찾다
kr세 가지 재료, 하나의 결정
잘못된 광학 창을 선택하면 그 결과가 빠르게 나타납니다. 즉, 신호 저하, 코팅 실패, 수백 시간 후에 열 응력으로 인해 부품이 갈라지는 등이 있습니다. 중요한 질문은 거의 항상 사파이어, 유리(일반적으로 BK7 또는 붕규산염) 및 석영(용융 실리카)의 세 가지 후보로 귀결됩니다. 각각은 다른 문제를 해결합니다. 어느 것이 해결되는지 아는 것 너의 것 진정한 도전입니다.
사파이어 광학 창: 극한 상황을 위해 제작됨
사파이어는 단결정 산화알루미늄(Al2O₃)입니다. 모스 척도에서는 다이아몬드에 이어 두 번째인 9점을 얻었습니다. 이는 마모나 입자 충격으로 인한 표면 저하가 거의 문제가 되지 않음을 의미합니다. 그것의 압축 강도는 도달합니다 3.2GPa , 투과율은 약 150 nm ~ 5.5 μm이며 단일 기판에서 UV부터 중적외선까지 커버합니다.
이러한 넓은 스펙트럼 범위는 여러 대역에 걸쳐 하나의 창이 필요한 다중 파장 레이저 시스템 및 열화상에서 중요합니다. 또한 사파이어는 열을 잘 전도하므로(실온에서 약 35W/m·K) 유리처럼 고출력 조명 하에서 핫스팟이 발생하지 않습니다. 대부분의 산과 알칼리에 대한 화학적 불활성을 추가하면 심해 장비, 항공우주 뷰포트, 고출력 레이저 하우징 및 방어 광학 장치와 같은 열악한 환경에서 진정으로 성공할 수 있는 재료를 갖게 됩니다.
절충점은 비용과 가공성입니다. 사파이어는 유리나 석영보다 갈고 광택을 내기가 어렵기 때문에 맞춤 제작 비용이 더 비쌉니다. 가격이 주요 제약이고 환경 스트레스가 낮은 응용 분야의 경우 과도하게 지정되는 경우가 많습니다.
Changzhou Haolilai 제조 맞춤형 사파이어 광학 창 기판 엄격한 평행성과 표면 품질 사양을 제공하여 레이저 광학, 반도체 및 가전제품 응용 분야를 지원합니다.
유리 광학 창: 실용적인 표준
BK7 붕규산 유리가 기본 광학 소재인 데에는 이유가 있습니다. 비용 효율적이고 높은 공차로 제조가 용이하며 가시 스펙트럼(약 380~2000nm)에서 안정적으로 작동합니다. 20-10 스크래치 발굴의 표면 품질은 일반적으로 규모에 따라 달성 가능하며 표준 AR 코팅은 이에 잘 접착됩니다.
유리가 부족한 부분은 극단에 있습니다. 모스 경도는 약 6이므로 거친 환경에서 표면이 더 쉽게 긁힙니다. 열 충격 저항은 보통 수준입니다. 급격한 온도 변화로 인해 응력 균열이 발생할 수 있습니다. 가시 대역 내에서 유지되고 통제된 환경(실험실 설정, 이미징 시스템, 머신 비전 및 검사 장비)에서 작동하는 응용 분야의 경우 유리 광학 창은 사파이어 또는 석영의 비용 프리미엄 없이 탁월한 가치를 제공합니다.
표면 평탄도, 반사 방지 코팅 및 정확한 평행도는 유리창을 주문할 때 신중하게 지정해야 하는 매개변수입니다. 병렬화가 잘 되지 않은 창은 다운스트림 광학 장치가 완전히 수정할 수 없는 파면 오류를 발생시킵니다.
석영 광학 창: UV 및 정밀 전문가
용융 석영(용융 실리카, SiO2)은 유리나 사파이어가 채울 수 없는 특정 틈새 시장을 차지합니다. 즉, 자외선 투명도가 약 150~180nm에 달하며 열팽창 계수가 매우 낮습니다(CTE ⁻ 0.55 × 10⁻⁶/°C). 거의 0에 가까운 열팽창 덕분에 석영 창은 변동하는 온도에서도 치수적으로 안정적입니다. 이는 미크론 단위의 변형도 측정 오류를 일으키는 반도체 리소그래피, 분광학 및 정밀 계측 분야에서 중요한 특성입니다.
석영은 또한 많은 구성에서 유리나 심지어 사파이어보다 빠른 열 순환을 더 잘 처리합니다. 왜냐하면 석영의 낮은 CTE는 온도가 빠르게 변할 때 생성되는 내부 응력을 제한하기 때문입니다. 248nm 또는 193nm의 엑시머 레이저와 같은 UV 레이저 시스템의 경우 일반적으로 석영이 유일하게 실행 가능한 창 재료입니다.
사파이어에 비해 기계적 한계가 있습니다. 석영은 BK7(모스 ≒ 7)보다 단단하지만 사파이어와 같은 범주에 속하지는 않습니다. 마모가 심하거나 압력이 높은 환경에서는 이것이 첫 번째 선택이 아닙니다.
병렬: 주요 매개변수 요약
| 매개변수 | 사파이어 | 유리(BK7) | 석영(용융 실리카) |
|---|---|---|---|
| 모스 경도 | 9 | ~6 | ~7 |
| 전송 범위 | ~150nm – 5.5μm | ~380 – 2000nm | ~150 – 3500nm |
| 열전도율 | ~35W/m·K | ~1.1W/m·K | ~1.4W/m·K |
| CTE(×10⁻⁶/°C) | ~5.3 | ~7.1 | ~0.55 |
| 상대 비용 | 높음 | 낮음 | 중간 |
| 최고의 대상 | 열악한 환경, IR/다중 스펙트럼 | 가시광학, 비용에 민감 | UV 레이저, 정밀 계측 |
선택 방법: 의사결정 프레임워크
작동 파장부터 시작하십시오. 시스템이 380nm 미만의 UV에서 실행되는 경우 일반적으로 석영이 답입니다. 다중 센서 방어 또는 연구 플랫폼에서 흔히 볼 수 있는 UV부터 중간 IR까지 걸쳐 있다면 사파이어의 넓은 투과율은 이길 수 없습니다. 깨끗하고 안정적인 환경의 가시 전용 시스템의 경우 유리는 거의 항상 가장 비용 효율적인 선택입니다.
다음으로 기계적 환경을 평가합니다. 창문이 마모, 고압 차동 또는 입자 영향에 직면합니까? 사파이어. 진공실이나 반도체 공장의 온도 순환? 석영. 조건이 통제된 벤치탑 실험실 장비를 원하십니까? 유리.
마지막으로 코팅 요구 사항을 고려하십시오. 세 가지 재료 모두 표준 AR 코팅을 허용하지만 접착력과 내구성은 다릅니다. 사파이어의 경우 표면 경도로 인해 코팅이 매우 잘 접착됩니다. BK7 유리에서는 표준 졸-겔 및 스퍼터링 코팅이 저렴한 비용으로 안정적으로 작동합니다. 석영은 표면 에너지가 매우 낮기 때문에 신중한 공정 제어가 필요하지만 고성능 UV 코팅이 잘 확립되어 있습니다.
비표준 직경, 경사진 모서리, 특정 평행도 공차 등 맞춤형 형상의 경우 숙련된 전문가와 작업 광학 창 제조업체 세 가지 재료를 모두 처리하는 사람은 반복 시간을 크게 절약할 수 있습니다. 하나의 옵션이 예산을 초과하거나 애플리케이션에 대해 과도하게 지정된 경우 적합한 공급업체가 자재 대체에 대해 조언할 수 있습니다.
결론
사파이어, 유리, 석영 광학창은 적절한 맥락에서 각각 탁월합니다. 사파이어는 비교할 수 없는 내구성과 스펙트럼 폭을 제공합니다. Quartz는 UV 및 정밀 열 안정성 공간을 소유하고 있습니다. 유리는 여전히 예산이 중요한 가시 대역 응용 분야의 주력 제품입니다. 파장 범위, 기계적 요구 사항 및 작동 환경을 먼저 정의하면 일반적으로 재료 선택이 간단해집니다.
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