitos, dependiendo de cuantas capas y de las calidades hasta un 99.7%, dejando ese 0.3% residual que es el que nos permite ver las típicas imágenes violáceas o verdosas reflejadas en un zafiro con AR. Esto significa que si el cristal absorbiera y cancelara toda la luz reflejada, sería invisible.
3. ¿Cómo se aplican?
Aquí está la complicación verdadera, en la tecnología de aplicación. Se emplean cámaras de alto vacío a presiones muy reducidas con un cañón iónico en ambientes limpios, esto es, libres de partículas que puedan interferir en el proceso. Habitualmente los materiales empleados en las multicapas AR son cuarzo, titanio, óxido de zirconio, fluoruro de lantano, fluoruro de magnesio… gracias a sus índices de refracción y propiedades ópticas. La forma en que se aplica esto es por evaporación térmica para un depósito homogéneo en la superficie del cristal. Mediante un filamento de tungsteno a alta temperatura, unos campos magnéticos y una presión muy baja conseguimos la sublimación del material para vaporizar uniformemente sobre el zafiro.
En realidad el proceso de aplicación de un tratamiento AR sobre cristal consta de muchas etapas (limpiezas, secados, vaporización de sustancias adherentes, controles de calidad…) que yo os he simplificado enormemente para no aburriros.
4. ¿Por qué se observa la luz con esas tonalidades? ¿De qué depende?
El espectro visible hace referencia a la luz captada por el ojo humano, y se corresponde con esta escala:
Si no hubiera aplicado un tratamiento AR sobre un zafiro sintético y la luz incide perpendicularmente, según la ley de Fresnel, se reflejaría aproximadamente el 15% de la luz, un 7.5% debido a la cara anterior del cristal y otro 7.5% por la posterior, el 75% restante se transmitiría por refracción. Al aplicar las capas AR a la superficie del material, de ese 15% se cancela prácticamente todo quedando un residual de entre 0.2 y 0.3 %, produciéndose lo que llamamos un desplazamiento de longitud de onda. Es decir, se ha absorbido o cortado el grueso del espectro visible, y solo se escapa al AR longitudes de onda cercanas a los 400 nm casi ya en el ultravioleta, casi imperceptible para el ojo humano.
La verdad es que el desplazamiento de la longitud de onda se puede programar cuando se diseña un AR, lo que significa que puedo fabricar AR con reflejos residuales verdosos, violáceos o anaranjados.
En los zafiros con AR empleados en relojería el residuo reflexivo de un AR suele ser violáceo-azulado.
5. Mejor dentro o fuera del cristal…
Obviamente como muchos de vosotros sabéis y habéis comentado incluso en muchos hilos, es mejor el tratamiento AR en la parte posterior del zafiro para evitar roces y por tanto abrasión que altere y afecte dicho tratamiento. El zafiro en la escala de Mohs ocupa la posición 9, lo que significa que solo puede ser rayado por el diamante que está en la posición 10. De manera que si un reloj tiene zafiro y le dais un golpe sin querer, no se raya, si lo hace es por el AR aplicado en la cara externa.
En los cristales de gafas se aplican en ambas caras y se combinan con tratamiento endurecidos químicos y/o térmicos para conferir al sistema durabilidad y resistencia a la fricción. En la óptica oftálmica incluso existen tratamientos electrostáticos e hidrófobos para evitar que se adhieran partículas de polvo y agua a la superficie del cristal. Ignoro si en los zafiros para relojes se aplican estos tratamientos extras a los AR cuando se aplican en la superficie anterior. Pero en cualquier caso, los tratamientos de endurecidos terminan claudicando y perdiendo propiedades con el uso.
6. ¿Cuántas capas?
Los tratamientos AR se aplican en multicapas. Las capas en cuanto a espesor se refiere, deben ser cuatro veces inferior a la longitud de onda que absorben, hablamos por tanto de nanoparticulas, de ahí que se apliquen por vaporización de óxidos metálicos.
Técnicamente para que se produzca efecto de anulación de reflejos por interferometría, con una capa depositada sobre el zafiro es suficiente. Pero cuanta menos coloración residual queramos, cuanta más invisibilidad pretendamos, mas capas debemos emplear, conllevando a su vez más tecnología y tiempo. No es lo mismo vaporizar una monocapa que 6, por tanto los costes se multiplican.
7. ¿Hay calidades de AR?
Rotundamente sí. Se podría decir que la calidad de un tratamiento AR depende de los óxidos metálicos seleccionados o lo que es lo mismo de los índices de refracción que estos posean y sobre todo del espesor con que se genere el sustrato adherido al zafiro. Por tanto el control de calidad y diseño de los AR es fundamental para que cumplan con el objetivo de 0.2% de reflexión.
8. ¿Cuando se puso el primer AR en un reloj?
Esto creo que ya se ha comentado en algún hilo, pero fue RADO quien introdujo el primer cristal de zafiro en 1962 en el mercado en un modelo llamado Diastar, hasta entonces simples cristales minerales o de roca en gama alta de relojes, frágiles y fácilmente rayables. La verdad es que esta gran marca es innovadora en materiales, pasaros por su página web para leer sobre los cerámicos superresistentes en los que trabaja.
Hasta el año 1959 no se empezó a producir en serie industrialmente para lentes oftálmicas tratamientos AR, de modo que hasta la década de los 60 no podemos hablar del primer tratamiento AR para relojes. Lo que no sé y no he encontrado es en que reloj se aplicó por primera vez este tipo de tratamientos. Seguro que algún forero experto tiene idea.
Si habéis llegado hasta aquí tenéis mérito por lo árido de la materia, así que muchas gracias por vuestra atención, ha sido un verdadero placer.
A decir verdad he estado mirando en el foro sobre este tema y no he encontrado condensada toda esta información que a continuación os expongo, de modo que si los administradores consideran que es un tema repetitivo no hay problema en que se ubique en otro sitio del foro o directamente se elimine. Gracias a todos y espero que os resulte interesante.
1. ¿Qué son y para qué sirven?
Los tratamientos antireflejantes (AR) aplicados sobre cristales, y en el caso concreto de los relojes sobre zafiro, sirven para eliminar reflejos parásitos residuales que generan ruido en la calidad de la imagen, provocando menor contraste. De esta forma, los cristales que incorporen estos tratamientos conseguirán que lo que se observe a través de ellos se vea mejor, discriminando con más detalle porque el contraste ha mejorado, obviamente en el caso de relojes, se observará mejor los detalles del dial, fechadores, complicaciones relojeras varias, etc. En la mayoría de los AR si se mira perpendicular al plano del cristal, la pérdida de luz por reflexión es despreciable y apenas se aprecia el cristal, no se ve, todos hemos dicho en alguna ocasión, parece que este reloj no tiene cristal.
Los tratamientos AR se han empleado y así sigue haciéndose en sistemas ópticos complejos formados por muchas lentes donde la pérdida de luz por reflexión es muy grande y por tanto la calidad de imagen final se ve afectada. Entiéndase telescopios, binoculares, prismáticos, microscopios, fotografía, incluso ya en televisores o monitores de ordenador y por supuesto en nuestros relojes.
De todos es sabido que la luz al atravesar un medio transparente con un índice de refracción distinto al del aire, experimenta una refracción y una reflexión gobernadas ambas por la elegante ley de Snell. Habitualmente esta luz reflejada “molesta” para discernir detalles si estamos observando a través del cristal. Carl Zeiss a principios del siglo XX (1936), descubrió un sistema óptico para eliminar esas reflexiones de la luz cuando esta atraviesa un medio. Se trata de aplicar y depositar encima y/o debajo (de esto hablaremos después) un sistema formado por varias capas ultrafinas de índice de refracción variable con las que eliminaremos los reflejos gracias a la interferometría destructiva, aniquilación de ondas electromagnéticas por estar en fases opuestas, caprichos de la mecánica ondulatoria.
Si dos ondas de luz coinciden en el tiempo pico con valle se anulan y su patrón de interferencia es una sobra, ósea no hay luz. La formulación matemática de esto es compleja y no vamos a detallarla aquí, no ha lugar…
Una cosa importante que debemos tener en cuenta y sobre la que hay mucha confusión es que los tratamientos AR no eliminan el 100% de los reflejos parásitos, dependiendo de cuantas capas y de las calidades hasta un 99.7%, dejando ese 0.3% residual que es el que nos permite ver las típicas imágenes violáceas o verdosas reflejadas en un zafiro con AR. Esto significa que si el cristal absorbiera y cancelara toda la luz reflejada, sería invisible.
Aquí está la complicación verdadera, en la tecnología de aplicación. Se emplean cámaras de alto vacío a presiones muy reducidas con un cañón iónico en ambientes limpios, esto es, libres de partículas que puedan interferir en el proceso. Habitualmente los materiales empleados en las multicapas AR son cuarzo, titanio, óxido de zirconio, fluoruro de lantano, fluoruro de magnesio… gracias a sus índices de refracción y propiedades ópticas. La forma en que se aplica esto es por evaporación térmica para un depósito homogéneo en la superficie del cristal. Mediante un filamento de tungsteno a alta temperatura, unos campos magnéticos y una presión muy baja conseguimos la sublimación del material para vaporizar uniformemente sobre el zafiro.
En realidad el proceso de aplicación de un tratamiento AR sobre cristal consta de muchas etapas (limpiezas, secados, vaporización de sustancias adherentes, controles de calidad…) que yo os he simplificado enormemente para no aburriros.
El espectro visible hace referencia a la luz captada por el ojo humano, y se corresponde con esta escala:
La verdad es que el desplazamiento de la longitud de onda se puede programar cuando se diseña un AR, lo que significa que puedo fabricar AR con reflejos residuales verdosos, violáceos o anaranjados.
En los zafiros con AR empleados en relojería el residuo reflexivo de un AR suele ser violáceo-azulado.
5. Mejor dentro o fuera del cristal…
Obviamente como muchos de vosotros sabéis y habéis comentado incluso en muchos hilos, es mejor el tratamiento AR en la parte posterior del zafiro para evitar roces y por tanto abrasión que altere y afecte dicho tratamiento. El zafiro en la escala de Mohs ocupa la posición 9, lo que significa que solo puede ser rayado por el diamante que está en la posición 10. De manera que si un reloj tiene zafiro y le dais un golpe sin querer, no se raya, si lo hace es por el AR aplicado en la cara externa.
En los cristales de gafas se aplican en ambas caras y se combinan con tratamiento endurecidos químicos y/o térmicos para conferir al sistema durabilidad y resistencia a la fricción. En la óptica oftálmica incluso existen tratamientos electrostáticos e hidrófobos para evitar que se adhieran partículas de polvo y agua a la superficie del cristal. Ignoro si en los zafiros para relojes se aplican estos tratamientos extras a los AR cuando se aplican en la superficie anterior. Pero en cualquier caso, los tratamientos de endurecidos terminan claudicando y perdiendo propiedades con el uso.
6. ¿Cuántas capas?
Los tratamientos AR se aplican en multicapas. Las capas en cuanto a espesor se refiere, deben ser cuatro veces inferior a la longitud de onda que absorben, hablamos por tanto de nanoparticulas, de ahí que se apliquen por vaporización de óxidos metálicos.
Técnicamente para que se produzca efecto de anulación de reflejos por interferometría, con una capa depositada sobre el zafiro es suficiente. Pero cuanta menos coloración residual queramos, cuanta más invisibilidad pretendamos, mas capas debemos emplear, conllevando a su vez más tecnología y tiempo. No es lo mismo vaporizar una monocapa que 6, por tanto los costes se multiplican.
7. ¿Hay calidades de AR?
Rotundamente sí. Se podría decir que la calidad de un tratamiento AR depende de los óxidos metálicos seleccionados o lo que es lo mismo de los índices de refracción que estos posean y sobre todo del espesor con que se genere el sustrato adherido al zafiro. Por tanto el control de calidad y diseño de los AR es fundamental para que cumplan con el objetivo de 0.2% de reflexión.
8. ¿Cuando se puso el primer AR en un reloj?
Esto creo que ya se ha comentado en algún hilo, pero fue RADO quien introdujo el primer cristal de zafiro en 1962 en el mercado en un modelo llamado Diastar, hasta entonces simples cristales minerales o de roca en gama alta de relojes, frágiles y fácilmente rayables. La verdad es que esta gran marca es innovadora en materiales, pasaros por su página web para leer sobre los cerámicos superresistentes en los que trabaja.
Si habéis llegado hasta aquí tenéis mérito por lo árido de la materia, así que muchas gracias por vuestra atención, ha sido un verdadero placer.
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