extremely strong

2/ 2013
T H E SCHOTT T ECHNOLOGY MAGA Z INE
Photo Foto : SCHOTT/ C. Costard
www.schott.com /solutions
EXTREMELY STRONG
EX TREM BELASTBAR
The material ZERODUR ® glass-ceramic demonstrates outstanding mechanical
properties. This is proven in a new mathematical calculation model.
Der Werkstoff ZERODUR ® Glaskeramik besitzt herausragende mechanische
Eigenschaften. Den Nachweis liefert nun ein neues mathematisches
Berechnungsmodell.
Delamination Controlled!
SCHOTT Vials DC – Verified glass surface homogeneity
for a significantly reduced delamination risk:
• Superior inner surface homogeneity
• Chemically tested and verified
• Available now
Pharmaceutical Systems
SCHOTT AG
Hattenbergstrasse 10
55122 Mainz
Germany
Phone +49 (0)6131/66-1589
Fax +49 (0)6131/66-1916
[email protected]
www.schott.com/pharmaceutical_systems
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
EDITORIAL
VORWORT
Board of Management of SCHOTT AG:
Photo Foto : SCHOTT/ A. Sell
Dr. Frank Heinricht (Chairman, center),
Klaus Rübenthaler (left) and
Dr. Hans-Joachim Konz (right).
Dear readers,
Now as well as in the years to come, our technology group will
continue to rely on its main strength, a broad portfolio of innovative products. Our unique know-how in the area of materials and
advanced technologies enables us to develop intelligent solutions
for various markets all over the world. And in our technology
magazine “solutions,” we not only inform you as to what our
experts are working on in the field of specialty glass and materials
and how they partner with customers, but also how today they
are already tackling the challenges of the future.
Innovative pharmaceutical vials that allow for drugs to be packaged more safely are but one example of this. Or what about monolithic fiber plates that support progress in the area of digital x-ray
technology? High-tech glass-ceramics are ideally suited for use in
extreme applications in astronomy and lithography or as a dielectric in high-voltage technology. Our portfolio also includes safety
glass laminates, high-performance optical filters that protect
against harmful infrared radiation and innovative cover glasses for
modern touch technologies.
But, SCHOTT’s broad range of products and materials opens
up yet another field that spans from the universe all the way to
the nano world. Virtually all of our activities are accompanied by
extensive research and development work and a constant flow of
new ideas. This enables us to continually sharpen our profile as an
expert in the best sense of the word, the leader in many market
segments, an innovator and a source of inspiration to our customers
and partners.
We wish you interesting and inspiring reading.
Liebe Leserinnen und Leser,
ein breites Portfolio mit innovativen Produkten – das ist die Stärke, auf die der Technologiekonzern SCHOTT auch künftig setzt.
Unser Material-Know-how und anspruchsvolle Technologien ermöglichen intelligente Lösungen, für unterschiedliche Märkte,
weltweit. Was unsere Experten auf Basis von Spezialgläsern und
-werkstoffen entwickeln, wie sie Anwendern kompetenter Partner
sind und die Herausforderungen von morgen schon heute
anpacken, darüber informieren wir Sie in unserem Technologiemagazin „solutions“.
Beispiel hierfür sind neuartige Pharmafläschchen, mit denen
sich Medikamente noch sicherer verpacken lassen. Oder monolithische Faserplatten, die den Fortschritt in der digitalen Röntgentechnik unterstützen. Hightech-Glaskeramiken eignen sich für
extreme Anwendungen in der Astronomie und Lithografie oder
als Dielektrikum in der Hochspannungstechnik. Zu unserem Portfolio zählen ebenso Sicherheitsglaslaminate, leistungsfähige optische Filter zum Schutz vor schädlicher Infrarotstrahlung sowie
innovative Deckgläser für moderne Touch-Technologien.
Die breite Produkt- und Materialpalette von SCHOTT erschließt ein weites Feld, vom Weltall bis in den Nanokosmos.
Nahezu jede unserer Aktivitäten wird von intensiver Forschungsund Entwicklungsarbeit und einem konstanten Fluss neuer Ideen
begleitet. Auf diese Weise schärfen wir kontinuierlich unser Profil:
als Spezialist im besten Sinne, führend in vielen Marktsegmenten,
Innovator und Inspirator für Kunden und Partner.
Wir wünschen Ihnen eine anregende Lektüre.
Dr. Frank Heinricht
Klaus Rübenthaler
Dr. Hans-Joachim Konz
3
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
CONTENTS
INHALT
06
06
ACCURATE PREDICTIONS
A new mathematical model for calculating the strength of ZERODUR ®
glass-ceramic components provides better data on performance.
Customers in fields such as aeronautics, astronomy and lithography
stand to benefit.
PRÄZISE VORHERSAGE
Photo Foto : schott/ C. Costard
Ein neues mathematisches Modell zur Berechnung der Festigkeit
von ZERODUR ® Glaskeramik-Komponenten liefert verbesserte
Kennzahlen. Davon profitieren Kunden aus Raumfahrt, Astronomie
und Lithografie.
10
Photo Foto : schott
Photo Foto : Celsius
Photo Foto : Cooke
Photo Foto : esa
19
42
38
4
Photo Foto : R. Larcombe
Photo Foto : schott/ A. Stephan
32
40
CONTENTS INHALT
10
30
DETECTIVE WORK IN THE NANO WORLD
ELECTRIFYING GLASS-CERAMICS
SCHOTT researchers use a scanning electron microscope to observe
and prepare even the smallest possible surface structures.
Glass-ceramic holds great promise when used as a dielectric material
for high-voltage capacitors in power electronics.
DETEKTIVARBEIT IN DER NANOWELT
ELEKTRISIERENDE GLASKERAMIKEN
Mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachten und präparieren
SCHOTT Entwickler kleinste Oberflächenstrukturen.
Der Werkstoff Glaskeramik bietet große Chancen als Dielektrikum
für Hochspannungskondensatoren in Leistungselektroniken.
14
32
INNOVATIVE TOUCH SOLUTIONS
AS STYLISH AS METAL
The special glass Xensation® Cover ITS allows for touch sensors to be
integrated so that thinner mobile devices can be produced.
SCHOTT MetalLook combines the advantages of glass with the luxurious look of stainless steel to produce trendy surfaces for appliances.
INNOVATIVE TOUCH-LÖSUNGEN
STILVOLL WIE METALL
Das Spezialglas Xensation® Cover ITS ermöglicht die Integration von
Touch-Sensoren und damit schlankere Mobilgeräte.
SCHOTT MetalLook kombiniert die Materialvorteile von Glas mit
schicker Edelstahl-Anmutung für trendige Geräteoberflächen.
16
34
MINIMIZING RISKS
SMART FIBER OPTICS
FOR USE IN MODERN RADIOLOGY
SCHOTT is the first company to introduce pharmaceutical vials that
minimize the risk of delamination.
MINIMIERTES RISIKO
Optical fiber plates that offer high transmission and x-ray attenuation
support the trend toward advanced x-ray technologies.
SCHOTT führt erstmals Pharmafläschchen mit einem geprüften,
reduzierten Delaminationsrisiko in den Markt ein.
SMARTE FASEROPTIK
FÜR DIE MODERNE RADIOLOGIE
19
Optische Faserplatten mit hoher Transmission und Röntgendämpfung
unterstützen fortschrittliche Röntgen-Technologien.
REVOLUTIONIZING COMMUNICATION IN SPACE
Special, hermetic high-power RF packages help transmit data from
the satellite “Proba-V.”
CLOCKWORK COMMUNICATOR
REVOLUTIONÄRE KOMMUNIKATION IM ALL
SCHOTT fiber optics uses the model of a mechanical cell phone to
develop an imaging system without a digital screen.
Spezielle hermetische Hochfrequenz-Gehäuse helfen die Datenübertragung des Satellits „Proba-V“ zu verbessern.
22
38
DAS UHRWERK-TELEFON
Das Modell eines mechanischen Handys nutzt SCHOTT Faseroptik für
ein Abbildungssystem ohne digitalen Bildschirm.
FIRE-FREE
For the first time ever, glass laminates were successfully tested against
simultaneous multiple stresses from fire and bombardment.
FEUER FREI
Erstmals wurden Glaslaminate erfolgreich gegen simultane Mehrfachbelastung aus Brand und Beschuss getestet.
26
40
WINE AND FIRE TO ENJOY
ROBAX ® fireplace viewing panels enhance the enjoyment of a dual
chamber fireplace at the Chain of Ponds Winery in Australia.
WEIN UND FEUER GENIESSEN
ROBAX ® Kaminsichtscheiben verschönern den Blick in einen Tunnelkaminofen im australischen Weingut „Chain of Ponds“.
DON’T BE BLINDED
The new VG filter glass effectively protects both people and devices
against harmful infrared radiation.
NICHT BLENDEN LASSEN
Das neue Filterglas VG schützt Menschen und Geräte bestmöglich
vor schädlicher Infrarot-Strahlung.
42
GLASS FOR MAXIMUM CINEMA ENJOYMENT
High-quality camera lenses from Cooke Optics shape the quality of
motion pictures thanks also to optical glass from SCHOTT.
GLAS FÜR GROSSES KINO
Hochwertige Kameraobjektive von Cooke Optics prägen die Ästhetik
von Kinofilmen. Mit dabei: optisches Glas von SCHOTT.
03 Editorial / 24 Focus Fokus
45 NEWS / 47 Imprint Impressum
5
GL ASS -CERAMIC
GL ASKERAMIK
Photo Foto : SCHOTT/ C. Costard
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
ACCURATE PREDICTIONS
PRÄZISE VORHERSAGE
A new mathematical model for calculating the strength of ZERODUR ® glass-ceramic components developed
by SCHOTT optics expert, Dr. Peter Hartmann, provides even better performance data. Customers in such
fields as aeronautics, astronomy and lithography stand to benefit thanks to the higher operational reliability,
dependability and efficiency of these components.
Ein neues mathematisches Modell des SCHOTT Optik-Experten Dr. Peter Hartmann zur Berechnung der
Festigkeit von ZERODUR ® Glaskeramik-Komponenten liefert verbesserte Kennzahlen. Kunden aus den
Bereichen Raumfahrt, Astronomie und Lithografie profitieren: durch erhöhte Betriebssicherheit,
Zuverlässigkeit und Effizienz der Bauteile.
CHRISTINE FUHR
A
rocket must travel at a minimum speed of eight kilometers
per second in order to resist the earth’s gravitational pull. Lift
off takes place based on the so-called recoil principle: gases are
produced by burning fuel, which then propel the rocket into the
sky at incredible speeds under high pressure. Thrust, acceleration,
pressure, and vibration exert enormous physical forces on the rockets
6
U
m ins All zu starten, ohne gleich wieder auf den Boden aufzuschlagen, muss eine Rakete mit einer Geschwindigkeit
von mindestens acht Kilometern pro Sekunde die Anziehungskraft
unseres Planeten überwinden. Das Abheben funktioniert nach
dem sogenannten Rückstoß-Prinzip: Durch Verbrennung des
Treibstoffs entstehen Gase, die mit großer Geschwindigkeit und
Photo Foto : Thinkstock
Measurement of a lightweight ZERODUR ® mirror . meters in diameter that
weighs only  kilograms (left). The triangular-shaped pockets on the backside
allow for up to  percent weight reduction. High demands are placed on the
strength of these filigree mirror substrates. After all, they must be able to withstand the incredibly high physical forces that result when satellites or space
telescopes are launched (above).
Vermessung eines ZERODUR ® Leichtgewichtsspiegels mit , Metern Durchmesser
und nur  Kilogramm Gewicht (links). Die dreieckigen Ausfräsungen auf der
Rückseite ermöglichen eine Gewichtsreduktion von bis zu  Prozent. An die
Festigkeit der filigranen Spiegelträger werden hohe Anforderungen gestellt, denn
beim Start von Trägerraketen für Satelliten oder Weltraumteleskope (oben) gilt
es, enormen physikalischen Kräften standzuhalten.
and instrument payloads, such as satellites or space telescopes, for
example. An exact understanding of the physical properties of all
the materials employed is of extreme importance for those who
develop the sophisticated devices that orbit the earth, take high
resolution photographs, and perform precise measurements in
outer space. Ideally, they require extremely low failure probability
of the respective components under maximum stress. This reduces
the frustration of the failure of costly high-tech instruments to
withstand extreme environmental stresses.
Glass and glass-ceramic: brittle, yet stable and hard
Strength is a decisive factor when it comes to using brittle glass and
glass-ceramic materials in more sophisticated technical applications. The glass expert and technology company SCHOTT has been
working intensely for many years in the area of research and
development on such topics as strength and bending stress. The goal
is to make glass much stronger (See also solutions 1/2013, p. 30).
Due to their strong atomic bonds, glass and glass-ceramic materials theoretically resist high bending stresses. In reality, however,
these capabilities deteriorate quite considerably after shaping with
diamond grinding tools introduces microcracks in the surface. If
they are deep too, they can lead to breakage and thus cause entire
components to fail. For this reason, it is obviously very important
for developers to understand accurately when this will happen.
unter hohem Druck ausströmen und die Rakete nach oben bewegen. Die physikalischen Kräfte, die durch Schub, Beschleunigung,
Druck und Vibration sowohl auf die Trägerrakete als auch auf
die mitgeführten Instrumente – wie beispielsweise Satelliten oder
Weltraumteleskope – einwirken, sind enorm. Wichtig für die Entwickler der hochwertigen Geräte, die in der Erdumlaufbahn oder
im All hochauflösende Aufnahmen und präzise Messungen durchführen, ist die möglichst genaue Kenntnis der physikalischen
Eigenschaften aller eingesetzten Werkstoffe. Gefordert ist idealerweise eine möglichst geringe Ausfallwahrscheinlichkeit der jeweiligen Komponenten bei maximaler Belastung – denn nichts ist
ärgerlicher, als wenn die kostspieligen Hightech-Instrumente den
hohen Umgebungsbelastungen nicht standhielten.
Glas und Glaskeramik: spröde, aber stabil und hart
Beim Einsatz von spröden glas- und glaskeramischen Werkstoffen
in anspruchsvollen technischen Anwendungen ist Festigkeit ein
entscheidender Faktor. Mit dem Thema Festigkeit bzw. Biegespannung setzt sich der Glasspezialist und Technologiekonzern
SCHOTT seit vielen Jahren in Forschung & Entwicklung intensiv
auseinander – das Ziel: Glas noch fester zu machen (s. auch
solutions 1/2013, S. 30).
Theoretisch halten Glas und glaskeramische Werkstoffe aufgrund ihrer starken atomaren Bindungen hohen Biegespannungen
stand. In der Praxis verringern sich diese allerdings nach der formgebenden Bearbeitung mit Diamant-Schleifwerkzeugen. Diese
führen zu Mikrorissen in der Oberfläche, die mit zunehmender
Tiefe zum Bruch und damit zu komplettem Bauteilversagen führen können. Für Anwender ist es verständlicherweise wichtig,
möglichst genau zu erfahren, wann dies eintritt. Für die ZERODUR®
Glaskeramik mit extrem niedriger thermischer Ausdehnung können SCHOTT Materialexperten jetzt optimierte Daten zur Festigkeit liefern.
Bisher wurde zur Vorhersage der Festigkeit von Glaskeramik
standardmäßig die "2-parametrische-Weibull-Verteilung" angewendet. Bei dieser wird die Bruchspannung (in Megapascal/MPa)
und die Ausfallwahrscheinlichkeit von Proben aus einem Doppelringversuch dargestellt und extrapoliert. Wie der SCHOTT OptikExperte Dr. Peter Hartmann in seiner Arbeit „ZERODUR®: Deterministic Approach for Strength Design“ anhand größerer Stichprobendaten nachgewiesen hat, ist dieses konventionelle Verfahren
nicht ausreichend, sondern muss durch einen modifizierten (Weibull-) Ansatz mit drei Parametern ergänzt werden. Dieser neue
Ansatz liefert einen Mindestfestigkeitswert für definierte Oberflächenbedingungen und ermöglicht die Berechnung der Lebensdauer bei vorgegebener Spannung unter Berücksichtigung der
Werkstoff-Ermüdung unter Belastung. Weiterer Vorteil: Das Modell
verringert bisherige statistische Unsicherheiten sowie zu konservativ angesetzte Sicherheitsfaktoren und erlaubt damit in der
Konsequenz deutlich höhere zulässige mechanische Belastungen
von ZERODUR® Komponenten als bisher. Davon profitieren Kunden aus Astronomie, Raumfahrt und Lithografie, die ZERODUR®
7
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
GL ASS -CERAMIC
GL ASKERAMIK
The optics expert Dr. Peter Hartmann was awarded the 
SCHOTT Prize for special achievements in the area of research
and development for his work on the strength of temperature
resistant ZERODUR ® glass-ceramic.
Photo Foto : SCHOTT/A. Sell
Optik-Experte Dr. Peter Hartmann erhielt für seine Arbeit über
die Festigkeit von temperaturstabiler ZERODUR ® Glaskeramik
den SCHOTT Preis für besondere Leistung in Forschung und
Entwicklung .
bei immer höheren statischen und dynamischen Belastungsprofilen einsetzen wollen. Und dies jetzt auch können – dank präziser
Vorhersage der Festigkeit.
Mit ZERODUR® Glaskeramik werden u. a. filigrane Leichtgewichtsspiegelträger für Satelliten oder Weltraumteleskope hergestellt, bei denen durch dreieckige Ausfräsungen auf der Rückseite
eine Gewichtsreduktion von bis zu 90 Prozent erreicht wird.
THE STRENGTH OF ZERODUR ®
Breakage probability for different surface conditions
FESTIGKEIT VON ZERODUR ®
8
99,9
D151
90,0
D25
D64
50,0
D64E73
D64E73-2
10,0
5,0
Source Quelle : SCHOTT/ P. Hartmann
Now, the material experts at SCHOTT are in a position to offer
better data on strength for the extremely low thermal expansion
material ZERODUR® glass-ceramic. In the past, the “two-parameter
Weibull distribution” method was normally used to predict the
strength of a glass-ceramic. Here, the breaking stress and probability of sample failure generated in a double ring test are displayed
in megapascal (MPa) and extrapolated. As SCHOTT optics expert
Dr. Peter Hartmann was able to prove in his work “ZERODUR®:
Deterministic Approach for Strength Design” that included a considerable amount of sample data, this conventional approach no
longer suffices, but rather must be enhanced by using a modified
(Weibull) approach that takes three parameters into account. This
new approach provides a minimum strength value for defined surface conditions and allows the service life to be calculated under
specified stress while taking into consideration material fatigue
under stress. There is another advantage to the approach over the
previous one. This model reduces statistical uncertainties and
overly conservative safety facts, and thus allows substantially higher mechanical stresses to be applied to ZERODUR® components.
Customers in the fields of astronomy, aeronautics and lithography who are interested in using ZERODUR® glass-ceramic with
significantly higher static and dynamic stress profiles will now be
able to do so thanks to more accurate predictions of its strength.
ZERODUR® glass-ceramic is used to manufacture filigree lightweight mirror substrates for satellites and space telescopes. Their
weight can even be reduced by up to 90 percent by carving out
triangular-shaped structures from the backside. ZERODUR® components also perform high-precision tasks in electronics and the
semiconductor industry. They are used as mirror substrates in li-
Probability of failure in % / Ausfallwahrscheinlichkeit in %
Bruchwahrscheinlichkeit bei unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit
1,0
0,5
0,1
5,0 E-2
1,0 E-2
10
100
600
Breakage stress in MPa / Bruchwahrscheinlichkeit in MPa
The three parameter Weibull curves all drop to zero breakage probability depending on the surface conditions. The minimum values are now much higher
than the previously used  MPa, which means that ZERODUR® can be used
with higher mechanical loads in the future.
Die dreiparametrischen Weibull-Kurven fallen alle zu einer Bruchwahrscheinlichkeit von Null, abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit. Die Minimalwerte
liegen jetzt wesentlich höher als die bisher verwendeten  MPa, was künftig
den Einsatz von ZERODUR ® bei höheren mechanischen Belastungen ermöglicht.
ZERODUR® Komponenten übernehmen ebenso Präzisionsaufgaben in der Elektronik- und Halbleiterindustrie: als Spiegeloptiksubstrat in Lithografiegeräten zur Herstellung Tausender oder
gar Millionen von Schaltkreisen für die Farbgestaltung bei LCD-
thography devices for manufacturing thousands or even millions
of circuits for controlling the colors that LCD monitors display, as
well as in chip manufacturing, where the structural sizes will continue to become smaller and shrink to just a few nanometers in the
years to come. Essentially, ZERODUR® glass-ceramic components
are found in applications that require the highest precision, reliability and operational security of the components used in order
to ensure that these complex processes run smoothly. “Thanks to
this optimized calculation model and reliable data on strength, we
have been able to prove that ZERODUR® glass-ceramic is even
stronger and more stable under severe conditions than we had first
assumed. This opens up new prospects for designers in building
their instruments and devices,” explains Dr. Peter Hartmann, who
was awarded the SCHOTT R&D Prize for his model.
“This work documents a high degree of scientific and technical
professionalism and demonstrates the outstanding material and
technological expertise SCHOTT has,” explained SCHOTT Board
Member Dr. Hans-Joachim Konz at the award ceremony. “Furthermore, this work underscores our goal of offering benefits to our
customers through our profound understanding of materials. This
is thus an example of the successful link between science on the
one hand and technical marketing on the other,” he added.
<
[email protected]
Bildschirmen. Oder in der Chipproduktion, bei der die Strukturgrößen in den nächsten Jahren auf wenige Nanometer schrumpfen.
Kurz: Anwendungen, bei denen höchste Präzision, Zuverlässigkeit
und Betriebssicherheit der Komponenten von größter Bedeutung
für das reibungslose Funktionieren komplexer Prozesse sind. „Mit
dem optimierten Berechnungsmodell und belastbaren Daten zur
Festigkeit konnte nachgewiesen werden, dass ZERODUR® Glaskeramik unter verschärften Umständen fester und stabiler ist als
bisher angenommen. Das eröffnet Anwendern neue Perspektiven
bei der Konstruktion ihrer Instrumente und Geräte“, erklärt
Dr. Peter Hartmann, der für sein Modell mit dem SCHOTT
F&E-Preis ausgezeichnet wurde.
„Die Arbeit dokumentiert einen hohen Grad an wissenschaftlich-technischer Professionalität und demonstriert die hervorragende Material- und Technologiekompetenz bei SCHOTT“,
erklärt Vorstandsmitglied Dr. Hans-Joachim Konz bei der Preisverleihung. „Zudem unterstreicht die Arbeit unseren Anspruch,
Kundennutzen durch exzellentes Materialverständnis zu schaffen.
Sie ist Beispiel für die gelungene Verknüpfung zwischen Wissenschaft einerseits und technischem Marketing andererseits.“
<
[email protected]
EXTREMELY LOW THERMAL EXPANSION
EXTREM NIEDRIGER AUSDEHNUNGSKOEFFIZIENT
ZERODUR ® glass-ceramic, which consists mainly of the ingredients
ZERODUR ® Glaskeramik mit den Hauptbestandteilen Lithiumoxid,
lithium oxide, aluminum oxide and silicon oxide (LAS), is melted as
Aluminiumoxid und Siliciumoxid wird als Glas geschmolzen und
glass and then transformed into a glass-ceramic through the process
durch die sogenannte Keramisierung in die Glaskeramik überführt.
of ceramization. Here, the glass is first heated to a temperature that
Dazu wird das Glas in einem ersten Schritt auf eine Temperatur er-
initiates the cultivation of seed crystals, which are then grown in a
wärmt, in der gezielt Kristallkeime gezüchtet und in einem zweiten
second step. After it has cooled, it leaves behind a material that
Schritt zum Wachsen gebracht werden. Nach Abkühlung ist ein Ma-
consists of nanometer sized crystallites that are embedded in a re-
terial aus nanometergroßen Kristalliten entstanden, die in einer Rest-
sidual glass phase. By cleverly selecting the type of crystal and having
glasphase eingebettet sind. Durch geschickte Wahl des Kristalltyps
precise knowledge of how seeds form and crystals grow, the proper-
und die genaue Kenntnis von Keimbildung und Kristallwachstum ist
ties of these glass-ceramics can be precisely controlled. The negative
es möglich, die Eigenschaften der Glaskeramiken gezielt einzustellen.
thermal expansion of the LAS crystals compensates for the positive
Die negative thermische Ausdehnung der LAS-Kristalle kompensiert
thermal expansion of the residual glass and makes ZERODUR ® from
die positive thermische Ausdehnung des Restglases und macht
SCHOTT an extremely homogeneous, zero-expansion material. Here,
ZERODUR ® von SCHOTT zu einem äußerst homogenen Nullausdeh-
the “zero” is meant in terms of physical/technical properties, and is
nungsmaterial – die Null ist hier physikalisch-technisch gemeint und
expressed physically in a range of error. For scientists and engineers,
daher als solche nicht mathematisch exakt, sondern physikalisch mit
the narrowest tolerance degree available for ZERODUR ® is ± . x
einer Fehlerbandbreite angegeben. Für Experten: Der engste verfüg-
-/K. This equates to a CTE* (Coefficient of Thermal Expansion) that
bare Toleranzgrad für ZERODUR ® mit ± , x -/K entspricht einem
is  times lower than that of conventional glasses and roughly
-mal niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten CTE*
 times lower than metals. If necessary, ZERODUR s expansion
(Coefficient of Thermal Expansion) bei konventionellen Gläsern und
®'
behavior can be adjusted to suit the actual temperature progression
einem etwa -mal geringeren bei Metallen. Bei Bedarf kann man
in a customers application. <
das Ausdehnungsverhalten von ZERODUR ® auf den konkreten Tempe-
*CTE (° C; ° C) describes the median coefficient of linear thermal expansion
(CTE) within the temperature range ° C to ° C.
raturverlauf der Kundenanwendung einstellen.
<
*CTE (° C; ° C) beschreibt den mittleren thermischen Längenausdehnungskoeffizienten (CTE) im Temperaturbereich ° C bis ° C.
9
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
RESEARCH & DEVELOPMENT
FORSCHUNG & ENT WICKLUNG
DETECTIVE WORK
IN THE NANO WORLD
DETEKTIVARBEIT IN DER NANO-WELT
A high-performance scanning electron microscope enables SCHOTT to work even harder on exploring and
developing micro- and nano-structured materials and products. Even the surfaces of various types of material
combinations can be prepared down to the nano level.
Ein leistungsstarkes Rasterelektronenmikroskop ermöglicht es SCHOTT, die Erforschung und Entwicklung von
mikro- und nanostrukturierten Werkstoffen und Produkten voranzutreiben. Selbst Oberflächen von verschiedenartigen Materialkombinationen lassen sich bis auf Nanoebene präparieren.
THILO HORVATITSCH
T
he image on the screen shows the fissured surface of a plastic
foil with integrated glass particles in micrometer resolution
through the electronic beam optics of the “Neon 40” scanning
electron microscope from Zeiss. The material combination shown
here helps our company to manufacture a special separator foil for
the energy storage systems of the future. The scanning electron
microscope itself is also highly sophisticated. It not only allows for
high resolution imaging of samples as small as 1.1 nanometers with
the scanning electron microscope (SEM), but the focused ion beam
10
D
as Bild auf dem Monitor zeigt die zerklüftete Oberfläche
einer Kunststofffolie mit eingearbeiteten Glaspartikeln,
betrachtet in Mikrometer-Auflösung durch die Elektronenstrahloptik des Rasterelektronenmikroskops „Neon 40“ von Zeiss. Die
abgebildete Materialkombination dient der Herstellung einer speziellen Separatorfolie für Energiespeichersysteme von morgen.
Fortschrittlich ist auch das Elektronenmikroskop selbst. Es erlaubt
nicht nur den hochauflösenden, bis auf 1,1 Nanometer genauen
Blick auf Proben mittels SEM (Scanning Electron Microscope).
Mit dem Rasterelektronenmikroskop Neon 40 können SCHOTT
Forscher komplexe Fragen der Entwicklungs- oder Schadensanalytik nun schneller beantworten. Die Bilder rechts zeigen
das Einbauen einer Probe.
(FIB) optics that are aligned diagonally to the electron beam also
allow for preparation of the smallest surface structures by scraping
off small amounts of material. Cuts through or exposure of material surfaces are possible down to the nano level with the FIB.
In fact, they can be examined and prepared at the same time with
the SEM and the FIB.
A mixed type – such as brittle, porous glass embedded in a
ductile (plastically preformed) polymer matrix – could never be
processed using traditional techniques such as grinding, polishing,
breaking or cutting, without destroying or altering the material
structure. For use in innovative rechargeable batteries, the goal is
to manufacture the separator material to be as thin as possible.
After all, the thinner the foil, the higher the energy density of the
battery. At the same time, however, its mechanical, chemical and
temperature stability needs to be maintained. Here, the Neon 40
helps us learn more about surface structures in order to ultimately
be able to improve them, by determining the right degree of
porosity of a material, for example. “Our research and development is in need of clear images and information on materials and
structures that we can work with. Otherwise, we won’t be able to
Photos Fotos : schott/ C. Costard
The scanning electron microscope Neon 40 helps SCHOTT
researchers to find answers to difficult questions on developmental and damage analysis more quickly. The photos to the
right show how a sample is placed inside the system.
Die diagonal zum Elektronenstrahl ausgerichtete Ionenstrahloptik FIB (Focused Ion Beam) ermöglicht auch die Präparation
kleinster Oberflächenstrukturen durch Abtragen winzigster Materialmengen. Schnitte durch oder Freilegen von Werkstoffoberflächen, das gelingt mit FIB bis auf Nano-Ebene. Dabei lässt sich
mit SEM und FIB gleichzeitig beobachten und präparieren.
Selbst kombinierte Materialien wie das erwähnte Beispiel bereiten keine Probleme: Sprödes, poröses Glas, eingebettet in eine
duktile (plastisch verformbare) Polymermatrix – ein solcher Mix
wäre mit klassischen Verfahren wie Schleifen, Polieren, Brechen
oder Schneiden nicht zu bearbeiten, ohne das Materialgefüge zu
zerstören oder zu verändern. Dieses Separatormaterial für innovative wiederaufladbare Batterien soll möglichst dünn hergestellt
werden. Denn je dünner diese Folie, desto höher die Energiedichte
des Akkus. Zugleich darf aber ihre mechanische, chemische und
Temperatur-Stabilität nicht leiden. Hier trägt das Neon 40 dazu
bei, Oberflächenstrukturen genau kennenzulernen, um diese letztlich optimieren zu können – zum Beispiel mit der Bestimmung
einer passenden Porositätsgröße des Materials. „Unsere Forschung
und Entwicklung braucht klare Bilder und Aussagen über die
11
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
RESEARCH & DEVELOPMENT
FORSCHUNG & ENT WICKLUNG
Ion optics FIB
Ionenstrahloptik FIB
Gallium ion beam
Gallium-Ionenstrahl
Gas injection system
Gasinjektionssystem
 µm
Electron beam
Elektronenstrahl
Source Quelle : SCHOTT/ wissen + konzepte
Electron
optics SEM
Elektronenstrahloptik SEM
Organic
precursor
Organischer
Prekursor
Sample
Probe
Protective layer
Schutzschicht
HIGH-PRECISION MICROSCOPE AND TOOL
HOCHPRÄZISES MIKROSKOP UND WERKZEUG
The electron beam optics and ion beam optics in the CrossBeam workstation
Neon  with an SEM (Scanning Electron Microscope) and an FIB (Focused Ion
Beam) allow for simultaneous observation and preparation of micro- and nanostructured samples. In this photograph, a protective coating is vapor deposited
with the help of a gas injection system to allow for a defined amount of material
to be removed inside the zone to be prepared (see micro photo to the right).
In der CrossBeam Workstation Neon  mit SEM (Scanning Electron Microscope)
und FIB (Focused Ion Beam) erlauben Elektronenstrahloptik und Ionenstrahloptik
die gleichzeitige Beobachtung und Präparation von mikro- oder nanostrukturierten Proben. Hier wird mit Hilfe eines Gasinjektionssystems eine Schutzschicht
abgeschieden, um einen definierten Materialabtrag in der zu präparierenden Zone
zu ermöglichen (siehe Mikrofoto oben).
make progress,” emphasizes Dr. Markus Kuhr, Senior Manager for
Technical Service Analytics at SCHOTT. Today, this progress
extends deep into the depths of the nano cosmos and requires
extremely high-power analytical tools because opening up unique
product worlds that are modeled to the highest extent possible is
driven by ever shorter development times and innovation cycles.
“These issues are becoming increasingly complex. We need extremely advanced equipment in order to be able to come up with answers
more quickly and support our divisions more effectively,” explains
Dr. Stephan Corvers, SCHOTT Technical Service Analytics.
Conventional preparation methods that previously needed significantly more time or could not be done at all can now be executed
and more quickly accomplished with the FIB in the Neon 40.
Areas like development and damage analytics will benefit from
this. For example, phosphate glasses that are connected to electroconductive glass-to-metal feedthroughs showed signs of deterioration after being stored in a refrigerator, despite the fact that a protective coating against humidity had been applied. Only FIB
preparation of a cross section through the corroded surface caused
nano scale defects in the layer. Humidity chewed its way through
it and caused the glass to dissolve. “These types of insights enable
us to improve the structure, adhesion and chemical stability of the
12
Materialien und Strukturen, mit denen wir arbeiten. Sonst gibt es
keinen Fortschritt“, betont Dr. Markus Kuhr, Senior Manager
Technical Service Analytics bei SCHOTT. Dieser Fortschritt dringt
heute bis in die Tiefen des Nanokosmos vor – und benötigt dafür
höchst leistungsfähige analytische Werkzeuge. Denn die Erschließung neuartiger, bis ins Kleinste modellierter Produktwelten wird
getrieben von immer kürzeren Entwicklungszeiten und Innovationszyklen. „Die Fragestellungen werden immer komplexer. Um
Antworten noch schneller geben und unsere Geschäftsbereiche
noch besser begleiten zu können, benötigen wir hochmodernes
Equipment“, erläutert Dr. Stephan Corvers, SCHOTT Technical
Service Analytics.
Wofür übliche Präparationsmethoden viel Zeit brauchen oder
nicht anwendbar sind, gelingt mit dem FIB des Neon 40 oft in
kurzer Zeit oder wird überhaupt erst möglich. Davon profitieren
Entwicklungs- wie auch Schadensanalytik. Ein Beispiel: Phosphatgläser, die mit Metallen etwa zu stromführenden Glas-MetallDurchführungen verbunden werden, wiesen nach Lagerung im
Klimaschrank Auflösungsmerkmale auf – trotz einer aufgebrachten Schutzschicht gegen Feuchtigkeit. Erst die FIB-Präparation
eines Querschnitts durch die korrodierte Oberfläche brachte
nanoskalige Defekte in der Schicht zum Vorschein. Durch diese
Photo Foto : SCHOTT/ C. Costard
layer and ultimately the entire glass-to-metal compound. In
drang Feuchtigkeit, was dann zur Zersetzung des Glases führte.
addition, we are able to detect defects more accurately and more „Solche Aufschlüsse erlauben es uns zum einen, Aufbau, Haftung
quickly for internal and external customers. We are able to answer oder chemische Beständigkeit der Schicht zu optimieren und letztquestions such as, ,What caused the system to fail?, Now, we have
lich den gesamten Glas-Metall-Verbund zu verbessern. Zum andejust the right magnifying glass we need to do this type of detective
ren können wir für interne und externe Kunden nun viel
work,” Dr. Kuhr notes.
besser und schneller Defekte aufspüren und Fragen beantworten
In fact, this high-performance tool even sees things that wie: Warum versagt ein System? Wir haben jetzt die richtige Lupe
SCHOTT could never see before. For example, the multicomponent für diese Detektivarbeit“, beschreibt Dr. Kuhr.
nano structure of the cermet layer can now be displayed. This
Dabei sieht das leistungsstarke Werkzeug Dinge, die vorher
absorber layer absorbs the radiation from the sun in the receivers
für SCHOTT nicht sichtbar waren. Mit seiner Hilfe gelang es erstused in solar power plants. It contains extremely small metal par- mals, die mehrkomponentige Nanostruktur der sogenannten
ticles that increase efficiency, but would be too small to be used for Cermet-Schicht abzubilden. Diese Absorber-Schicht nimmt in
display purposes with the devices previously available. “Now, we Receivern von Solarkraftwerken die Strahlung der Sonne auf. Sie
are able to optimize these particles and thus further increase the
enthält winzigste Metallpartikel, die den Wirkungsgrad erhöhen,
efficiency of the receiver,” Dr. Corvers explains. This instrument aber für eine Darstellung mit bisherigen Mitteln zu klein waren.
also provides more reliable results than other techniques because „Nun können wir die Partikel optimieren und somit die Effizienz
sometimes the sample has to be destroyed to allow for target
des Receivers weiter steigern“, so Dr. Corvers. Das Instrument liepreparation of extremely small defects. Small porous particles only fert außerdem zuverlässiger Resultate als andere Verfahren. Denn
10 micrometers in size that initially only occur as colored points
zur Zielpräparation winzigster Defekte gilt es manchmal die Probe
and lie under the surface of a glass or glass-ceramic are only one
zu zerstören. Ein Beispiel hierfür sind 10 Mikrometer kleine poröexample. This type of defect is extremely difficult to detect. se Partikel, die zunächst nur als verfärbte Punkte in Erscheinung
Grinding or polishing is usually either too risky or impossible. traten und unter der Oberfläche von Glas oder Glaskeramik lagen.
FIB characterization, however, increases the probability of deriving Ein solcher Defekt ist sehr schwierig freizulegen; Schleifen oder
useful analytical results. “And the possibilities an electron micro- Polieren ist hier meist zu riskant oder unmöglich. Eine FIBscope offers are far from being exhausted,” Dr. Kuhr notes.
Charakterisierung dagegen bietet eine hohe Sicherheit, ein ver<
wertbares Analyse-Ergebnis zu bekommen. „Und damit sind die
[email protected]
Möglichkeiten des Elektronenmikroskops noch längst nicht [email protected]
geschöpft“, verrät Dr. Kuhr.
<
[email protected]
[email protected]
The ion beam optics FIB (Focused Ion Beam) of the Neon  can often
do very quickly what conventional preparation methods either can't do
at all or take much longer to do.
Wofür übliche Präparationsmethoden viel Zeit brauchen oder nicht anwendbar sind, gelingt mit der Ionenstrahloptik FIB (Focused Ion Beam)
des Neon  oft in kurzer Zeit oder wird überhaupt erst möglich.
13
TOUCH PANELS
TOUCHPANELS
Photo Foto : Thinkstock
Xensation® Cover ITS is available in large
sheet sizes of up to Gen. .
Xensation® Cover ITS ist als große Glasscheibe
bis Format Gen.  verfügbar.
Photo Foto : SCHOTT/ R. Weitnauer
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
INNOVATIVE TOUCH SOLUTIONS
INNOVATIVE TOUCH-LÖSUNGEN
Xensation® Cover ITS glass sheets allow for touch sensors and cover glass to
be integrated into large sheets.
Xensation® Cover ITS Scheiben ermöglichen die Integration von Touch-Sensor
und Deckglas auf großen Scheiben.
DR. HAIKE FRANK
D
riven by the growing popularity of tablets and emerging
applications for notebooks, the electronics and computer
markets are increasingly relying on integrated touch technologies.
In this case, touch sensors can be installed on the underside of
the cover glass to avoid having to use an additional glass sheet as
a carrier plate for the sensors, and consequently be able to manufacture thinner and lighter displays.
This market has been booming since 2013. Technologies like
OGS (One Glass Solution) in particular are gaining ground.
14
A
ngetrieben durch die rasante Verbreitung von Tablet-PCs
und neu entstehende Anwendungen bei Notebooks, wendet
sich der Elektronik- und Computermarkt zunehmend integrierten
Touch-Technologien zu. Dabei wird der Touch-Sensor auf der
Unterseite des Deckglases angebracht, um eine Glassubstratscheibe als Trägerplatte für die Sensoren einzusparen und folglich dünnere und leichtere Displays herzustellen.
Seit 2013 boomt dieser Markt. Vor allem Technologien wie
OGS (One Glass Solution) haben deutlich an Wachstum zugelegt.
According to KDB Daewoo Securities, the use of OGS in touch
notebooks has more than quadrupled since last year alone from
12 to 65 percent and continues to rise. Growth was also observed
with smartphones and tablets, but to a lesser extent.
We get an even clearer picture if we look at what is happening
in Northeast Asia, where most of the touch panel manufacturers
are based. According to DIGITIMES, Taiwanese manufacturers
expect to see significant growth with lower cost OGS solutions for
the entry level notebook market, and Chinese and Korean manufacturers are also looking to get a piece of the action. “Particularly
with laptops, we have been seeing a clear trend toward less expensive OGS solutions,” says Lutz Grübel, responsible for global sales
and marketing activities on behalf of the Xensation® brand family.
For the first time ever, at the Touch Panel & Optical Film
Exhibition held in Taiwan in August, SCHOTT presented
Xensation® Cover ITS (Integrated Touch Solution), its new
product for touch panels that addresses the booming market
for touch-sensitive displays with integrated touch technologies.
Xensation® Cover ITS is a chemically strengthened specialpurpose glass that allows for integrated touch solutions by applying indium thin oxide (ITO) sensors to large sheets of glass up to
size Gen. 6 (1500 mm x 1800 mm). This results in a robust solution
for even thinner, less expensive mobile devices on the basis of aluminosilicate glass. Innovative devices with new designs that are
both durable and reliable can now be manufactured more economically thanks to a more efficient process chain.
<
[email protected]
Laut KDB Daewoo Securities hat sich der Einsatz von OGS bei
Touch-Notebooks vom letzten auf dieses Jahr um mehr als verfünffacht, von 12 auf 65 Prozent, Tendenz steigend, auch bei Smartphones und Tablets, wenn auch in geringerem Umfang.
Blickt man nach Nordostasien, wo die Touch-Panel-Hersteller
hauptsächlich angesiedelt sind, ergibt sich ein klares Bild: Laut
DIGITIMES erwarten taiwanesische Hersteller ein großes Wachstum bei kostengünstigeren OGS-Lösungen für den Einstiegsmarkt
bei Notebooks, was auch zunehmend chinesische und koreanische
Hersteller auf den Plan ruft. „Gerade bei Notebooks sehen wir in
letzter Zeit einen deutlichen Trend hin zu günstigeren OGS-Lösungen“, bestätigt auch Lutz Grübel, Leiter der globalen Vertriebsund Marketingaktivitäten der Xensation® Markenfamilie, diese
Entwicklung.
Im August stellte SCHOTT auf der Touch Panel & Optical
Film Messe in Taiwan mit Xensation® Cover ITS (Integrated
Touch Solution) erstmals sein neues Produkt für Touch-Panels vor,
das den boomenden Markt für diese berührungsempfindlichen
Displays mit integrierten Touch-Technologien adressiert.
Xensation® Cover ITS ist ein chemisch vorgespanntes Spezialglas,
das integrierte Touch-Lösungen durch das Aufbringen von IndiumZinnoxid-Sensoren, sogenannten ITo (indium thin oxide) sensors,
auf großen Glasscheiben bis Format Gen. 6 (1.500 mm x 1.800 mm)
ermöglicht. Auf Basis eines Aluminosilicatglases entsteht somit
eine robuste Lösung für noch schlankere und kostengünstigere
Mobilgeräte. Innovative Geräte mit neuen Designs, die zugleich
sehr haltbar und zuverlässig sind, können nun bei erhöhter Wirtschaftlichkeit der Prozesskette produziert werden.
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[email protected]
By using Xensation® Cover ITS, manufacturers of mobile devices can now avoid
having to use a glass sheet that contains the sensor in these devices. This means
that even thinner, lighter smartphones, tablets and notebooks can be developed.
Durch den Einsatz von Xensation® Cover ITS spart der Hersteller von mobilen
Geräten eine Glasscheibe ein, auf der der Sensor bisher aufgebracht war.
Dies ermöglicht die Entwicklung noch dünnerer, leichterer Smartphones,
Tablets und Notebooks.
Xensation® Cover
Xensation® Cover ITS
Glass substrate
for touchscreen
Touch sensor
Source Quelle : SCHOTT
Glass substrate
for display
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SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
PHARMACEUTICAL PACKAGING
PHARMAVERPACKUNGEN
MINIMIZING RISKS
MINIMIERTES RISIKO
Als erster Hersteller bietet SCHOTT Pharmafläschchen mit einem minimierten
Delaminationsrisiko an, welches sich über einen Grenzwert
bestimmen lässt. Grundlage dafür sind ein optimiertes
Fertigungsverfahren und ein patentierter
Schnelltest.
Photos Fotos : schott
SCHOTT is the first manufacturer to offer pharmaceutical vials that lower the risk
of delamination so that it remains within threshold values. This was made possible
by an optimized manufacturing technique and a patented Quicktest.
SCHOTT ® Vials DC (DC = delamination controlled) offer a future-oriented
packaging solution for pharmaceutical companies interested in reducing the
risk of delamination by providing an improved packaging product.
SCHOTT ® Vials DC (DC = delamination controlled) bieten eine zukunftsweisende
Verpackungsalternative für Pharmazeuten, die das Delaminationsrisiko durch
die Wahl eines verbesserten Packmittels reduzieren wollen.
ALEXANDER LOPEZ
T
he problem of delamination, which is the peeling of inorganic flakes from the inner glass surface of a pharmaceutical
vial as a result of interaction with its contents, remains a top priority issue for the pharmaceutical industry. This phenomenon has
already caused numerous recalls that can each cost several million
dollars. The US drug authority is thus explicitly requiring that
pharmaceutical companies manage their risks more closely. But
there is good news: SCHOTT® Vials DC (DC = delamination controlled) offer pharmaceutical companies a new way to lower the
risk of delamination by providing an improved packaging product.
16
E
s ist nach wie vor eines der Top-Themen der Pharmaindustrie:
das Problem der Delamination. Gemeint ist das Ablösen anorganischer Flitter von der inneren Glasoberfläche eines Pharmafläschchens, hervorgerufen durch die Wechselwirkung mit seinem Inhalt. Dies sorgt jedes Jahr für zahlreiche Rückrufaktionen,
deren Kosten im Einzelfall viele Millionen Euro betragen können.
Als Folge verlangt auch die US-Arzneimittelbehörde ausdrücklich ein strengeres Risikomanagement von Pharmaunternehmen.
Für diese gibt es jetzt eine gute Nachricht: SCHOTT® Vials DC
(DC = delamination controlled) bieten eine interessante Option
These vials are a future-oriented solution not only for new products
that have yet to undergo stability tests, but also for those that are
already well established in the marketplace.
A more homogeneous surface
thanks to an improved production process
Dr. Bernhard Hladik, Head of Product Management, says that the
mechanism behind delamination has been researched quite thoroughly and is well understood. “When the bottom of the vial is
formed, volatile components, such as boron and sodium evaporate.
They then go on to form inhomogeneous spots on the glass surface
near the bottom of the vial that show a higher tendency to delaminate. With our new SCHOTT® Vials DC , we have improved
the production process even further to ensure that the glass surface
is more homogeneous and thus less susceptible to delamination.”
To confirm this effect, SCHOTT conducted storage studies with
systems that showed a high tendency toward delamination while
using standard Type I vials. The results showed that SCHOTT®
­Vials DC remained stable even after eight weeks of storage involving a 15 percent potassium chloride solution and a 10 percent
­sodium thiosulfate solution at a temperature of 60° C, while
­conventionally manufactured vials showed clear initial signs of
delamination.
How the SCHOTT Delamination Quicktest works
SCHOTT is also the first manufacturer capable of determining the
risk of delamination based on threshold values, and then monitoring these values over the course of manufacturing. To achieve this,
the company developed a patented Quicktest. “In the past, the
vials had to be examined very carefully with a stereomicroscope
für Pharmazeuten, die das Delaminationsrisiko durch die Wahl
eines verbesserten Packmittels reduzieren wollen. Sowohl für die
zur Markteinführung neuer Produkte notwendigen Stabilitätstests
als auch für bereits im Markt etablierte Produkte stellen sie eine
zukunftsweisende Verpackungsalternative dar.
Homogenere Oberfläche
durch besseren Produktionsprozess
Der Mechanismus der Delamination sei heute weitestgehend erforscht und verstanden, sagt Dr. Bernhard Hladik, Leiter Produktmanagement. „Wenn der Boden des Fläschchens geformt wird,
verdampfen flüchtige Komponenten wie Bor und Natrium. Diese
bilden im weiteren Produktionsprozess inhomogene Stellen an
der bodennahen Glasoberfläche, die dann prinzipiell anfällig
für Delamination sind. Bei den neuen SCHOTT® Vials DC haben
wir den Produktionsprozess so weiterentwickelt, dass die Glasoberfläche homogener und dadurch weniger stark anfällig ist zu
delaminieren.“ Um diese Wirkung zu bestätigen, hat SCHOTT
Lagerstudien mit Systemen durchgeführt, die unter Verwendung
normaler Typ-1-Fläschchen eine hohe Delaminationsneigung aufweisen. Ergebnis: Auch nach achtwöchiger Lagerung bei 60 Grad
Celsius mit 15-prozentiger Kaliumchloridlösung oder 10-prozentiger Natriumthiosulfatlösung blieben SCHOTT® Vials DC stabil,
während Referenzfläschchen klare Anzeichen einer beginnenden
Delamination zeigten.
So funktioniert der SCHOTT Delamination Quicktest
Als erster Hersteller ist SCHOTT zudem in der Lage, das Delaminationsrisiko anhand von Grenzwerten zu bestimmen und
diese Werte in der laufenden Produktion zu überwachen. Zu diesem
When delamination occurs, inorganic flakes become dislodged from the
inside surface of the glass with a pharmaceutical vial (see also micro photo
to the right).
Bei Delamination lösen sich anorganische Flitter von der inneren Glasoberfläche eines Pharmafläschchens (siehe auch Mikrobild rechts).
17
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
PHARMACEUTICAL PACKAGING
PHARMAVERPACKUNGEN
Zweck hat das Unternehmen einen Schnelltest entwickelt
und patentieren lassen. „Bisher musste man im Verlauf des Tests
die Fläschchen aufwendig mit einem Stereomikroskop untersuchen, um eine Aussage treffen zu können. Auf diese Weise war es
nicht möglich, den Produktionsprozess zeitnah zu steuern“, so
Hladik. Die Funktionsweise des SCHOTT Delamination Quicktests beschreibt er so: „Aus jeder Charge wird eine bestimmte
Anzahl Fläschchen entnommen. Die Stichproben werden im
Autoklav vier Stunden lang in einer Wasserdampfumgebung
unter Stress gesetzt und so die delaminationskritische Zone
herausgearbeitet. In einem zweiten Schritt werden die Fläschchen dann mit hochreinem Wasser (WFI – Water for Injection)
gefüllt und, ebenfalls im Autoklav, Natrium extrahiert. Der
extrahierte Natriumgehalt korreliert mit der Wahrscheinlichkeit,
dass das Fläschchen später delaminiert.“ Indem SCHOTT diese
Werte überwacht und bestimmte Grenzen einhält, ist es erstmals möglich, das Delaminationsrisiko zu kontrollieren. SCHOTT®
Vials DC sind im ISO-Format 2R bis 10R (2 bis 10 Milliliter) ab
Anfang 2014 verfügbar.
<
[email protected]
SCHOTT developed a Quicktest for use in vial manufacturing to determine the
risk of delamination with the help of threshold values. First, random samples
are subjected to stress in the form of steam inside an autoclave to identify the
zone in which the risk of delamination is the highest. Then, the vials are filled
with high purity water and sodium is extracted inside an autoclave (see photo).
The sodium extracted correlates with the probability that the vials will experience
delamination at a later point in time.
Um das Delaminationsrisiko anhand von Grenzwerten zu bestimmen, entwickelte SCHOTT einen Schnelltest für die Vial-Produktion. Zunächst werden
Stichproben im Autoklav (siehe Foto) mit Wasserdampf unter Stress gesetzt
und so die delaminationskritische Zone herausgearbeitet. Anschließend wird
hochreines Wasser eingefüllt und im Autoklav Natrium extrahiert. Der extrahierte Natriumgehalt korreliert mit der Wahrscheinlichkeit, dass Fläschchen
später delaminieren.
Photo Foto : SCHOTT/ T. Hauser
during testing in order to be able to comment on delamination. For
this reason, it was impossible to control the production process in
a timely manner,” Hladik adds. “In the SCHOTT Delamination
Quicktest, a certain number of vials are removed from every batch.
The random samples are then subjected to stress for four hours
inside an autoclave to identify the delamination critical zone.
In a second step, the vials are filled with high purity water (WFI –
Water for Injection) and sodium is extracted inside an autoclave.
The volume of sodium extracted correlates with the probability
that the vials will experience delamination at a later point in time.”
By monitoring these values and adhering to certain threshold
values, SCHOTT is now able to control the risk of delamination
for the first time ever. SCHOTT® Vials DC will be available in the
ISO formats 2R to 10R (2 to 10 milliliters) starting at the beginning
of 2014.
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[email protected]
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SCHOTT SOLUTION S 2 /13
ELECTRONIC COMPONENTS
ELEKTRONISCHE KOMPONENTEN
Smaller than one cubic meter, Proba-V is one of ESA’s minisatellites tasked with a big mission: to completely map Earth’s
land cover and vegetation growth every two days.
Photo Foto : ESA
ESA’s Mini-Satellit ist kleiner als ein Kubikmeter und auf großer
Mission: Seine Aufgabe ist es, alle zwei Tage die Bodenbedeckung
und Vegetation der Erde komplett zu kartographieren.
Revolutionizing
Communication in Space
Revolutionäre Kommunikation im All
Satellite “Proba-V” debuts new semiconductor amplification technology based on a hermetic,
high-power RF package.
Im Satellit „Proba-V“ wird eine neue Halbleiter-Verstärkertechnologie auf Basis hermetischer
Hochfrequenz-Gehäuse getestet.
DR. HAIKE FRANK
P
roba-V, which went into orbit in May 2013, is the newest
member to a family of smaller missions by the European
Space Agency (ESA). While this mini-satellite’s main task is to
monitor Earth’s global vegetation, hence the letter V in its name,
it also carries a number of technology demonstration payloads,
giving promising European technologies flight experience and an
early chance to be tested in space. One such example of a guest
payload is high-power gallium nitride technology.
The satellite is equipped with a gallium nitride amplifier within its communication system for transmitting to Earth photos
taken at a height of roughly 800 km in X band at 8 GHz. “Gallium
nitride has the potential to revolutionize communication in space;
P
roba-V, der im Mai 2013 ins All startete, ist das neuste Projekt kleinerer Missionen der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Hauptaufgabe des Mini-Satelliten ist es, die Vegetation
der Erde – daher die Bezeichnung „V“ für „Vegetation“ – vom All
aus zu beobachten. Zusätzlich ist technische Nutzlast an Bord
inklusive vielversprechender europäischer Technologien, die jetzt
zu einem sehr frühen Zeitpunkt unter Schwerelosigkeit getestet
werden können. Eine davon ist die hochleistungsfähige Galliumnitrid-Technologie.
Das Satelliten-Kommunikationssystem ist mit einem Galliumnitrid (GaN)-Verstärker ausgestattet, der Fotos aus einer Höhe
von 800 Kilometern im x-Frequenzband bei 8 Gigahertz übermittelt.
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SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
ELECTRONIC COMPONENTS
ELEKTRONISCHE KOMPONENTEN
it is an extremely promising material,” explains ESA’s Andrew „Galliumnitrid ist ein extrem vielversprechendes Material. Es hat
das Potenzial, die Kommunikation im Weltraum zu revolutionieBarnes, heading this technology project. “We expect signal strength
and data transmission to improve five- to ten-fold, and are eagerly ren“, erklärt Andrew Barnes, Leiter des ESA-Projektes. „Wir erwarten eine fünf- bis zehnfache Verbesserung bei den Signalstärken
awaiting the results of this first practical test in space.”
und der Datenübertragung. Gespannt warten wir jetzt auf die
ESA commissioned a consortium of European companies and
research institutions to develop a space-quality gallium nitride sup- Ergebnisse der ersten Praxistests im All.“ Mit der Initiative GREAT2
ply chain, called the GaN Reliablity Enhancement and Technology (GaN Reliability Enhancement and Technology Transfer Initiative)
Photo Foto : TESAT-SPACECOM
Source Quelle : ESA
Photo Foto : ESA
hat die ESA ein Konsortium europäischer Firmen und ForschungsTransfer Initiative (GREAT2). “GaN could in the future enable
more efficient solar panels and satellite power converters, but to
institute ins Leben gerufen, das damit beauftragt ist, eine Wertbegin with the GREAT2 consortium has focused on communica- schöpfungskette für weltraumtaugliches Galliumnitrid zu schaffen.
tions systems,” says Barnes. Proba-V’s GaN Monolithic Microwave „GaN könnte in Zukunft effizientere Solarmodule und SpannungsIntegrated Circuit (MMIC) amplifier is an initial prototype, devel- wandler für Satelliten ermöglichen. Doch zuerst stehen für das
oped by the Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics GREAT2 Konsortium die Kommunikationssysteme im Mittelpunkt“,
in Freiburg, Germany. The MMIC amplifier chip delivers its per- so Andrew Barnes.
formance on a surface area only a few square millimeters in size
Der vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperand therefore requires innovative hermetically-sealed packaging
physik IAF in Freiburg entwickelte MMIC-Verstärker (Monolithic
concepts developed by SCHOTT Electronic Packaging and Tesat- Microwave Integrated Circuit) ist ein erster Prototyp. Der VerstärSpacecom in a joint project. “We had two major challenges: keep- ker-Chip entfaltet seine Leistung auf einer Fläche von wenigen
ing insertion loss and reflection of the high frequency waves at a Quadratmillimetern und benötigt dazu ein innovatives Gehäuseminimum and achieving high thermal conductivity by creating an
konzept, das SCHOTT Electronic Packaging und Tesat-Spacecom
optimal heat sink in the housing,” recalls Dr. Thomas Zetterer, in einem Gemeinschaftsprojekt realisierten. „Wir standen vor zwei
Development Engineer at SCHOTT Electronic Packaging.
Herausforderungen: die Einfügedämpfung sowie die ReflexionsThanks to the innovative design of the hermetically sealed
verluste der Hochfrequenzwellen so gering wie möglich zu halten
HTCC multilayer ceramics as high-frequency feedthroughs, the
und eine Wärmeleitfähigkeit zu erreichen, indem im Gehäuse eine
high-frequency waves are able to pass through the wall of the hous- optimale Wärmesenke geschaffen wird“, erläutert Dr. Thomas
ing with very low attenuation. In addition, the reflection losses of Zetterer, Entwicklungsingenieur bei SCHOTT Electronic Packaging.
the high-frequency waves along the housing wall are also miniDank des innovativen Designs des hermetisch dichten HTCC
mized. “Simulations of electromagnetic waves have enabled us to (High Temperature Cofired Ceramics)-Multilagenkeramikendetermine the best possible geometries and designs for this special
Gehäuses als Hochfrequenz-Durchführung können Hochfrequenztype of feedthrough in close coordination with manufacturing wellen mit geringer Dämpfung die Gehäusewand durchdringen.
technology,” adds Zetterer. The second important property of the
Ferner sind die Reflexionsverluste an der Gehäusewand minimiert.
package is the high thermal conductivity of its base that allows for „Dank Simulationen von elektromagnetischen Wellen konnten wir
20
the dissipation of the heat generated inside the MMIC amplifier.
To achieve this, the development teams at SCHOTT and Tesat-Spacecom came up with just the right material composition and geometry
for a heat sink for this particular application, keeping in mind the
requirements for the highest reliability of the system in space.
Materials and material compounds that allow for even higher
thermal connectivity still need to be developed in the near future
optimale Geometrien und Designs für diese Spezialdurchführung
in enger Abstimmung mit der Fertigungstechnologie festlegen“,
so Dr. Zetterer.
Die zweite wichtige Eigenschaft des Gehäuses ist die hohe
Wärmeleitfähigkeit des Gehäusebodens zur Ableitung der im
Inneren des MMIC-Verstärkers entstehenden Wärme. Um dies zu
erreichen, haben die Entwicklerteams von SCHOTT und TesatSpacecom eine für diese Anwendung optimale Materialkomposition und Geometrie für die Wärmesenke gefunden.
Für Anwendungen mit höherer Mikrowellenleistung müssen
in naher Zukunft Werkstoffe oder Materialverbindungen mit noch
höherer Wärmeleitfähigkeit entwickelt und qualifiziert werden.
Eberhard Möss, Gruppenleiter bei Tesat-Spacecom: „Die Zusammenarbeit mit SCHOTT ermöglicht es uns, die für künftige Galliumnitrid-Verstärker dringend benötigten hoch wärmeleitfähigen
Gehäuse zu erhalten.“
<
[email protected]
SCHOTT and Tesat-Spacecom have developed a completely new type of hermetic
packaging (picture left) for the gallium nitride power amplifier in the ESA satellite Proba-V (in the middle). The mapping (right) includes the daily tracking of
weather activity, monitoring crop failures, documenting inland water resources
and watching over the continuous spread of deserts and deforestation.
and tested for use in applications with even higher microwave
power. “Working together with SCHOTT enables us to obtain the
innovative high thermal conductivity packages that are urgently
needed for future gallium nitride amplifiers,” explains Eberhard
Möss, Group Leader at Tesat-Spacecom.
<
[email protected]
SCHOTT und Tesat-Spacecom haben ein neues hermetisches Gehäuse (Bild links)
für den Galliumnitrid-Powerverstärker des ESA-Satelliten Proba-V (Mitte) entwickelt. Die Karthographierung (rechts) beinhaltet auch die tägliche Überwachung
des Wetters, die Kontrolle von Missernten, die Dokumentation von Binnengewässern und die Beobachtung der sich kontinuierlich ausbreitenden Wüsten
und der Entwaldung.
WHAT IS GALLIUM NITRIDE?
WAS IST GALLIUMNITRID?
Gallium nitride is a semiconductor widely employed as an energy-
Galliumnitrid (GaN) ist ein Halbleiter, der als energieeffiziente LED ein-
efficient LED. The same physical properties that make for a brilliant
gesetzt wird. Die gleichen physikalischen Eigenschaften, die für eine
light source also make it usable as a microwave semiconductor. It
brillante Lichtquelle sorgen, machen ihn auch als Mikrowellen-Halb-
enables flawless operation due to its ability to withstand much high-
leiter nutzbar, der für seinen einwandfreien Betrieb sehr viel höhere
er voltages and temperatures than existing materials. At the same
Spannung und Temperaturen beansprucht als bisherige Materialien.
time, the resulting compact integrated circuits are smaller and light-
Die resultierenden kompakten integrierten Schaltkreise sind kleiner
er. They have the potential to replace electron tubes currently used
und leichter. Sie haben das Potenzial Elektronenröhren, die derzeit
for amplification. A big plus is their reduced demand of active cool-
als Verstärker verwendet werden, zu ersetzen. Ein Vorteil ist, dass
ing systems as well as their capability to function in a wide range of
keine aktive Kühlung erforderlich ist; zudem können GaN-Halbleiter
frequencies suitable for communication, radar and imaging applica-
in einer großen Frequenzbandbreite von  bis  Gigahertz für Kom-
tions at – GHz. Gallium nitride semiconductors are also inher-
munikations-, Radar- und Bildübertragungsanwendungen verwendet
ently radiation resistant, which makes them attractive for decade-
werden. Außerdem sind sie nicht anfällig gegenüber Röntgenstrah-
long use in space.
lung, was eine jahrzehntelange Nutzung im Weltall ermöglicht.
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SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
GL ASS L AMINATES
GL ASL AMINATE
Fire-free
Feuer frei
The pane of PYRANOVA ® secure glass was first subjected to a fire test for
 minutes and then attacked with a  mm Luger army pistol. The extremely
hot glass laminate from SCHOTT resisted three shots fired from a  mm
caliber gun at a speed of  m/s.
Beschuss einer  Minuten lang im Brandversuch getesteten Scheibe
PYRANOVA ® secure mit einer Armeepistole  mm Luger. Der stark erhitzte
Glasverbund von SCHOTT widersteht drei Schüssen im Kaliber  mm
mit einer Geschwindigkeit von  m/s.
Glass laminates from SCHOTT are the world’s first specialty glasses that have been successfully
tested against simultaneous multiple attacks from fire and gunshot.
SCHOTT Glaslaminate sind weltweit die ersten Spezialgläser, die erfolgreich gegen simultane
Mehrfachbelastung aus Brand und Beschuss getestet wurden.
DR. HAIKE FRANK
V
arious security glasses used previously provided protection
against different types of attacks, but they were only able to
protect against one particular type of attack at a time for a given
emergency. PYRANOVA® secure laminates from SCHOTT are
unique in that they successfully stand up to different forms of successive attacks; i. e. a glass laminate damaged by gunshots still offers
reliable protection from a fire. In the same manner, a glass pane will
still stand up to gunshots after being exposed to a fire.
“This is a world first,” explains Helmut Kugelmann, Sales
Manager for SCHOTT Technical Glass Solutions in Jena. “To meet
these unique demands, we have developed new, special, multifunc22
B
isherige Sicherheitsgläser bieten Schutz gegen verschiedenste
Angriffsformen, aber im eintretenden Notfall immer nur
gegen eine. Das Besondere an den neuen PYRANOVA® secure und
NOVOLAY® secure Laminaten von SCHOTT ist, dass sie erfolgreich
sowohl hintereinander erfolgenden als auch gleichzeitig ablaufenden Attacken standhalten: Eine durch Beschuss geschädigte
Glasverbundscheibe bietet weiterhin erfolgreich Brandschutz.
Genauso schützt eine Scheibe nach Brand ebenso wirksam
gegen Beschuss.
„Dies ist weltweit ein Novum“, erklärt Helmut Kugelmann,
Vertriebsleiter von SCHOTT Technical Glass Solutions in Jena.
tional laminated constructions that are made up of both highly „Wir haben für diese besonderen Anforderungen neue Spezialauftempered and extremely effective fire protection glass types. bauten entwickelt, die aus hoch vorgespannten Gläsern und hoch
This type of complex structure is necessary in order to ensure that wirksamen Brandschutzgläsern zu kompakten Multifunktionslaour new products are able to resist multiple simultaneous attacks,” minaten zusammengesetzt sind. Ein solch komplexer Aufbau ist
he adds.
notwendig, damit diese neuen Produkte die Mehrfachattacken
Testers from two independent institutes, the Beschussamt parallel abwehren können.“ Prüfer von zwei unabhängigen InstituUlm (Ballistic Test Facility in Ulm) and the Institute for Building
ten – dem Beschussamt Ulm und dem Institut für Baustoffe, MasMaterials, Solid Construction and Fire Protection at the Technical
sivbau und Brandschutz (iBMB) der TU Braunschweig – haben
University of Braunschweig, approved the tests. In this case, these
entsprechende Tests abgenommen. Dabei wurden die leistungsextremely strong safety glasses were subjected to consecutive fire
fähigen Sicherheitsgläser unmittelbar nacheinander einem Brandand ballistic tests.
versuch und einem Beschusstest unterzogen.
The test certificate confirms that the glasses met the two test
Das ausgestellte Prüfzertifikat bestätigt, dass die Gläser sowohl
standards DIN EN 1363 (Fire Protection) and DIN EN 1063 (Bullet die Prüfstandards DIN EN 1063 (Brandschutz) als auch DIN EN 1363
Resistance). Due to the fact that the European legislature only (Durchschusshemmung) erfüllen. Eine solche Prüfung der gleichrequires that protective glasses meet EN safety standards indi- zeitigen Mehrfachbelastung von Sicherheitslaminaten hat SCHOTT
vidually, SCHOTT became the world’s first company to voluntarily
als weltweit erstes Unternehmen freiwillig ausführen lassen, denn
subject its safety laminates to a combination of tests.
der europäische Gesetzgeber sieht lediglich vor, dass Schutzgläser
“With our safety glass, we now offer the chance to effectively verschiedene DIN EN Normen einzeln erfüllen müssen.
protect buildings from multiple assaults, for example bullet strikes
„Mit unseren zertifizierten Sicherheitsgläsern bieten wir die
followed by a Molotov cocktail attack. We are therefore quite con- Möglichkeit, Gebäude gegen mehrfache bzw. kombinierte Angriffident that our glass products will be of great interest when it comes
fe, zum Beispiel Beschuss nach einer Attacke durch einen Moloto developing security strategies for government buildings, embas- tow-Cocktail, wirksam zu schützen. Wir gehen davon aus, dass
sies and consulates,” Helmut Kugelmann explains. The develop- unsere Gläser für Sicherheitskonzepte von Regierungsgebäuden,
ment of the new safety glass range has received support from Botschaften oder Konsulaten von Interesse sind“, erläutert Helmut
the Thuringian State Government and the European Regional Kugelmann. Die Entwicklung der neuen Sicherheitsgläser wird
Development Fund (EFRE) as part of the research project “Second
von der thüringischen Landesregierung und den Fonds für regioGeneration Multifunctional Safety Glazing” (2011 FE 0156) since
nale Entwicklung (EFRE)der Europäischen Union im Rahmen des
Forschungsprojekts „Multifunktionale Sicherheitsverglasungen
October 2011.
<
der 2. Generation“ (2011 FE 0156) seit Oktober 2011 gefördert. <
[email protected]
[email protected]
A fire test is performed for  minutes on a NOVOLAY ® secure glass laminate
that had already been shattered by shots from a gun in accordance with the
DIN EN  standard.
Testers from the independent institutes, Beschussamt Ulm (Ballistic Test Facility
in Ulm) and the Institute for Building Materials, Solid Construction and Fire
Protection at the Technical University of Braunschweig, oversaw and approved
the test series.
Brandversuch an bereits beschossenen und angesprengten NOVOLAY ® secure
Glasverbunden. Die Scheiben von SCHOTT hielten im Brandversuch nach
DIN EN  mehr als  Minuten lang dem Feuer stand.
Prüfer unabhängiger Institute, des Beschussamts Ulm und des iBMB der
Photos Fotos : SCHOTT/ J. Theile
TU Braunschweig, haben die Testreihe beobachtet und abgenommen.
23
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
FOCUS
FOKUS
A MIXTURE OF KNOW-HOW
AND HIGH-QUALITY INGREDIENTS
That’s the secret behind floated specialty glass types from SCHOTT.
The company relies not only on its vast expertise in the area of hightemperature melting and forming, but also on its unique microfloat
technology to manufacture high-performance, silicate-based flat
glasses at its site in Jena. SCHOTT celebrated an important birthday
in November; the company put its first microfloat facility into operation back in November  and floated the world’s first borosilicate glass. Today, this product is known all over the world under
the name BOROFLOAT ®, which stands for versatility and reliable
quality. This microfloat facility also produces the extremely strong
Xensation® Cover aluminosilicate glass for use in electronic devices
that feature touch technology.
<
GEMISCH AUS KNOW-HOW
UND HOCHWERTIGEN ROHSTOFFEN
Das ist das Geheimnis der gefloateten Spezialgläser von SCHOTT. Mit
Hilfe des Fachwissens auf dem Gebiet der Hochtemperaturschmelze
und des Formgebungsprozesses sowie der einzigartigen MicrofloatTechnologie stellt SCHOTT in Jena leistungsfähige Flachgläser auf
Silicatbasis her. Das Unternehmen feierte im November einen runden Geburtstag: Es hatte im Jahr  die weltweit erste MicrofloatAnlage in Betrieb genommen und als erste Firma erfolgreich Borosilicatglas gefloatet. Heute ist das Produkt unter dem Namen
BOROFLOAT ® im Markt bekannt und steht für Vielseitigkeit und zuverlässige Qualität. Auf der Microfloat-Anlage wird auch das ultraharte Aluminosilicatglas Xensation® Cover für elektronische Geräte
mit Touch-Technologie hergestellt.
24
<
25
Photo Foto : SCHOTT/J . Me ye r
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
FILTER GL ASSES
FILTERGL ÄSER
DON’T BE BLINDED
NICHT BLENDEN LASSEN
The new VG20 filter glass from SCHOTT effectively protects both
people and devices against harmful infrared radiation.
Das neue Filterglas VG20 von SCHOTT schützt Menschen und Geräte
bestmöglich vor schädlicher Infrarot-Strahlung.
BERNHARD GERL
T
he small, bluish-green glass pane that Dr. Ralf Biertümpfel,
Application Manager for Filter Glass at SCHOTT Advanced
Optics, holds in his hand immediately reminds us of the worldfamous blue Chagall glass windows of St. Stephan’s Church in
Mainz, Germany, which is located not far from SCHOTT’s headquarters. However, despite being of similar beauty, this new VG20
Filter Glass is actually an advanced technology – no other filter
glass protects as well as this latest product from SCHOTT. Supplied
as a polished filter, as well as with an interference coating that’s
26
D
ie kleine grünbläuliche Glasscheibe, die Dr.-Ing. Ralf Biertümpfel, Application Manager Filter Glass bei SCHOTT
Advanced Optics, in der Hand hat, erinnert unwillkürlich an die
weltberühmten blauen Chagall-Glasfenster der Kirche St. Stephan
in Mainz nicht weit vom Firmensitz von SCHOTT entfernt. Doch
das neue Filterglas VG20 des Unternehmens ist Hightech, denn
kein anderes schützt so gut vor schädlicher Infrarotstrahlung. Es
absorbiert bereits ab 565 Nanometer, einem Gelbgrün, 50 Prozent
der Strahlung. Bei einer Infrarot-Wellenlänge von 850 Nanometer
blockt es sogar tausendmal besser als herkömmliche Gläser. Intensive Strahlung in diesem Frequenzbereich kann sehr gefährlich für
das menschliche Auge sein, etwa wenn sie aus GaAlAs-, InGaAsoder Nd:YAG-Lasern kommt, wie sie in der Industrie oder Medizin
eingesetzt werden. In beiden Fällen ist es wichtig, dass der Anwender geschützt, aber durch die Brille möglichst wenig behindert
wird. Aufgrund der hervorragenden Filterwirkung des VG20 kann
das Glas um ein Drittel dünner sein als bei herkömmlichen Filtergläsern. So wird eine Schutzbrille leichter und komfortabler zu
tragen. Wichtiger aber ist, dass der Anwender weiter farbecht sehen kann, was vor allem in der Medizin eine Rolle spielt. Natürlich
dunkelt das bläuliche Glas alle Farben des Spektrums ein wenig ab,
verfälscht sie aber nicht. Beim Blick durch die Brille erkennt man
alle Farben und eine weiße Fläche auch wirklich als weiß.
Infrared lasers are being used more and more often in medicine
and industry. As a result, the demand for special filter glass,
which is essential to preventing eye injuries, continues to grow.
At only 1 mm thick, the bandpass filter VG20 from SCHOTT offers
strong absorption in the near infrared region (NIR).
Klimabeständig unter rauen Bedingungen
Photo Foto : schott/ C. Costard
Infrarot-Laser werden zunehmend in der Medizin und der
Industrie eingesetzt. Um die Augen vor Verletzungen zu schützen, braucht man spezielles Filterglas. Der nur 1 mm dünne
VG20 Bandpassfilter von SCHOTT bietet starke Absorption im
nahen Infrarot (NIR).
optimized to suit a given application, VG20 begins absorbing
50 percent of the radiation, a yellowish green, at 565 nm. At an
infrared wavelength of 850 nm, it blocks radiation a thousand
times better than conventional glass.
Intensive radiation in this frequency range can be extremely
harmful to the human eye. This is especially true if it’s emitted by
GaAlAs, InGaAs or Nd:YAG lasers like those used in industrial
manufacturing or medical applications. In both of these cases, it’s
not only important to protect the users, but also to ensure that
their safety eyewear impairs them as little as possible. VG20 is
ideally suited for these applications, as its strong filter effect permits the protective glass layers to be one-third thinner than conventional filter glasses. This allows safety eyewear to be more comfortable and easier for users to wear.
In addition to safety, it’s also critical that users still see things
in their natural colors. This is of particular importance in the area
Die hervorragende Filterwirkung wird durch in der Glasmatrix
gelöste Kupferionen gewährleistet. „Eigentlich ist Glas eine
Flüssigkeit, deshalb können dort Salze ähnlich wie Kochsalz in
Wasser gelöst werden“, erklärt Dr. Biertümpfel. Kupfer findet man
natürlich auch in einfachen blaugefärbten Fenstergläsern. Aber
es ist ganz und gar nicht einfach, Glas vollkommen gleichmäßig
einzufärben. Gibt man nämlich Farbstoffe in die Glasschmelze,
bilden sich sehr schnell Schlieren. Diese beeinträchtigen die optische Qualität. Vermeiden konnte man das bisher nur, indem man
weitere Stoffe zugibt, die aber wiederum die Eigenschaften negativ
beeinflussen und teilweise ökologisch bedenklich sind. Es gelang
SCHOTT aber nach einer komplexen Weiterentwicklung der Produktionstechnologie das Glas trotz hoher Farbstoffkonzentrationen extrem homogen und schlierenfrei zu machen.
Es ist, eben auch weil störende, reaktionsfreudige Zusätze fehlen, sehr klimabeständig. Selbst nach Hunderten von Stunden in
einer Umgebung von 85 Grad Celsius und 85 Prozent Luftfeuchtigkeit bleibt es transparent und korrodiert nicht. Damit ist es
auch für Umgebungsbedingungen geeignet, die härter sind als die
in einem Operationssaal, etwa im rauen Außeneinsatz im Zusammenspiel mit Restlichtverstärkern. Diese Geräte werden immer
häufiger von Jägern, Polizisten, Rettungskräften oder Hubschrauberpiloten verwendet. Der im Infraroten besonders empfindliche
Restlichtverstärker hilft dem Träger, sich auch ohne Tageslicht zu
orientieren bzw. Wild oder Personen zu suchen.
Doch die beleuchteten Anzeigen seiner Geräte, selbst das Licht
einer Uhr, eines Handys oder einer Taschenlampe, können schnell
zum Problem werden, weil deren intensive Infrarotstrahlung ebenso proportional verstärkt wird wie die einer entfernten Person. Der
Restlichtverstärker macht daraus einen grellen blendenden Fleck.
Werden aber die Uhr des Jägers oder die Anzeigen des Hubschraubers mit dem Filterglas VG20 abgedeckt, können diese weiter problemlos abgelesen werden.
Einen effektiven Infrarotfilter wie den VG20 benötigen auch
die CCD-/CMOS-Sensoren, die Fotos in Digitalkameras und
Handys aufzeichnen, denn sie reagieren empfindlicher als das
27
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
FILTER GL ASSES
FILTERGL ÄSER
of medicine. While the bluish glass of VG20 darkens the colors of
the spectrum somewhat, it doesn't falsify them – one can recognize
all of the colors, and even see that a white area is in fact white, when
looking through the glass.
Climate resistant under harsh conditions
The outstanding filter effect of VG20 is a result of the free copper
ions in the glass matrix. “Glass is really a liquid, therefore salts
can dissolve in it much like cooking salt dissolves in water,”
Dr. Biertümpfel explains. Yet, while copper can also be found in
simple blue-tinted window glass, it is still extremely difficult to dye
glass very evenly. If dyes are added to the glass melt, striae that interfere with the optical quality can form very quickly. In the past,
this could only be avoided by adding other ingredients that also
have a negative impact on the properties and are sometimes ecologically questionable. Nevertheless, by further improving its production technology, SCHOTT has managed to make its glass
extremely homogeneous and free from striae, despite the high
pigment concentrations.
Since SCHOTT avoids problematic additives that encourage
reactions, VG20 is also extremely climate resistant. It remains
transparent and doesn’t corrode, even after hundreds of hours in
an 85 °C environment with 85 percent humidity. For this reason,
VG20 can also be used in applications where the environmental
conditions are more severe than those encountered in an operating
room. This can include outdoor settings, where, for example, it is
paired with image intensifier tubes in night vision equipment.
These types of devices are becoming increasingly common among
internal transmittance
Interne Transmission
VG20 NIR CUT OFF FILTER
VG20 NIR SPERRFILTER
1
00
00
wavelength [nm]
Wellenlänge [nm]
800
1000
menschliche Auge auf rote und infrarote Strahlung, so dass heiße
Gegenstände in einer falschen Farbe dargestellt würden. Weil das
VG20 rote Strahlung ein wenig und infrarote vollständig blockt,
wird die spektrale Empfindlichkeit des Sensors der des Auges angepasst. Ein positiver Nebeneffekt ist dabei, dass aufgrund der
starken Filterwirkung des VG20 die schützenden Glasschichten
dünn und die optischen Systeme damit immer kompakter gebaut
werden können. Was dem Wunsch der Elektronikindustrie nach
immer stärkerer Miniaturisierung entgegenkommt. Das neue Glas
von SCHOTT ist nicht nur als polierter Filter, sondern ebenfalls
mit einer für die jeweilige Applikation optimierten Interferenzbeschichtung erhältlich. <
[email protected]
Illuminated displays can be quite annoying if residual light intensifiers are
used without filters because their intensive infrared radiation is also intensified, increasing proportionately like that of people or animals standing at
a distance. If the displays in an aircraft cockpit (photograph) are covered
with VG20 filter glass, however, they can be read very easily.
Bei der Verwendung von Restlichtverstärkern können beleuchtete Anzeigen stören, weil deren intensive Infrarotstrahlung ebenso verstärkt wird
wie die von entfernten Personen oder Tieren. Werden die Anzeigen z. B.
eines Flugzeugcockpits (Bild) mit einem Filterglas VG20 abgedeckt,
können diese hingegen problemlos abgelesen werden.
PROTECTION IN THE NEAR INFRARED (NIR)
This graph shows the pure transmission of VG20 optical filter glass as
infrared light is absorbed. The visible portions of the spectrum are
VG20 at
thickness = 1 mm
cut off wavelength
λ05 =  nm
VG20 bei einer
Dicke von 1 mm
Kantenwellenlänge
λ05 =  nm
0.0001
allowed to pass through the filter and ensure that colors are displayed
naturally while the share of near infrared light is absorbed. VG20 optical filter glass protects against red and near infrared (NIR) light at
wavelengths above 650 nm, the range typically used in lasers and
intensive light sources (ILS). <
SCHUTZ IM NAHEN INFRAROT (NIR)
Die Grafik zeigt die Reintransmission des optischen Filterglases VG20
Source Quelle : schott
als Funktion der Wellenlänge. Die sichtbaren Anteile des Spektrums
können den Filter passieren und ermöglichen farbechtes Sehen, während der Anteil im nahen Infrarot absorbiert wird. Das Filterglas
VG20 schützt vor roter und naher Infrarot-(NIR)-Strahlung in einem
1E-0
Wellenbereich ab 650 nm, wie sie in Lasern oder intensiven Lichtvisible / sichtbar
28
IR
quellen (ILS) eingesetzt wird. <
Photo Foto : iStockphoto
hunters, police officers, rescue teams and helicopter pilots, aiding
them in their activities. Image intensifier tubes, which
are particularly sensitive within the infrared range, help the user
find his way in the dark or search for either individuals or
wild game. But the illuminated displays of other devices can
become a problem.
Even the light from something as small as a watch, smartphone
or flashlight can emit intense infrared radiation, increasing just as
proportionately as that of a person standing farther away. The
image intensifier tube turns this into a blinding bright spot.
However, if VG20 filter glass is used over a hunter’s watch display
or a helicopter’s gauges, it provides the necessary protection while
ensuring the devices can still be easily read.
CCD / CMOS sensors that record images in digital cameras and
smartphones also require an effective infrared filter like VG20
because they react more sensitively to red and infrared radiation
than the human eye. As a result, hot objects are displayed in the
wrong color. Because VG20 blocks out red radiation to some
degree and infrared radiation entirely, the spectral sensitivity of the
sensor adjusts to match that of our eyes. Also, because of its strong
filter effect, VG20 allows the protective glass layers to be thinner
and optical systems as a whole to be more compact. This particularly favors the changing needs of the electronics industry, as it
pursues even greater miniaturization of its technologies. <
[email protected]
SEEING IN THE DARK
Image intensifier tubes make it possible for individuals to see clearly at night by intensifying the remaining visible infrared radiation.
The process requires a lens to project the incident light onto a photo cathode, causing the release of electrons. These electrons are
accelerated, often in multiple steps, by applying a high-voltage
charge (between 10 and 17 kV) in the direction of a fluorescent screen.
On the screen, a much brighter monochrome image is produced
with intensity proportional to the initial illumination, allowing the
user to view the surrounding environment in the dark.
<
IM DUNKELN SEHEN
Restlichtverstärker ermöglichen das Sehen in der Nacht, indem sie
die noch spärlich vorhandene sichtbare und infrarote Strahlung verstärken. Dazu projiziert ein Objektiv das einfallende Licht auf eine
Fotokathode, wo es Elektronen freisetzt. Diese werden, teilweise
über mehrere Stufen, durch eine hohe Spannung von 10 bis 17 kV in
Richtung eines Leuchtschirms beschleunigt. Dort erzeugen sie ein
deutlich helleres monochromes Abbild, dessen Intensität proportional zur Eingangsbeleuchtung ist und über das der Anwender die
Umgebung im Dunkeln beobachten kann. <
29
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
RESEARCH & DEVELOPMENT
FORSCHUNG & ENT WICKLUNG
When used as a a dielectric, glass-ceramic (in the foreground) can reduce
the thickness of high-voltage capacitors significantly. This, in turn, increases
their storage density, as this comparison between conventional (left) and
innovative capacitors on the basis of glass-ceramic (right) shows.
Als Dielektrikum kann Glaskeramik (im Vordergrund) die Dicke von Hochspannungskondensatoren deutlich verringern, womit auch die Speicherdichte
steigt. Dies zeigt dieser Vergleich von herkömmlichen (links) und neuartigen Kondensatoren mit Glaskeramik (rechts).
Photo Foto : SCHOTT/ C. Costard
ELECTRIFYING GLASS-CERAMICS
ELEKTRISIERENDE GLASKERAMIKEN
SCHOTT researchers have further developed glass-ceramics into highly promising dielectric materials
for high-voltage capacitors. Power electronics for renewable energy, medical technology and laser
applications are just a few of the areas that they can be used in.
SCHOTT Forscher entwickelten Glaskeramiken erstmals weiter zum chancenreichen Dielektrikum für
Hochspannungskondensatoren. Mögliche Einsatzgebiete sind Leistungselektroniken für erneuerbare
Energien, medizintechnische oder Laser-Anwendungen.
THILO HORVATITSCH
P
ower electronics are becoming more and more important, to
convert and transport electrical energy from offshore wind
turbines, for example. Here, there is a clear trend toward increasingly higher power densities, by using semiconductor materials
such as silicon carbide, for instance.
As the current densities continue to increase quite significantly, the temperatures inside these systems also rise, sometimes to as
high as 200° C. Therefore, passive components such as capacitors
located in the immediate vicinity must be able to resist high thermal loads. The dielectric materials available for high-voltage capacitors and how they behave when subjected to higher temperatures thus limit the power or make it impossible to develop a more
compact design of the power electronics module. Against this
30
L
eistungselektroniken werden zunehmend wichtiger, beispielsweise bei der Umformung und dem Transport der elektrischen
Energie aus Offshore-Windkraftanlagen. Dabei geht der Trend zu
immer höheren Leistungsdichten, etwa durch den Einsatz von
neuen Halbleitermaterialien wie Siliziumkarbid.
Durch die ebenfalls stark wachsenden Stromdichten steigen
jedoch die Temperaturen in diesen Systemen – zuweilen bis auf
200 Grad Celsius. Daher müssen auch benachbarte passive Bauelemente wie etwa Kondensatoren verstärkt höheren thermischen
Belastungen widerstehen. Die verfügbaren Dielektrika für Hochspannungskondensatoren und deren Verhalten bei erhöhten Temperaturen begrenzen somit die Leistung oder verhindern ein kompakteres Design der Leistungselektroniken. Vor diesem Hintergrund
backdrop, SCHOTT has succeeded in making the glass-ceramics
material class usable as a dielectric for high-voltage capacitors for
the first time ever. This new type of glass-ceramic offers significant
advantages over the ceramics used as dielectrics in the past. For
example, the fact that these new glass-ceramics are completely
pore-free lends them extremely high dielectric strength of approximately 65 kV/mm. The dielectric material can thus be considerably
thinner at a specific voltage. This, in conjunction with the high
relative dielectric number, allows for very high capacity values for
the capacitors. “Thanks to these unique properties, the energy storage density can now be increased by a factor of up to 10 compared
with conventional capacitor materials,” explains Dr. Martin Letz.
The SCHOTT developer also expects to see this advancement be
put to use at higher temperatures of up to 200°C and to produce
more compact and lighter capacitor designs in the future. According to Letz, “The weight can be reduced by roughly 80 percent and
it will still offer the same performance.”
In addition to power grids, this opens up many different
power electronics applications, such as computer tomography and
laser applications in semiconductor processing and eye surgery.
“Our goal is to successfully launch this promising development in
2014,” says Dr. Jörn Besinger from SCHOTT Business Development.
SCHOTT is currently working on two glass-ceramics for high-voltage
capacitors. Tests are already being performed by renowned capacitor manufacturers.
<
[email protected]
[email protected]
gelang es SCHOTT Entwicklern erstmals, die Werkstoffklasse
Glaskeramik als Dielektrikum für Hochspannungskondensatoren
nutzbar zu machen. Dabei verfügt die neuartige Glaskeramik über
erhebliche Vorteile gegenüber bisher verwendeten keramischen
Dielektrika: So bewirkt ihre Porenfreiheit eine sehr hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit von etwa 65 kV/mm. Das Dielektrikum kann dadurch bei einer gegebenen Spannung deutlich
dünner werden, was in Verbindung mit der hohen relativen
Dielektrizitätszahl sehr hohe Kapazitätswerte für die Kondensatoren ermöglicht. „Aufgrund dieser einzigartigen Eigenschaften
kann die Energiespeicherdichte gegenüber herkömmlichen Kondensator-Materialien bis um den Faktor 10 gesteigert werden“,
erklärt Dr. Martin Letz. Der SCHOTT Entwickler erwartet künftig
zudem eine bessere Anwendbarkeit bei höheren Temperaturen bis
zu 200 Grad Celsius sowie kompaktere und leichtere Kondensator-Designs: „Bei gleicher Kapazität und Arbeitsspannung lässt
sich das Gewicht um rund 80 Prozent senken.“
Damit erhöhen sich die Chancen auf vielfältige Einsatzbereiche
in der Leistungselektronik: neben dem Einsatz in Energienetzen
zum Beispiel Computertomografen oder Laser-Anwendungen in
der Halbleiter-Prozessierung und für Augenoperationen. „Unser
Ziel ist es, diese vielversprechende Entwicklung im Jahr 2014
erfolgreich im Markt zu platzieren“, so Dr. Jörn Besinger, SCHOTT
Business Development. Aktuell entwickelt SCHOTT zwei Glaskeramiken für Hochspannungskondensatoren. Derzeit laufen
bereits Tests mit namhaften Kondensator-Herstellern.
<
[email protected]
[email protected]
High-voltage capacitors on the basis of glass-ceramic are
ideally suited for use in many applications, for instance
offshore wind parks or computer tomography systems.
Photos Fotos : Thinkstock
Hochspannungskondensatoren mit Glaskeramik eignen
sich für vielfältige Endanwendungen wie Offshore-Windparks oder Computertomografen.
31
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
DESIGN
DESIGN
AS STYLISH AS METAL
STILVOLL WIE METALL
SCHOTT ® MetalLook brings trendy design into the home. The new surface for use in household appliances or the
operating panels of electric appliances combines the advantages of glass with the luxurious look of stainless steel.
Trendiges Design bringt SCHOTT ® MetalLook ins Haus. Die neue Oberfläche für Hausgeräte oder Bedienflächen
von Elektrogeräten kombiniert die Materialvorteile von Glas mit hochwertiger Edelstahlanmutung.
CHRISTINA RETTIG
S
tainless steel decor has been popular in modern homes for quite some time. The naturally
shimmering surfaces give any room order and
structure. Nevertheless, traditional stainless steel
surfaces are very sensitive. Fingerprints are left
behind each time the surfaces are touched. And
if anyone treats these surfaces too roughly, scratches can easily result.
This is where new SCHOTT® MetalLook, a
smooth, modern glass surface with a stainless steel
appearance, makes the most of its advantages.
This glass material is much easier to keep clean
because there aren’t any joints between the metal
and the glass. This could be of particular benefit
for oven doors. SCHOTT® MetalLook comes in a
32
E
delstahl-Dekore haben in der modernen
­ ohnung längst Einzug gehalten. Die natürW
lich schimmernden Oberflächen verleihen jedem
Raum Ordnung und Struktur – klassische Edelstahloberflächen sind jedoch sehr empfindlich:
Jede Berührung hinterlässt Fingerabdrücke, und
wer diesen zu energisch zu Leibe rückt, hinterlässt
schnell den einen oder anderen Kratzer in der
Oberfläche.
Hier spielt SCHOTT® MetalLook, eine moderne, glatte Glasoberfläche mit Edelstahlanmutung,
seine Vorteile aus. Das Glasmaterial ist wesentlich
einfacher zu reinigen, da im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen, wo Edelstahl auf Glas geklebt wird, keine Fuge zwischen Glas und Metall
Photos Fotos : schott/ A. Stephan
wide variety of different metallic color shades and
brushed effects for a broad range of applications,
such as ovens, range hoods, refrigerators, kitchen
backsplashes, etc. Manufacturers will also appreciate
the fact that this material requires less effort during
the assembly process. This, in turn, simplifies manufacturing logistics and production processes.
Yet another advantage: SCHOTT® MetalLook
allows for completely new design approaches.
Fine logos, lines and symbols can be shown in
a stainless steel effect and areas with a high gloss
and a brushed metal look can be combined on
the same glass. SCHOTT® MetalLook is perfectly
suited for the user interfaces of high-quality
home appliances. The new glass delivers more
freedom of design because it allows for colored
printing, matte and glossy surfaces, complex shapes
and many corner radii.
SCHOTT developed a new, patent-pending
technique for manufacturing MetalLook. This
technology includes a multiphase process during
which the structural effects and metal coating are
applied. This allows for extremely thin lines of only
0.3 millimeters to be formed and large or small glass
panes of up to 1600 x 800 millimeters in size to
be designed.
<
[email protected]
besteht. Ganz besonders angenehm könnte dies für
Backofentüren sein. SCHOTT® MetalLook ist in
verschiedenen Farbvarianten und -effekten erhältlich, und das für ein breites Produktspektrum rund
um Ofen, Dunstabzugshauben, Kühlschrank oder
Küchenrückwände. Die Hersteller freut außerdem,
dass in der Produktion durch den Wegfall der Edelstahlmontage auf Glas weniger Arbeitsschritte
anfallen, was die Produktionslogistik und Produktionsabläufe vereinfacht. Weiterer Pluspunkt:
SCHOTT® MetalLook ermöglicht völlig neue Design-Ansätze: Da selbst feine Logos, Linien oder
Symbole in Edelstahlanmutung sich umsetzen
lassen oder hochglänzende Flächen mit Flächen,
die wie gebürstetes Edelstahl wirken, kombiniert
werden können, eignet es sich hervorragend für
anspruchsvolle Bedienelemente von Hausgeräten.
Außerdem verspricht das neue Glas Designfreiheit,
weil es farbige Bedruckung, komplexe Formen und
viele Eckradien zulässt.
SCHOTT hat zur Herstellung von MetalLook
ein neues, zum Patent angemeldetes Verfahren entwickelt. Die Technologie beinhaltet einen mehrstufigen Prozess, bei dem Struktureffekte und Metallbeschichtung aufgetragen werden. Womit extrem
feine Linien von nur 0,3 Millimetern abgebildet
werden können. Damit lassen sich große und kleine
Glasscheiben gestalten, und das bis zu einer Größe
von 1.600 x 800 Millimetern.
<
[email protected]
As stylish as metal, as carefree as glass,
this new surface offers the luxurious look
of stainless steel combined with the ease
of cleaning of glass in a smooth surface
with no seams or joints.
Eleganz von Metall, pflegeleicht wie
Glas: die neue Oberfläche ermöglicht
edle Edelstahl-Anmutung in einer
glatten Glasoberfläche für einfaches
Reinigen ohne störende Fuge zwischen
Metall und Glas.
33
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
DIGITAL X-RAY SYSTEMS
DIGITALE RÖNTGENSYSTEME
Photo Foto : SCHOTT
Digital x-rays with flat image detectors open up new
diagnostic possibilities, simplify difficult surgical procedures and improve their chances of being successful.
34
Digitales Röntgen mit Flachbilddetektoren eröffnet neue
diagnostische Möglichkeiten, erleichtert komplexe Eingriffe
und steigert deren Erfolgschancen.
SMART FIBER OPTICS FOR
USE IN MODERN RADIOLOGY
SMARTE FASEROPTIK
FÜR DIE MODERNE RADIOLOGIE
Sophisticated dynamic or 3-D x-rays would be impossible without using state-of-the-art flat image
detectors that feature fast CMOS sensors. New RoHS-conforming fiber optic plates that offer high
transmission and x-ray attenuation support this trend.
Anspruchsvolles dynamisches oder 3D-Röntgen gelingt nur mit modernsten Flachbilddetektoren auf Basis
von schnellen CMOS-Sensoren. Diesen Trend unterstützen neue, RoHS-konforme Faserplatten mit hoher
Transmission und Röntgendämpfung.
THILO HORVATITSCH
T
oday, 3-D x-ray devices that rotate around a patient’s jaw and
produce many different individual images that can be joined
together on the computer to form three-dimensional images are
quite commonplace in progressive dental practices. They make it
possible for implants to be aligned down to the millimeter and
sometimes discover a few surprises. Both this technology and
digital x-rays are rapidly gaining ground in operating rooms. Here,
a series of photos are taken, which then appear on the screen as
continuous image sequences – a type of live control for surgeons.
The fascinating imaging techniques that are used in modern
radiology open up new diagnostic possibilities, enable difficult
surgical procedures and significantly improve their chances of success. This can all be attributed to digital x-ray technologies that are
replacing analog techniques. Time-consuming development of
film is now a thing of the past. Instead, these images are recorded
either directly or via image sensors and then digitalized so that they
can be accessed and distributed very quickly by computer. Digital
technology is also much more light-sensitive, has short exposure
times and allows for an entire series of images to be produced. At
the same time, it reduces radiation often by as much as 90 percent
compared with traditional x-rays.
Advanced technology is what makes this possible. Digital x-ray
devices can be divided into direct and indirect flat image detectors
that record and convert the radiation from x-ray tubes into digital
I
n fortschrittlichen Dentalpraxen rotieren bereits 3D-Röntgengeräte um den Kiefer eines Patienten und erzeugen dabei
viele Einzelaufnahmen, die im Computer zu dreidimensionalen
Bildern zusammengesetzt werden. Implantate lassen sich so millimetergenau ausrichten, manche Besonderheiten erst entdecken.
Auch im OP-Saal ist diese Technik im Kommen, ebenso wie das
sogenannte dynamische Röntgen. Dabei werden in kurzer Zeit
Fotoserien geschossen, die am Monitor als fortlaufende Bildsequenzen erscheinen – eine Art Live-Kontrolle für den Chirurgen.
Diese faszinierenden Bildgebungsverfahren der modernen Radiologie eröffnen neue diagnostische Möglichkeiten, erleichtern
komplexe Eingriffe und steigern deren Erfolgschancen beträchtlich. Grundlage dafür ist der Einzug digitaler Röntgentechnologien und die Ablösung analoger Verfahren. Dabei entfällt die zeitraubende Filmentwicklung; stattdessen werden die Aufnahmen
direkt oder über Bildsensoren erfasst und digitalisiert – rasch
abrufbar und verteilbar per Computer. Die digitale Technik ist
zudem wesentlich lichtempfindlicher und hat kurze Belichtungszeiten und Bilderserien erst ermöglicht. Zugleich verringert sie die
Strahlenbelastung im Vergleich mit dem klassischen Röntgen, zum
Teil um bis zu 90 Prozent.
Dahinter steht ausgefeilte Technik: Digitale Röntgengeräte
lassen sich unterteilen in direkte und indirekte Flachbilddetektoren
zur Erfassung und Umwandlung der Strahlung aus Röntgenröhren
35
SCHOTT SOLUTIONS 2/13
DIGITAL X-RAY SYSTEMS
DIGITALE RÖNTGENSYSTEME
image signals. With direct conversion, this is done using a photoconductor that is usually made of amorphous silicon (a-Si) and can
be compared with the LCD or TFT thin film technology used in
displays. With indirect flat image detectors, the x-ray radiation
comes into contact with a scintillator layer first and is then converted into visible light. Afterwards, image sensors perform processing much like they do in digital cameras. Today’s flat image
detectors based on the a-Si technique or CCD sensors are particularly well suited for producing static x-ray images. Their reading
speed is hardly fast enough for dynamic or 3-D x-rays, however. For
this reason, fast, low-consumption CMOS sensors are mainly being
used in these types of resource-intensive applications in smaller
and, in the future, large flat image detectors. Nevertheless, these
semiconductor detectors are extremely sensitive to x-ray radiation.
Upstream optics that block the x-ray light that is not converted by
in digitale Bildsignale. Bei direkter Konversion geschieht dies mittels eines Fotoleiters meist aus amorphem Silizium (a-Si), vergleichbar mit der LCD- bzw. TFT-Dünnfilmtechnik für Displays.
Bei indirekten Flachbilddetektoren trifft die Röntgenstrahlung
zunächst auf eine sogenannte Szintillatorschicht und wird in sichtbares Licht umgewandelt. Anschließend übernehmen Bildsensoren
die Weiterverarbeitung, ähnlich wie in Digitalkameras. Heutige
Flachbilddetektoren auf Basis von a-Si-Technik oder von CCDSensoren eignen sich besonders für statische Röntgenaufnahmen.
Ihre Auslesegeschwindigkeit genügt jedoch kaum für dynamisches
oder 3D-Röntgen. Für solche ressourcenintensiven Anwendungen
kommen darum in kleinformatigen wie künftig auch in großen
Flachbilddetektoren vorwiegend schnelle, verbrauchsarme CMOSSensoren zum Einsatz. Diese Halbleiterdetektoren sind aber
empfindlich gegenüber Röntgenstrahlung. Eine vorgeschaltete
Source Quelle : SCHOTT/ wissen + konzepte
DIGITAL X-RAY: A FIBER PLATE PROTECTS THE SENSORS
DIGITALES RÖNTGEN: FASERPLATTE SCHÜTZT SENSOREN
X-ray radiation
Röntgenstrahlung
Scintillator
Scintillator
FOP
FOP
Visible light
sichtbares Licht
CMOS sensors
CMOS-Sensoren
With indirect flat image detectors, the x-ray radiation penetrates through the
object to be examined, encounters a scintillator layer and is then converted into
visible light. If CMOS image sensors are to perform the digital processing, then
a fiber optic plate (FOP) must be used as an intermediate layer. This allows
the visible light that has been converted to pass through, but blocks out x-ray
radiation and thus protects the sensitive sensors. The plate consists of many
individual fibers aligned in parallel through which the light is guided during socalled total reflection.
Bei indirekten Flachbilddetektoren durchdringt die Röntgenstrahlung das Untersuchungsobjekt, trifft auf eine Szintillatorschicht und wird in sichtbares Licht
umgewandelt. Sollen CMOS-Bildsensoren die digitale Weiterverarbeitung übernehmen, ist die Zwischenschaltung einer optischen Faserplatte (FOP) nötig.
Diese lässt das umgewandelte sichtbare Licht passieren, blockt aber Röntgenstrahlung ab und schützt so die empfindlichen Sensoren. Die Platte besteht aus
vielen parallel angeordneten Einzelfasern, durch die das Licht in sogenannter
Totalreflektion geleitet wird.
the scintillator can protect the sensor and improve its performance.
And this is exactly what fiber optics plates do, such as the type
that SCHOTT has been offering for some time. This type of plate
consists of a number of extremely thin individual fibers that are
aligned parallel in an extremely precise manner and are bonded
together using a heat process. The plate is placed directly in front
of the sensor and offers extremely good transmission of visible light
and excellent x-ray attenuation. This excellent x-ray attenuation, in
Optik, die das vom Szintillator nicht umgewandelte Röntgenlicht
abblockt, kann den Sensor schützen und seine Leistungsfähigkeit
erhöhen.
Genau das leisten optische Faserplatten, wie sie SCHOTT seit
Längerem anbietet. Eine solche Platte besteht aus einer Vielzahl
von extrem dünnen Einzelfasern, die hochpräzise parallel ausgerichtet und durch einen Erhitzungsprozess fest miteinander verbunden sind. Sie wird unmittelbar vor dem Sensor platziert und
36
Photo Foto : schott/ H. Fischer
Fiber optic plates are used in round and rectangular
shapes. SCHOTT produces the latest generation
RFG92 in sizes up to 320 mm x 320 mm.
turn, reduces the so-called noise floor. These interference signals
occur inside the sensor as a result of x-ray radiation and can overlap
the light signals and make it very difficult to read them. Fiber optic
plates limit this and, at the same time, increase the contrast of the
x-ray image quite significantly. SCHOTT will now be introducing a
new generation of these types of products under the name RFG92.
These fiber optic plates are manufactured using a modified glass
material that meets all of the relevant RoHS standards and does
not contain substances that are harmful to the environment.
Unlike other manufacturers, SCHOTT is capable of offering monolithic square formats up to 320 millimeters in length. This offers
advantages over products that consist of multiple glued fiber optic
plates because the lines of glue are picked up by the image sensor
and can often only be extracted by software at the expense of reading speed. Glue lines also offer no x-ray attenuation, therefore this
increases the risk of noise and the sensor being damaged. Last, but
not least, glued fiber optic plates are more sensitive to mechanical
stresses than monolithic plates.
"We have developed an environmentally-friendly product that
requires no RoHS exemption permits and fully meets today’s
market demands in terms of both its technology and its price,”
explains Jörg Warrelmann. The Senior Product Manager for
Medical at SCHOTT Lighting and Imaging sees areas of application
in mainly large-format flat image detectors such as those that
are used to produce large cardiovascular images and in dynamic
3-D or mammogram x-rays in the future. Further market potential
also exists in a completely different field: industrial technical
in-line inspections during which parts are scanned at extremely
high speeds. <
[email protected]
Optische Faserplatten werden in runden oder
rechteckigen Formen eingesetzt. Die neue
Generation RFG92 stellt SCHOTT bis zu einer
Größe von 320 mm x 320 mm in Serie her.
besitzt eine sehr gute Transmission für sichtbares Licht sowie eine
hohe Röntgendämpfung. Das heißt, sie lässt das vom Szintillator
umgewandelte Licht passieren, blockt aber Röntgenstrahlen ab.
Die gute Röntgendämpfung sorgt zudem für eine Reduzierung des
sogenannten Grundrauschens. Diese Störsignale entstehen im
Sensor infolge der Röntgenstrahlung und können je nach Stärke
die Lichtsignale überlagern und deren Auslesung beeinträchtigen.
Faserplatten beschränken dies und erhöhen zugleich den Kontrast
des Röntgenbildes beträchtlich. Eine neue Generation solcher
Produkte führt SCHOTT nun unter dem Namen RFG92 ein. Die
Faserplatten werden auf Basis eines modifizierten Glasmaterials
ohne Zusatz von umweltgefährdenden Stoffen hergestellt und
erfüllen alle entsprechenden RoHS-Standards. Im Unterschied
zu anderen Anbietern kann SCHOTT quadratische Formate bis
320 Millimeter Seitenlänge in einem Stück anfertigen. Dies schafft
Vorteile gegenüber Produkten, die aus mehreren verklebten Faserplatten bestehen. Denn die Klebelinien werden vom Bildsensor
erfasst und lassen sich nur auf Kosten der Lesegeschwindigkeit
per Software herausrechnen. Auch bringen Klebelinien keinerlei
Röntgendämpfung mit. Damit erhöht sich das Risiko für
Rauschen wie auch für eine Schädigung des Sensors. Nicht zuletzt
sind geklebte Faserplatten empfindlicher gegen mechanische
Belastungen als monolithische Platten.
„Wir haben damit ein umweltfreundliches Produkt entwickelt,
das ohne RoHS-Ausnahmegenehmigungen auskommt und den
heutigen Marktansprüchen technisch und preislich voll entspricht“,
resümiert Jörg Warrelmann. Der Senior Product Manager Medical
bei SCHOTT Lighting and Imaging sieht dafür Anwendungsfelder
in kleinen, vor allem aber in großformatigen Flachbilddetektoren,
wie sie etwa für großflächige kardiovaskuläre Aufnahmen
gebraucht werden und in Zukunft auch verstärkt für dynamisches,
3D- oder mammografisches Röntgen zum Einsatz kommen sollen.
Weiteres Marktpotenzial besteht in einem völlig anderen Sektor:
in der industrietechnischen In-Line-Inspektion, bei der in schnellen Taktraten Teile gescannt werden.
<
[email protected]
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SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
FIBER OP TICS
FASEROP TIK
Clockwork
Communicator
Das Uhrwerk-Telefon
The makers of Celsius X VI II mobile devices have an unusual dream:
a solely mechanical cell phone. In their newest model, SCHOTT has
helped them enable an imaging system that works entirely without
digital screens.
Die Hersteller von Celsius X VI II Mobilgeräten haben einen außergewöhnlichen Traum: ein rein mechanisches Handy. Im neuesten
Modell verhalfen Lösungen von SCHOTT zu einem Abbildungssystem,
das ganz ohne digitale Bildschirme auskommt.
THOMAS H. LOEWE
I
t is the ultimate fusion of communication technology and
micromechanics: a cellular phone by Celsius X VI II. The innovative French brand has been combining modern mobile telephony with prestigious mechanical watchmaking since 2008.
“I had the idea during a flight from Paris to Hong Kong,” says
company founder Thomas Pruvot. Frustrated at losing the time
display when he had to switch off his cellphone, he imagined
adopting a mechanical solution – a cell phone merged with a
tourbillon watch and an exclusive butterfly winding mechanism.
The most recent model includes an innovative Image Guiding
System developed in collaboration with specialists from SCHOTT
Lighting and Imaging.
“At first glance, the date numbers of the OptiC GMT appear
on a small pixelated screen, as if emerging from nowhere,” says
Pruvot. But in fact, they are inscribed on a rotating cylinder nestled
at the heart of the micromechanical clockwork inside the phone.
“There is no digital imaging involved at all,” explains Martin
Cramer from SCHOTT’s Engineering and Development team.
38
E
s ist die ultimative Fusion von Kommunikationstechnologie
und Mikromechanik: ein Mobiltelefon von Celsius X VI II.
Die innovative französische Marke kombiniert seit 2008 modernen Mobilfunk mit altehrwürdiger Uhrmacherkunst. „Ich hatte
die Idee auf einem Flug von Paris nach Hongkong“, erzählt Firmengründer Thomas Pruvot. Davon frustriert, beim Abschalten seines
Telefons die Zeitanzeige zu verlieren, ersann er eine mechanische
Lösung – die Verschmelzung eines Mobiltelefons mit einem automatischen Tourbillonuhrwerk. Für das aktuellste Celsiustelefon
entwickelten Pruvot und seine Kollegen zusammen mit den Spezialisten von SCHOTT Lighting and Imaging nun ein neuartiges
Abbildungssystem.
„Auf den ersten Blick sieht es aus, als erschienen die Datumsziffern des OptiC GMT aus dem Nichts“, sagt Pruvot. Denn die
Ziffern sind auf einem rotierenden Zylinder eingraviert, der tief im
mikromechanischen Inneren des Telefons sitzt. „Das hat also
nichts mit digitaler Bildgebung zu tun“, sagt Martin Cramer,
Mitglied im technischen Entwicklungsteam bei SCHOTT. Statt-
Instead, light is guided onto the inscribed cylinder through glass
rods and cones and back out again. The imaging system relies
solely on mechanical and optical components – with multicore
light rods custom developed by SCHOTT.
But what looks like a single piece of glass is actually an optical
feat made of multiple fibers. Cramer: “Each rod consists of over
1,000 single strands of glass as thin as a hair.” Together, they form
an imaging solution that can be molded into the desired shape.
This way, the cone geometry used for both the date and time zone
displays also has a magnifying effect. And because each optic fiber
transmits just a single pixel of light, the combination of all fibers
enables the system to transmit a crispy clear image from within
the phone.
With every new model Celsius develops, they are one step
closer to realizing their dream. A dream that embraces a concept,
which is still impossible today but may come true in future: an
entirely mechanical cell phone. Pruvot: “With SCHOTT’s help, we
have come a little closer to making it happen.”
<
[email protected]
dessen wird Licht über gläserne Stäbe und Kegel auf den Datumszylinder und wieder hinaus geleitet. Das System vertraut dabei
ausschließlich auf mechanische und optische Teile – wie zum
Beispiel speziell entwickelte faseroptische Lichtleiter von SCHOTT.
Und was wie ein einziges Stück Glas aussieht, ist eigentlich ein
optisches Kunststück aus vielen Fasern. Cramer: „Jeder Stab
besteht aus über 1.000 einzelner Glasfasern mit dem Durchmesser
eines menschlichen Haars.“ Gebündelt stellen sie eine Bildgebungslösung dar, die beliebig formbar ist. Auf diese Weise
bekommt die Kegelgeometrie der Datums- und Zeitzonenanzeige
auch einen Vergrößerungseffekt. Und weil jede Faser nur einen
einzigen Lichtpunkt überträgt, ermöglicht das ganze Bündel eine
gestochen scharfe Abbildung des Uhrwerksinneren.
Mit jedem neuentwickelten Modell schreitet das Team von
Celsius X VI II seinem Traum entgegen: dem rein mechanischen
Mobiltelefon. Es ist eine Realität, die heute noch unmöglich
erscheint, eines Tages aber wahr werden könnte. Pruvot: „Mit der
Unterstützung von SCHOTT sind wir diesem Ziel wieder ein
kleines Stück näher gekommen.“
<
[email protected]
The Optik GMT from the French brand Celsius X VI II
is a very special cell phone indeed. This stylish device
combines mobile communications technology with
the traditional art of watchmaking. Multicore light
rods from SCHOTT make it possible to show the
date and time even without electricity.
Photos Fotos : Celsius
Ein Mobiltelefon der besonderen Art ist das Optik
GMT der französischen Marke Celsius X VI II.
Das stylische Gerät verbindet Mobilfunktechnik
mit klassischer Uhrmacherkunst. Faseroptische
Lichtleiter von SCHOTT ermöglichen die
Datums- und Zeitanzeige auch ohne Strom.
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FIREPL ACE VIEWING PANELS
KAMINSICHTSCHEIBEN
Photos Fotos : Randy Larcombe
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
WINE AND FIRE TO ENJOY
WEIN UND FEUER GENIESSEN
Dual chamber Jarrahdale wood fire with SCHOTT robax ® viewing panels in Australia’s Chain of Ponds
Winery since 1985
Seit 1985 nutzt das australische Weingut Chain of Ponds einen Jarrahdale Tunnelkaminofen mit
SCHOTT robax ® Kaminsichtscheiben.
SARAH WATSON
A
glass of wine, for many, is a moment of accepted decadence;
whether it is complemented with good company, good food,
or is simply a relaxing way to mark the end of the day, wine can
evoke positive feelings. It is this sentiment that the award winning
Australian boutique winery in Adelaide, Chain of Ponds, wants to
emulate. The premium vineyard, situated in the picturesque
Adelaide Hills, has created a winery that is warm and welcoming
in the winter, as well as in the summer. In the winter months, the
40
E
in gutes Glas Wein zu trinken bedeutet für viele, sich einfach
mal gehen zu lassen. Sei es in angenehmer Gesellschaft, bei
einem guten Essen oder als ruhiger Ausklang des Tages – Wein ist
der richtige Begleiter für viele Anlässe. Und genau dieses Gefühl
will auch das preisgekrönte australische Premium-Weingut Chain
of Ponds in Adelaide vermitteln. Seine Vinothek in den malerischen Adelaide Hills heißt Gäste sowohl im Winter als auch im
Sommer willkommen. In den kühleren Monaten wird die Wein-
balcony is warmed by the traditional wood fire, perfect for a cozy
afternoon sipping a Chain of Ponds Shiraz or Pinot Noir. Central
to its inviting ambience is a dual chamber Jarrahdale wood fire,
perfectly positioned between the tasting room and the Balcony
Café, that ensures that a comfortable temperature is enjoyed year
round and entices visitors to follow the dancing flames as they walk
through the cellar door and into the cafe. “Nothing beats the cozy
warmth that the fireplace produces or the endlessly fascinating
sight of a beautiful fire,” says Graeme Thredgold (see picture on the
left), General Manager of Chain of Ponds Winery. The double
chamber fireplace has been specifically designed for such large
open rooms.
The unique feature of a wood fire between two wide-angled
SCHOTT ROBAX® glass-ceramic viewing panels allows for unobstructed views of the flickering flames, while distributing maximum heat evenly to either side, providing the winery with a fireplace of effortless function and design. Thanks to its extremely low
thermal expansion, neither high fire temperatures of up to 760°C
nor considerable temperature changes can do harm to SCHOTT
ROBAX® panels, ensuring a warm and safe feeling every day.
The Australian-made Jarrahdale wood fire has been the mainstay of the cellar door, installed in 1985 when the winery opened.
The rustic fireplace, one of the first designs produced by Jarrahdale,
provides not just warmth, but a beautiful focal point welcoming
7,000 visitors each year, having been lit every day from May to
October for the past 30 years.
Jarrahdale, established in 1981, is a pioneering West Australian
family company with award winning designed wood fireplaces.
“We have been working together with SCHOTT for over three
decades now and cherish this great partnership. It is our common
spirit of innovation which drives us both to always develop new
designs and features”, says Rowan Clare, Managing Director
of Jarrahdale.
<
[email protected]
stube zusätzlich durch ein traditionelles Holzfeuer erwärmt – das
perfekte Ambiente, um entspannt einen Shiraz oder Pinot Noir zu
genießen. Möglich ist diese einladende Atmosphäre dank eines
Tunnelkaminofens der Firma Jarrahdale, der perfekt zwischen
Probierstube und dem „Balcony Café“ platziert wurde. Dort sorgt
der Kamin für angenehme Temperaturen und erfreut die Besucher,
wenn sie vom Weinkeller ins Café kommen, mit einem freien Blick
auf die tanzenden Flammen. „Nichts geht über die wohlige
Wärme eines Kamins und den immer wieder faszinierenden
Anblick eines schönen Feuers“, erklärt Graeme Thredgold (Bild
links), Geschäftsführer des Weinguts. Der Tunnelkaminofen
wurde speziell für große offene Räume konzipiert. Den unverstellten Blick auf die flackernden Flammen ermöglichen zwei SCHOTT
ROBAX® Kaminsichtscheiben. Sie sorgen in der Vinothek für eine
gleichmäßige Wärmeverteilung nach allen Seiten sowie eine
mühelose Handhabung des Kamins. Aufgrund der niedrigen
thermischen Ausdehnung der Glaskeramik können weder die
durch das Feuer verursachten hohen Temperaturen von bis zu
760 Grad Celsius noch Temperaturschwankungen den SCHOTT
ROBAX® Scheiben etwas anhaben, und sorgen so für unbeschwertes
Wohlfühlen.
Die Jarrahdale Kamin „made in Australia“ bildet seit der Eröffnung des Weingutes 1985 quasi den Hauptpfosten der Tür zum
Weinkeller. Der rustikale Kamin, einer der ersten Entwürfe des
Herstellers, liefert dabei nicht nur Wärme, sondern ist zugleich
besonderer Blickfang für jährlich rund 7.000 Besucher – in den
letzten 30 Jahren war er im australischen Winter, also von Mai bis
Oktober, täglich in Betrieb.
Das westaustralische Familienunternehmen Jarrahdale wurde
1981 gegründet und bereits mehrfach für seine Kaminöfen ausgezeichnet. „Wir arbeiten seit über drei Jahrzehnten mit SCHOTT
zusammen und schätzen diese großartige Partnerschaft. Es ist
unser gemeinsamer Innovationsgeist, der uns immer wieder
antreibt, neue Designs und Funktionen zu entwickeln“, so Rowan
Clare, Geschäftsführer von Jarrahdale. <
[email protected]
The five red star winery is located near the old township of Chain of Ponds, in
the heart of Adelaide Hills, where vineyards have been an integral part of the
makeup of the area since colonization. Aptly named in 1864, Chain of Ponds is
said to describe a creek that was dotted with small ponds, never drying up,
in even the driest, hottest summers.
Das 5-Sterne-Weingut liegt in der Nähe der alten Gemeinde Chain of Ponds
im Herzen der Adelaide Hills, wo dem Weinbau bereits seit dem Aufstreben
der Region in der Kolonialzeit ein hoher Stellenwert zukommt. Die seit 1864
geläufige Bezeichnung Chain of Ponds bezieht sich auf einen kleinen Fluss,
der unterbrochen wird durch kleine Teiche, die selbst in den trockensten und
heißesten Sommern nicht austrocknen.
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SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
CAMERA LENSES
KAMERAOBJEKTIVE
GLASS FOR MAXIMUM
CINEMA ENJOYMENT
GLAS FÜR GROSSES KINO
Cooke Optics is known in the film industry for its innovative camera lenses. The company with a
rich tradition has been shaping the quality of motion pictures for decades with its high-quality
products that utilize optical glass from SCHOTT.
Cooke Optics ist in der Filmbranche bekannt für innovative Kameraobjektive. Mit seinen
hochwertigen Produkten, in denen optisches Glas von SCHOTT verwendet wird, prägt das
Traditionsunternehmen seit Jahrzehnten die Ästhetik von Kinofilmen.
OLIVER FREDERIK HAHR
Help is here to correct aberrations in
camera lenses: SCHOTT’s glasses with
particularly low dispersion and short flint
glasses with abnormal partial dispersion.
artin Scorsese’s 3-D hit movie “Hugo”
raked in five Oscars in 2012 – among
other accomplishments for “Best Cinematography.”
The British manufacturer Cooke Optics Ltd. was
responsible for the matched pairs of 5/i, S4/i and
miniS4/i camera lenses used in the 3-D technology that features optical glass from SCHOTT. And
Photo Foto : SCHOTT/C. Costard
Helfen in Kameraobjektiven Bildverzerrungen zu korrigieren: optische
Gläser von SCHOTT mit besonders
niedriger Dispersion und Kurzflintgläser mit anormaler Teilstreuung.
M
42
M
it fünf Oscars wurde 2012 Martin Scorseses
3D-Kinoerfolg „Hugo Cabret“ prämiert -
unter anderem für die „Beste Kamera“. Der britische Hersteller Cooke Optics Ltd. zeichnet für
die in der 3D-Technik paarweise verwendeten 5/i,
S4/i sowie S4/i mini Kameraobjektive verantwortlich, die mit optischem Glas von SCHOTT ausgestattet sind. Und Cooke erhielt für kontinuierliche
Innovation in Design, Entwicklung und Herstellung den renommierten „Academy Award of
Merit 2013“, besser bekannt als „Oscar“. „Die beste
Kamera der Welt ist wertlos, wenn man kein gutes
Objektiv verwendet. Und es ist die Güte des Glases,
die die Qualität des Bildes ausmacht“, erklärt
Robert Howard, CEO von Cooke. „Aus hunderten
von optischen Gläsern treffen wir eine Auswahl,
nicht nur anhand der Brechzahlen, sondern auch
anhand der Farbtransmissionseigenschaften. Damit
können die verschiedenen Farbfrequenzen geregelt
werden, die ein gutes Bild prägen.“
Für jedes seiner Hochleistungsobjektive fertigt
das 1894 gegründete Unternehmen bis zu zwanzig
unterschiedlich geformte Linsen. Dabei werden
Linsen aus Flint- und Krongläsern mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften kombiniert,
um eine exzellente Bildschärfe und Farbtiefe zu
Photo Foto : Paramount Pictures
Martin Scorsese (on the right) during the shooting of the 3-D movie “Hugo,” which
has received awards among other things for “Best Cinematography.”
Martin Scorsese (im Bild rechts) während der Dreharbeiten des 3D-Films “Hugo Cabret”,
der unter anderem auch für die „Beste Kamera” ausgezeichnet wurde.
Photo Foto : Cooke
Cooke was awarded the renowned “2013 Academy
Award of Merit (Oscar statuette)” for ongoing innovation in the areas of design, development and
manufacturing. “The best camera in the world is
really worthless if it doesn’t have a high-quality
lens. And the quality of the glass is responsible for
the quality of the picture,” explains Robert Howard, CEO of Cooke. “We choose from hundreds of
optical glasses and not just on the basis of refractive
indexes, but also their color transmission properties. This enables us to control the various color
frequencies that form a good picture,” he adds.
The company founded in 1894 manufactures
up to twenty different molded lenses for each of its
high-performance lens systems. Lenses that are
made of either flint or crown glass are combined
with various optical properties to obtain outstanding image sharpness and depth of color. Glasses
with particularly low dispersion like N-FK51A and
KZFS short flint glasses from SCHOTT with abnormal partial dispersion help correct aberrations.
The homogeneity of the glass and the precise
determination of its properties are extremely important for users in the optics industry. SCHOTT
achieves the narrowest tolerances by rigidly controlling the melting and annealing processes during
erhalten. Gläser mit besonders niedriger Dispersion wie N-FK51A von SCHOTT oder auch die
KZFS-Kurzflintgläser mit anormaler Teildispersion
helfen dabei, Abbildungsfehler zu korrigieren.
Die Homogenität des Glases und die exakte
Bestimmung seiner Eigenschaften sind für Anwender in der Optikindustrie entscheidend. Durch
genaue Steuerung des Schmelz- und Abkühlprozesses in der Produktion optischer Gläser hält das
Mainzer Traditionsunternehmen die engsten Toleranzen ein. So beträgt die Abweichung von den
nominalen Werten im Datenblatt in der höchsten
Qualitätsstufe lediglich ± 0,0001 beim Brechwert
In February , Cooke Optics Chairman
Les Zellan accepted the Oscar statuette,
which the company received for its continuing innovation in designing, developing and manufacturing advanced
camera lenses.
Im Februar  nahm Les Zellan,
Chairman von Cooke Optics, den Oscar
entgegen. Den Preis erhielt das Unternehmen für kontinuierliche Innovationen
beim Design, der Entwicklung und der
Fertigung moderner Kameraobjektive.
“The best camera in the world is really worthless
if it doesn’t have a high-quality lens. The quality of
the glass is responsible for the quality of the picture.”
„Es ist die Güte des Glases, die die Qualität des Bildes
ausmacht. Die beste Kamera der Welt ist wertlos,
wenn man kein gutes Objektiv verwendet.“
Robert Howard, CEO of Cooke
43
SCHOTT SOLUTIONS 2 /13
CAMERA LENSES
KAMERAOBJEKTIVE
manufacturing of optical glasses. For example, the
deviation from the nominal values for the highest
quality, as published in the data sheet, is only
±0.0001 for the refractive index and ±0.1 percent
for the Abbe Number. “We are intolerant when it
comes to tolerances,” says Cooke. Manufacturing
camera objectives is rather complex. “Everything
has to fit together perfectly. The system design, the
Cooke lenses like the /i (see picture)
and S/i are the lenses of choice for
shooting 3D movies.
Das Cooke /i (Bild) und S/i sind
Kameraobjektive der Wahl bei der
Produktion von 3D-Kinofilmen.
Over  different glass types that have
different refractive and chemical properties are used. They are supplied already
molded close to the required shape and
then ground according to exact specifications.
Über  verschiedene Glasarten mit
unterschiedlichem Brechungsindex und
chemischen Eigenschaften werden zur
Fertigung der Objektive eingesetzt.
Die Gläser werden bereits in der benötigten Form geliefert und dann exakt
nach Spezifikationen geschliffen.
44
quality of the optical glasses and the precision of
grinding, polishing and refining,” explains Andreas
Hädrich, Sales Director EMEA for SCHOTT Advanced Optics. “We employ the latest state-of-theart melting techniques and offer our long-time
customer Cooke a broad range of high homogeneity optical glasses in the required specification.
This enables us to manufacture lenses that deliver
transitions from sharp to hazy areas that are as
smooth as silk with brilliant color. This is simply
ideal for creating unique cinema experiences,”
he adds.
The “Cooke Look” with its warm and natural
colors is legendary in the film industry. “With our
innovations, we have been shaping the beauty
of motion pictures from the moment they were
born until today’s digital revolution,” emphasizes
Les Zellan, Chairman, and owner of Cooke Optics.
For example, the company developed the zoom
lens for film cameras, light-sensitive lenses and,
most recently, the revolutionary /i-Technology
Protocol. It collects important metadata from
the lens in order to provide the camera team and
post-production crew with more accurate information.
<
[email protected]
und ± 0,1 Prozent bei der Abbe-Zahl. „Bei Toleranzen sind wir intolerant“, heißt es bei Cooke. Die
Herstellung von Kameraobjektiven ist sehr
komplex. „Alles muss optimal aufeinander abgestimmt sein. Die Konstruktion des Systems, die
Qualität der optischen Gläser sowie die Präzision
beim Schleifen, Polieren und Vergüten“, erklärt
Andreas Hädrich, Sales Director EMEA bei
SCHOTT Advanced Optics. „Wir setzen neuste
Schmelzverfahren ein und bieten unserem langjährigen Kunden Cooke ein breites Portfolio an
hochhomogenen optischen Gläsern in den geforderten Spezifikationen. Dies ermöglicht Objektive,
die bei hoher farblicher Brillanz seidenweiche
Übergänge vom Schärfe- zum Unschärfebereich
schaffen – ideal für große Kinoerlebnisse.“
Der „Cooke Look“ mit seinen natürlichen,
warmen Farben ist in der Filmbranche legendär.
„Seit der Geburtsstunde der bewegten Bilder bis zur
heutigen digitalen Revolution prägen wir mit
Innovationen die Ästhetik von Kinofilmen“, betont
Les Zellan, Chairman und Eigentümer von Cooke
Optics. So entwickelte man das Zoom-Objektiv
für Filmkameras, lichtstarke Objektive und zuletzt
das bahnbrechende /i-Technologie Protokoll: Es
sammelt wichtige Metadaten des Objektivs, um
Kameraleuten und Postproduktions-Teams akkurate Informationen zu liefern.
<
[email protected]
Photos Fotos : Cooke
Multilayer Ceramic for HighFrequency Applications
Prefillable Polymer Syringe for
Infusion Therapy
SCHOTT develops and manufactures hous-
SCHOTT has expanded its range of SCHOTT
ings for highly sophisticated high-frequency
TopPac® polymer prefillable syringes with a
applications. The latest product is an HTCC
 ml format that can be used in combina-
ceramic feedthrough for QSFP transceivers
tion with syringe pumps for infusion therapy.
for  Gbit short distance communications.
TopPac® prefillable syringes are compatible
The miniaturized feedthroughs ensure an
with various syringe pumps, and the exact
extremely high density interconnect solution
outer diameter enables automated recogni-
for this high-frequency interface that deliv-
tion by the syringe pumps. They are also
ers excellent HF performance. Key areas of
compatible with intravenous devices, i. e.
application include fiber optic networks for
needleless luer access devices (NLAD s). Op-
data communications and enterprise data
timized siliconization ensures consistent
centers, as well as defense and aerospace. <
gliding forces for smooth drug application
[email protected]
and also reduces the interaction of silicone
with the drug during its shelf life.
Photo Foto : sentiotec
NEWS
<
[email protected]
Multilagenkeramik für Hochfrequenz-Technik
Saunas with NEXTREMATM
SCHOTT entwickelt und fertigt Gehäuse für
The Austrian company sentiotec, a full-ser-
anspruchsvollste Hochfrequenzanwendun-
vice supplier of wellness products that
gen. Neustes Produkt ist eine HTCC-Keramik-
include sauna heaters and related supplies,
durchführung für sogenannte QSFP-Transcei-
is installing NEXTREMATM glass-ceramic from
ver in der -Gigabit-Kurzstreckenkommu-
SCHOTT in its infrared radiators. Thanks to its
nikation. Die miniaturisierten hermetischen
high heat resistance of up to  degrees
Bauteile ermöglichen eine extrem kompakte
Celsius, this high-performance material is
extremely well suited for installation as a
Aufbau- und Verbindungstechnik für diese
Hochfrequenz-Schnittstelle mit sehr guten
cover for the radiators. The white glass-
Photo Foto : Fresenius Kabi
ceramic in particular is quite popular with
HF-Eigenschaften. Primäre Anwendungsge-
users because it filters out a good share of
biete sind Glasfasernetze für Datenkommunikation und Rechenzentren sowie Sicherheitsund Raumfahrtanwendungen.
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Vorfüllbare Polymer-Spritzen
für Infusionstherapie
the infrared A (IRA) radiation that causes
SCHOTT hat sein Sortiment an SCHOTT TopPac®
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wrinkling of the skin.
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Polymerspritzen um eine -ml-Spritze er-
Photo Foto : SCHOTT
weitert, die sich in Spritzenpumpen für die
Infusionstherapie einsetzen lässt. Die vorfüll-
Saunieren mit NEXTREMA TM
baren Spritzen sind mit Pumpen verschiede-
Die österreichische Firma sentiotec, Kom-
ner Hersteller kompatibel. Diese erkennen die
plettanbieter im Wellnessbereich von Sauna-
TopPac® Spritzen dank ihres exakten Außen-
öfen bis zu Saunazubehör, verbaut SCHOTT
durchmessers automatisch. Es ist außerdem
NEXTREMA TM Glaskeramik in seinen Infrarot-
möglich, die Polymerspritzen an Infusions-
strahlern. Dank der hohen Hitzebeständig-
geräte anzuschließen, etwa mit nadelloser
keit von bis zu  Grad Celsius eignet sich
Luer-Lock-Verbindung. Eine optimale Sili-
das Hochleistungsmaterial sehr gut für den
konisierung sorgt dafür, dass der Kolben
Einbau als Abdeckung der Strahler. Speziell
gleichmäßig gleitet, und stellt außerdem
die weiße Glaskeramik findet bei Anwendern
sicher, dass die Wechselwirkung von Silikon
großen Gefallen, da sie die Infrarot-A-Strah-
und Medikament während der Lagerung
lung, welche die Faltenbildung der Haut
gering ausfällt.
unterstützt, zum großen Teil herausfiltert. <
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45
NEWS
Hybrid Chip for Cell Imaging
Anti-Reflective Glasses Protect Masterpieces by Dürer
Sony DADC BioSciences, a global leader in
The Frankfurt Städel Museum will be presenting an impressive exhibition on the universal
the manufacturing of microstructured poly-
genius Albrecht Dürer entitled “Dürer. Art – Artist – Context” from now until the beginning
mer products, and SCHOTT have pooled
of February . One of his most important woodcuts from the early th century, the three
their expertise to develop a novel glass-
and a half meter high “Triumphal Arch for Emperor Maximilian I,” will be shown in its en-
polymer cell detection slide for high resolu-
tirety. The  sheets of paper that make up the masterpiece are protected by nearly invisible
tion cell imaging. This extremely robust
and ultra-thin glass-plastic hybrid is ideal
for confocal microscopy applications and
delivers superior performance with respect
to its flatness, thin chamber design and
lowest background fluorescence. Additional
products based on the hybrid design are
expected to follow.
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Photo Foto : SCHOTT/ A. Sell
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AMIRAN ® glass panes from SCHOTT. Thanks to its high-tech, anti-reflective coating on both
Photo Foto : SCHOTT/ Sony DADC
sides, the glass permits up to  percent of the light to pass through unhindered and
free from reflections. SCHOTT also supplied  panes of anti-reflective, fully transparent
MIROGARD ® PROTECT for framing other smaller works by Dürer. The glass reduces reflections
within the visible spectrum to less than one percent and is completely neutral in color to
fully preserve the brilliance of the glazed artworks and render them in true color. Furthermore,
an integrated protective foil protects against harmful UV light.
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Hybrid-Chip für Zelldiagnostik
Sony DADC BioSciences, weltweit führend
Entspiegelte Gläser schützen Meisterwerke von Dürer
bei der Herstellung von mikrostrukturierten
Unter dem Titel „Dürer. Kunst - Künstler - Kontext“ zeigt das Frankfurter Städel Museum bis
Polymer-Produkten, und SCHOTT haben ihr
Anfang Februar  eine hochkarätige Ausstellung zum Universalgenie Albrecht Dürer. Einer
Know-how gebündelt und einen neuen Glas-
seiner bedeutendsten Holzschnitte aus dem frühen . Jahrhundert, die dreieinhalb Meter
Polymer-Objektträger für die hochauflösen-
hohe „Ehrenpforte für Kaiser Maximilian I“, ist als Gesamtkunstwerk zu sehen. Die insgesamt
de Zelldiagnostik entwickelt. Der äußerst ro-
 Papierbögen des Meisterwerks werden geschützt mit einer nahezu unsichtbaren Verglasung
buste und ultraflache Glas-Kunststoff-Hybrid-
aus AMIRAN ® Scheiben von SCHOTT. Das beidseitig entspiegelte Glas hat dank seiner unemp-
Chip eignet sich hervorragend für konfokale
findlichen Hightech-Beschichtung eine ausgezeichnete Transmission und lässt bis zu  Pro-
Mikroskopie-Anwendungen und bietet aus-
zent des Lichts ungehindert und reflexionsfrei durch. Zur Bildverglasung kleinerer Dürer-
gezeichnete Werte hinsichtlich Ebenheit,
Werke lieferte SCHOTT auch  Scheiben aus entspiegeltem, völlig transparentem MIROGARD ®
dünnem Kammer-Design und niedrigster
PROTECT. Das Glas reduziert die Reflexion im sichtbaren Spektrum auf unter ein Prozent und
Hintergrund-Fluoreszenz. Weitere Produkte
ist zugleich vollkommen farbneutral, so dass Kunstwerke originalgetreu wiedergegeben
auf Basis des Hybrid-Designs sollen folgen. <
werden. Eine integrierte Schutzfolie schützt außerdem gegen schädliches UV-Licht.
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46
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IMPRINT IMPRESSUM
Foundation Professorship Supported
Edition 2 / 2013, Volume 8
Ausgabe 2 / 2013, 8. Jahrgang
Starting with the winter semester 2013, the
Carl Zeiss Foundation, the sole owner of
SCHOTT AG in Mainz and Carl Zeiss AG in
Oberkochen, will be offering a foundation
Photo Foto : schott
professorship on “Solid State Body Research
– Oxidic Materials” at the University of Mainz.
This will further extend the cooperation that
started more than 20 years ago and has
generated many new impulses in the area
of material development. The focus of the
development of sustainable functional ma-
HelioJet Approved for
the Airbus A320
terials that have specific application profiles
The first development that has arisen from
and conserve resources in an area like
the collaboration between Lufthansa Tech-
foundation professorship will be on the
modern energy technology, for instance. <
nik and SCHOTT, the LED aircraft cabin light-
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ing system HelioJet, can now be experienced
on actual flights. The European aviation authority EASA recently granted approval by
issuing a Supplemental Type Certificate (STC)
Stiftungsprofessur gefördert
for the A320 family. Now, HelioJet can be
Ab Wintersemester 2013 fördert die Carl-
found in an Airbus A319 that flies continental
Zeiss-Stiftung, Eigentümerin der SCHOTT AG,
routes. Thanks to its white light, it creates an
Mainz, und Carl Zeiss AG, Oberkochen, an
extremely homogeneous and pleasant atmo-
der Universität Mainz eine Stiftungsprofessur
sphere on board and significantly reduces
„Festkörperforschung – oxidische Materialien“.
maintenance costs. The product requires only
Diese ermöglicht einen weiteren Ausbau der
about one-fifth as many light-emitting
über 20-jährigen Kooperation mit der Uni-
diodes as other LED solutions. versität, aus der bereits viele Impulse in
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<
der Materialentwicklung entstanden sind. Im
Fokus der Stiftungsprofessur steht die Entder Funktionsmaterialien mit spezifischen
HelioJet erhält Zulassung
für Airbus A320
Anwendungsprofilen wie etwa im Bereich
Die erste in der Kooperation von Lufthansa
der modernen Energietechnologien.
Technik und SCHOTT entstandene Entwick-
wicklung nachhaltiger, ressourcenschonen-
<
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lung, die LED-Kabinenbeleuchtung HelioJet,
ist seit kurzem im Streckenbetrieb erlebbar.
Die europäische Luftfahrtbehörde EASA er-
Circulation / Auflage: 17,000
Online edition / Online-Ausgabe:
www.schott.com/solutions
Publisher / Herausgeber:
schott ag
Public Relations
Hattenbergstrasse 10
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schott ®, Amiran ®, Borofloat ®, fiolax ®,
mirogard ®, novolay ®, Pyranova ®, robax ®,
SCHOTT Toppac ®, XeNSATION ®, zerodur ®.
teilte die Zulassung mit dem Supplemental
SERVICE FOR READERS LESERSERVICE
Type Certificate (STC) für die A320-Familie.
If you are interested in receiving solutions
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HelioJet ist nun in einem Airbus A319 auf
Kontinentalflügen unterwegs und sorgt daPhoto Foto : JGU/ T.Hartmann
solutions the schott technology magazine
is published twice each year in both English and
German as well as Spanish and Portuguese.
solutions the schott technology magazine
erscheint zweimal jährlich, jeweils zweisprachig
in Englisch und Deutsch sowie Spanisch und
Portugiesisch.
bei mit weißem Licht für eine äußerst homogene, angenehme Kabinenbeleuchtung sowie für deutlich reduzierte Wartungskosten.
Wenn Sie solutions regelmäßig kostenlos beziehen
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Das Produkt benötigt nur rund ein Fünftel
der Leuchtdioden anderer LED-Lösungen. <
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The future of advanced solutions star t s
with SCHOT T special glass today
SCHOTT is an international technology group with more than 125 years of experience
in the areas of specialty glasses and materials and advanced technologies.
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which include the home appliance, pharmaceutical, electronics, optics,
solar power, transportation and architectural industries.
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