Gold, Silber, Aluminium: Welches Spiegelmaterial ist optimal?

Hochwertige Spektrometer und Meßzusätze verwenden Spiegelsysteme zur Beeinflussung von Lichtwegen und Strahlgeometrien, da sie im Vergleich zu Linsensystemen sowohl eine deutlich höhere Performance als auch eine bessere Korrektur der chromatischen Aberrationen ermöglichen. Je nach Anwendung können optische Spiegeloberflächen aus Aluminium, Gold oder Silber bestehen, was in erster Linie vom gewünschten Wellenlängenbereich abhängt.

Spiegel aus Aluminium sind ideal für den Wellenlängenbereich ab ca. 2500 nm (4000 cm^-1), also im mittleren IR-Spektralbereich (MidIR). Auch im UV-VIS-Spektralbereich unterhalb ca. 450 nm kann Aluminium seine Vorteile ausspielen, allerdings sollte bei der Verwendung unterhalb ca. 200 nm eine transparente Schutzschicht zur Vermeidung von Oxidationen aufgetragen werden. Dabei ist zu beachten, daß solche Schichten im IR-Spektralbereich stören, d.h. Spiegeloptiken für den tiefen UV-Bereich sind für den IR-Spektralbereich ungeeignet.

Spiegel aus Gold sind ideal für den Wellenlängenbereich zwischen ca. 750 nm und ca. 4000 nm (2500 cm^-1), dem nahen IR-Spektralbereich (NIR). Auch im mittleren IR-Spektralbereich (MidIR) kann Gold verwendet werden – hier sind die Unterschiede zu Aluminium minimal, wie die rechte Grafik zeigt. Spiegelobjektive für MidIR-mikroskopische Anwendungen sollten hingegen nicht aus Gold gefertigt sein, da bei diesen Anwendungen die Performance zur Optimierung des Signal/Rausch-Verhältnisses eine besondere Rolle spielt. Unterhalb ca. 700 nm lassen sich Goldspiegel nicht mehr verwenden.

Spiegel aus Silber sind ideal für den Wellenlängenbereich zwischen ca. 500 nm und ca. 2000 nm (5000 cm^-1), was einen Teil des VIS-Spektralbereichs und den direkt angrenzenden NIR-Spektralbereich abdeckt.