石英玻璃(熔融石英)是 SiO2 含量 99.9% 以上的非晶态材料,在 185nm 深紫外到 3.5μm 红外波段都有优异透过率,且热膨胀系数极低(5.5×10⁻⁷/K),是高端光学系统不可替代的基础材料。
光学级石英玻璃的分级
- JGS1:远紫外光学石英,185–2500nm 高透过,用于紫外光刻、光谱仪;
- JGS2:紫外光学石英,220–2500nm,常规紫外光学元件;
- JGS3:红外光学石英,可见到 3.5μm,用于红外窗口。
典型光学应用
- 光刻机镜头:193nm 准分子激光光刻的镜片材料,纯度与均匀性要求极致;
- 激光光学:高功率激光窗口、透镜、保护镜片,损伤阈值高;
- 航天光学:星载相机窗口、光谱仪基板,耐辐照抗温度交变;
- 精密仪器:光栅基板、标准具、干涉仪参考镜。
加工要点
石英玻璃硬度高且脆,毛坯下料常用环形金刚石线锯切割,后续经研磨、抛光达到光学面形精度。与普通玻璃的区别详见石英玻璃和普通玻璃的四个维度对比。
常见问题
石英玻璃和普通光学玻璃(如 K9)怎么选?
紫外波段、高功率激光、宽温变场合必须用石英玻璃;可见光常规成像用 K9 等光学玻璃性价比更高。
石英玻璃能耐多高温度?
长期使用温度约 1100℃,短期可达 1200℃ 以上,远超普通玻璃。