광학 창: 용융 석영 vs 사파이어 vs CaF₂ — 선택 가이드
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용융 석영, 사파이어, CaF₂ 광학 창 중에서 고르는 것은 파장 범위, 압력 정격, 화학적 호환성, 비용으로 결정되는 선택입니다. 용융 석영(185–3,500 nm)은 가장 낮은 비용으로 UV-Vis-NIR를 커버하고, 사파이어(170 nm–5.5 µm)는 3배의 압축 강도로 고압 작업까지 중적외선으로 확장하며, CaF₂(130 nm–9 µm)는 중적외선으로 가장 깊이 도달하지만 기계적으로 더 무르고 약간 수용성입니다. 파장이 1차 필터이고, 나머지 기준이 선택을 세밀화합니다.
소재 선택 · UV · 가시광 · IR
광학 창: 용융 석영 vs 사파이어 vs CaF₂ — 선택 가이드
FTIR 분광법, 레이저 시스템, 반도체 공정 뷰포트, 진공 챔버 포트, 고압 셀에 맞는 광학 창 소재를 고르세요. 투과 곡선, 기계적 특성, 화학적 내성, 장착 옵션, 그리고 세 가지 주요 소재 중 어느 것이 당신의 응용에 맞는지를 결정하는 절충을 다룹니다.
3
소재 분류
130–9000 nm
통합 범위
350+
재고 SKU
2개
맞춤 MOQ
광학 창은 겉보기에 단순한 부품입니다: 빛을 통과시키면서 한쪽을 다른 쪽과 밀봉하는 투명 소재의 연마된 판입니다. 소재 선택이 어떤 파장이 통과하는지, 창이 얼마의 압력이나 온도를 견디는지, 어떤 화학 노출을 허용하는지, 주변 하드웨어와 어떻게 결합되는지를 결정합니다. 잘못된 소재를 고르면 몇 달의 재설계를 치르고, 올바른 것을 고르면 BOM의 한 줄 사양으로 끝납니다.
이 가이드는 실험실 및 OEM 광학 창을 위한 세 가지 주요 소재를 비교합니다: 용융 석영 (185–2500 nm), 사파이어 (170–5500 nm + 극한 기계적 특성) , 그리고 불화칼슘 CaF₂ (130–9000 nm IR 특수) . 이들을 합치면 130 nm 심자외선부터 9 µm 중적외선까지 사실상 유용한 UV-가시광-IR 전 범위를 커버합니다. 이들 사이의 선택은 네 가지 질문으로 귀결됩니다: 어떤 파장 범위, 어떤 기계적 환경, 어떤 화학 노출, 그리고 어떤 예산인가.
이 가이드가 필요한 사람. 광학 기기 OEM(FTIR, Raman, UV-Vis, lidar), 레이저 시스템 제작자, 반도체 공정 장비 제조사(뷰포트가 필요한 CVD, PVD, 식각 챔버), 진공 챔버 엔지니어, 고압 셀 설계자, 그리고 이들 중 어느 것이든 창을 조달하는 구매팀. 다른 사람의 BOM에서 복사-붙여넣기로 광학 창을 지정하고 잘되기를 바란 적이 있다면, 이 가이드가 당신을 위한 것입니다.
1. 창 소재가 중요한 이유 — 네 가지 선택 축
광학 창 지정은 네 축의 선택입니다. 각 축이 하나 이상의 후보 소재를 배제할 수 있습니다.
축 1: 파장 범위
응용이 전자기 스펙트럼의 어디에서 작동하는가. 석영은 2.5 µm 위에서, 사파이어는 5.5 µm 위에서, CaF₂는 9 µm 위에서 차단됩니다. 심자외선 끝에서는 CaF₂가 130 nm, 석영이 185 nm, 사파이어가 170 nm에 도달합니다. 투과 범위 밖에서 소재는 그저 불투명할 뿐입니다.
축 2: 기계적 환경
창을 가로지르는 압력 차, 기계적 충격, 진동, 온도 충격. 사파이어가 단연 가장 강하고(모스 9, 다이아몬드 다음), 석영이라면 파손될 압력 용기 응용에서도 작동합니다. 석영은 기계적으로 보통입니다. CaF₂는 셋 중 가장 약합니다 — 무르고(모스 4), 잘 깨지며, 열충격 균열에 취약합니다.
축 3: 화학 노출
용매, 산, 염기, 플라스마, 수증기 순환. 석영과 사파이어는 매우 불활성입니다(표준 화학 실험실 및 공정 장비 소재). CaF₂는 광산, 산성 증기, 심지어 장시간 물 노출에도 녹습니다 — IR 셀의 경우 건조 취급과 데시케이터 보관이 필수입니다.
축 4: 비용 & 가용성
자릿수 수준의 예산: 용융 석영이 셋 중 가장 저렴합니다(일반 25 mm 창당 ~$10–30). 사파이어는 석영의 3–10배(단결정 성장 + 비정질 석영보다 어려운 연마). CaF₂는 비용이 사파이어와 비슷하고 때로는 더 싸지만, 대구경으로 구하기가 더 어렵습니다.
가장 흔한 선택 실수 는 2.5 µm 위에 도달해야 하는 응용에 용융 석영을 쓰는 것입니다. 창은 상온 정렬에서는 작동하는 듯 보이다가, IR 신호의 70%가 투명하다던 창에 흡수되는 것으로 드러나면 실패합니다. 지정 전에 응용의 파장 범위를 소재 투과 가장자리와 대조해 검증하세요.
2. 투과 스펙트럼 상세
용융 석영 투과
Type 1 / JGS1 등급 용융 석영(심자외선 합성 등급)은 185 nm에서 2500 nm까지의 투과 창을 보이며, 가시광과 NIR 대부분에서 90% 이상의 투과를 냅니다. 양 끝에서 날카로운 차단: 185 nm 아래에서는 SiO₂ 격자 흡수가, 2500 nm 위에서는 수산기(OH) 흡수 밴드와 Si-O 격자 진동이 소재를 불투명하게 만듭니다. JGS2(표준 UV 등급)는 220 nm에서 차단; JGS3(저 OH IR 등급)는 약간의 UV 투과 손실을 대가로 ~3500 nm까지 확장됩니다.
사파이어 투과
합성 단결정 사파이어(Al₂O₃)는 170 nm에서 5500 nm까지 투과합니다. 5.5 µm 위에서는 Al-O 격자 진동(다중포논 흡수)이 소재를 급격히 불투명하게 만들어, 투과율이 5 µm의 80%에서 6 µm의 10% 미만으로 떨어집니다. 170 nm의 심자외선 차단점은 석영보다 우수해 엑시머 레이저 응용(193 nm ArF)에 유용합니다. 가시광-NIR 범위에서 사파이어 투과는 용융 석영과 비슷합니다.
CaF₂ 투과
불화칼슘 단결정은 셋 중 가장 넓게 투과합니다: 진공 자외선의 130 nm부터 중적외선의 9000 nm까지. 130 nm 심자외선 차단점은 CaF₂를 엑시머 레이저 광학(193 nm ArF 레이저)과 싱크로트론 빔라인의 사실상 표준으로 만듭니다. 9 µm IR 투과 가장자리는 FTIR 분광법의 지문 영역 전체를 커버하여, CaF₂를 FTIR 시료 셀과 ATR 결정의 표준 창 소재로 만듭니다.
반사 방지(AR) 코팅 은 세 소재 모두에 적용해 설계 파장에서 투과율을 무코팅 일반 92%에서 99% 이상으로 높일 수 있습니다. AR 코팅은 파장 특정적입니다(단일 라인, V 코트, 광대역, 또는 NIR/IR 광대역). AR 코팅 창을 주문할 때 작동 파장을 지정하세요; 비레이저 작업 대부분은 무코팅으로 충분합니다.
3. 용융 석영 창 — 주력 소재
용융 석영(합성 비정질 SiO₂)은 대부분의 실험실 및 산업 응용의 기본 광학 창 소재입니다. 넓은 UV-Vis-NIR 투과, 우수한 화학적 내성, 낮은 열팽창, 적당한 비용, 그리고 1 mm에서 200 mm 이상까지의 구경에 걸친 손쉬운 가용성의 조합이 2.5 µm 아래 어떤 창 응용에든 가장 먼저 고려할 소재로 만듭니다.
등급
- JGS1 (Type 1 합성): 심자외선 등급, 185 nm부터 투과. 최고 순도; 최저 금속 불순물. UV 레이저 광학, 심자외선 분광 창, 엑시머 인접 응용의 표준. MachinedQuartz의 판과 디스크는 이 등급을 기본으로 사용합니다(“Type 1 Material 185-2500 nm”).
- JGS2 (Type 2 용융 석영): 표준 UV-Vis 등급; 220 nm 차단. UV-Vis 분광광도계 창과 가시광 응용에 적합; 심자외선용은 아님.
- JGS3 (Type 3, 저 OH IR 등급): 수산기 불순물을 제거해 NIR 투과를 ~3500 nm로 확장; 약간의 UV 투과 손실을 감수. NIR 확장 응용과 레이저 용접 광학에 사용.
강점
- 185 nm(JGS1)부터의 UV 투명성 — UV-Vis-NIR를 거의 완전히 커버
- 모든 일반 용매, 묽은 산, 염기에 대한 화학적 불활성
- 낮은 열팽창(0.55 × 10⁻⁶ /K) — 넓은 온도 범위에서 안정, 우수한 열충격 저항성
- 연속 1100 °C, 단기 1200 °C까지의 작동 온도
- 사파이어와 CaF₂에 비해 저렴(재고 형상의 일반 25 mm 창 ~$10–30)
- 표준 가공 범위 내 어떤 기하 구조든 공구비 없이 제작 가능
한계
- 2.5 µm에서의 투과 차단 — 중적외선 응용에는 부적합
- 사파이어보다 낮은 경도(모스 5.5–6.5) — 세척 중 더 쉽게 긁힘
- 잘 깨짐 — 내충격성이 보통이니 설치 중 날카로운 충격으로부터 보호
- HF 가용성 — 불화수소산이나 불소 플라스마가 있는 환경에는 사용 금지
화학 및 소재 상세는 UV 차단 가이드 와 제작 방식 가이드.
석영 형식 예시
표준연마 UV 판
평면 · 투명 JGS1
무광매트 / 확산기 디스크
후면 그라운드 · 균일 확산기
체체 / 천공
패턴 관통 구멍
계단형홈 / 계단 시트
맞춤 비평면 기하 구조
4. 사파이어 창 — 기계적 전문가
합성 단결정 사파이어(Al₂O₃, Czochralski, Verneuil, EFG, HEM 방법으로 성장)는 창이 가혹한 기계적 환경 — 고압, 기계적 충격, 마모성 흐름, 가혹한 플라스마, 극한 온도 — 을 견뎌야 할 때 올바른 선택입니다. 사파이어는 다이아몬드 다음으로 상용 소재 중 두 번째로 단단하며 거의 모든 것에 사실상 불활성입니다.
강점
- 모스 9 경도 — 정상 취급에서 사실상 긁히지 않음
- 압축 강도 ~ 2 GPa — 용기 뷰포트에서 다중 바 압력 차를 견딤
- 넓은 투과 범위 170–5500 nm — UV부터 5.5 µm까지의 중적외선 커버
- 높은 열전도율(40 W/m·K, 석영은 1.4) — 흡수된 레이저 출력의 열 방출에 우수
- 불활성 분위기에서 1500–1800 °C, 공기 중 800 °C까지의 작동 온도
- 대부분의 산, 염기, 플라스마에 불활성; 뜨거운 인산, 용융 알칼리, 고온 HF에만 공격받음
- 복굴절은 작지만 c축에서 0이 아님 — 편광 민감 응용에는 “c 컷” 또는 “0° 컷”을 지정
한계
- 같은 치수 용융 석영의 3–10배 비용 — 단결정 성장이 비쌈
- 5.5 µm에서의 중적외선 차단 — 5.5 µm를 넘는 FTIR 지문 영역 작업에는 부적합
- 복굴절이 편광 의존 투과를 만듦 — 편광 레이저에 중요, 비간섭 광원에는 덜함
- 석영보다 가공이 어려움 — 래핑과 연마가 더 느리고, 복잡한 기하 구조는 더 비쌈
- 200 °C 위의 HF나 불소 플라스마 환경에는 비권장
표준 사파이어 형식
대부분의 카탈로그 사파이어 창은 Ø 1.5 mm에서 Ø 100 mm까지의 원형 디스크에 두께 0.2–5 mm입니다. 맞춤 직사각형 판은 두께 0.5–10 mm로 가능합니다. 결정 방위 기본값은 창 면에 수직인 c축(0° 방위)이며, 특정 편광 요건에는 다른 방위도 요청 가능합니다.
5. 불화칼슘(CaF₂) 창 — IR 전문가
불화칼슘 단결정은 중적외선 특수 창 소재입니다. 130–9000 nm 투과 범위는 흔히 구할 수 있는 어떤 광학 소재보다 넓으며 — 지문 영역(5–9 µm)의 FTIR 작업, 193 nm 및 157 nm 엑시머 레이저 광학, 심자외선과 IR 결합 응용의 유일한 실용 대안입니다.
강점
- 투과 130–9000 nm — 셋 중 가장 넓음; 진공 자외선부터 중적외선까지 커버
- 낮은 굴절률(가시광에서 n ≈ 1.40) — 셋 중 가장 낮은 프레넬 반사(무코팅 표면당 ~3%)
- 대부분의 유기 용매에 불용
- FTIR 시료 셀, ATR 결정, ArF 엑시머 레이저 창의 표준
한계 (이것이 약한 소재)
- 무름 — 모스 4, 세척 중 쉽게 긁힘. 부드러운 렌즈 티슈나 섀미 가죽만 사용; 종이 타월이나 거친 와이프 금지
- 흡습성 — 대기 수증기에 장시간 노출되면 열화; 습한 환경에서 수개월에 걸쳐 표면이 흐려짐. 데시케이터나 건조 N₂ 캐비닛에 보관
- 광산과 알칼리에 가용; 낮은 pH의 수돗물에도 부분 가용
- 열충격 민감 — > 50 °C/분의 급격한 온도 변화에서 균열. 느린 승온 필요
- 특정 방위에서 복굴절 — 비편광 응용에는 (111) 컷 지정
- 대구경(Ø > 50 mm)은 결정 성장 한계로 매우 비싸짐
CaF₂는 셋 중 취급이 가장 까다롭습니다. 많은 “FTIR 창 파손” 불만은 다음으로 귀결됩니다: 창을 실험실 공기 중에 몇 주 보관(수증기 흐림), 세척 시 종이 타월 사용(긁힘), 또는 뜨거운 시료를 차가운 창에 직접 올림(열충격 균열). 고처리량 실험실은 창 교체 예산을 잡고, 저처리량 정밀 작업은 올바른 SOP로 CaF₂ 창을 수년 쓸 수 있습니다.
6. 직접 특성 비교 — 무엇이 어디에 맞는가
아래 표는 특성 차원을 소재 우승자에 매핑합니다. “최선”은 그 축에서 확실히 이기는 소재를 뜻합니다; 한 축이 결정적 제약일 때 그에 맞춰 고르세요.
| 선택 축 | 최선 | 허용 | 회피 |
|---|---|---|---|
| 심자외선 (130–180 nm) 투과 | CaF₂ | 사파이어 (170+ nm) | 석영 |
| UV-Vis (200–700 nm) 투과 | 석영 (저렴) | 사파이어 | CaF₂ (과잉) |
| NIR (1–2.5 µm) 투과 | 석영 (JGS3 최선) | 사파이어 | — |
| 중적외선 (2.5–5 µm) | 사파이어 | CaF₂ | 석영 (불투명) |
| 중적외선 (5–9 µm 지문) | CaF₂ | — | 석영, 사파이어 (불투명) |
| 고압 (> 10 bar 창 간 차압) | 사파이어 | — | 석영, CaF₂ (파손 위험) |
| 기계적 충격 / 쇼크 | 사파이어 | — | CaF₂ (매우 약함) |
| 비용 민감 대량 주문 | 석영 | — | — |
| HF / 불소 플라스마 노출 | 사파이어 (저온) | CaF₂ | 석영 (HF가 녹임) |
| 흡습 환경 | 석영 | 사파이어 | CaF₂ (수개월에 걸쳐 흐려짐) |
| FTIR / ATR 결정 | CaF₂ | (특수: > 9 µm에는 ZnSe, Ge) | 석영, 사파이어 |
| UV 레이저 광학 (193 nm ArF) | CaF₂ | JGS1 석영 | JGS2 석영 |
7. 판 vs 디스크 vs 맞춤 기하 구조
광학 업계는 세 가지 형식으로 표준화했습니다. 각각이 다른 장착 하드웨어와 응용에 맞습니다.
원형 디스크 (지배적 형식)
직경 Ø 1.5 mm에서 200 mm; 두께 0.2에서 10 mm. 원형 디스크는 표준 광학 마운트(1인치, 1/2인치, mm 단위 정밀 마운트), O링 홈, 리테이닝 링 조립체, 나사 배럴 창에 맞습니다. 레이저 시스템, FTIR 시료 셀 창, 진공 챔버 뷰포트, 모든 일반 분광 창의 기본입니다.
정사각 / 직사각 판
일반 치수 10 × 10 mm에서 100 × 100 mm; 두께 0.5에서 5 mm. 판은 다음에 쓰입니다: 랙 장착 광학 필터, 맞춤 홀더 슬롯, 빔 스플리터 기판, 원형 창이 효율적으로 타일링할 수 없는 응용. MachinedQuartz의 석영 판 범위는 1 × 1 mm(초소형)부터 100 mm까지, 요청 시 그 이상까지입니다.
맞춤 기하 구조
표준 형식을 넘어서: 레이저 공동용 베벨 가장자리 창, 프린지 억제용 쐐기 창, 편광 레이저 광학용 브루스터 각 창, 케이블 관통용 드릴 창, Kovar 본딩 챔버 포트용 그라운드 가장자리 밀봉 가능 창. 표준 가공 범위에 맞는 설계는 모두 공구비 없이 요청 가능합니다.
프린지 억제용 쐐기 창. 간섭성 레이저 빔 경로의 평행 평면 창은 에탈론을 만듭니다 — 앞뒤 표면이 간섭해 프린지를 만듭니다. 쐐기 창(앞뒤 면을 1°-3° 비평행으로 가공)은 에탈론을 깨고 프린지를 제거합니다. 레이저 공동 응용에는 주문 시 쐐기 각을 지정하세요.
맞춤 기하 구조 예시
디스크 / 판맞춤 치수
Ø 2 ~ 100+ mm 범위
드릴관통 구멍 드릴링
케이블 / 센서 관통
곡면곡면 / 구면
렌즈 기판 / 창 돔
재고재고 판
0.2 ~ 5 mm 두께
8. 장착, 밀봉, 표면 사양
장착 방법
- 나사 리테이닝 링: 레이저 광학과 기기 뷰포트의 표준 방법. 창이 오목부에 앉고, 나사 링이 O링이나 고무 개스킷에 압착됩니다. 빠른 교체 허용; 창에 가해지는 기계적 응력 최소.
- O링 면 밀봉: 진공 및 압력 응용용. 창 면이 Viton, EPDM, PTFE O링에 압착되고, 볼트가 고르게 압축합니다. 창 두께 선택을 위해 정격 압력을 지정하세요(> 10 bar에는 사파이어 필요).
- 에폭시 본딩: 영구 설치용. 광학 등급 에폭시(Norland 61, EPO-TEK 301)가 창을 금속 플랜지에 결합합니다. 경화된 조립체는 ~10⁻⁶ mbar까지 기밀; 진공 작업용 저아웃개싱.
- 유리-금속 봉합 (Kovar 본드): 고진공(< 10⁻⁶ mbar)과 고온 응용용. 석영이나 사파이어를 직접 본딩이나 중간 솔더 글래스로 Kovar(또는 다른 CTE 일치 합금) 플랜지에 융착합니다. 특수 제작.
- 인듐 / 금 밀봉: 연구용 진공 시스템과 싱크로트론 빔라인 같은 초고진공(< 10⁻⁹ mbar)용. 연질 금속 밀봉 링; 창 면이 밀봉 표면에서 광학 연마되고 원자적으로 평탄해야 함.
지정해야 할 표면 사양
| 사양 | 일반 | 정밀 | 레이저 등급 |
|---|---|---|---|
| 표면 평탄도 | λ/2 (310 nm) | λ/4 (155 nm) | λ/10 (60 nm) |
| 표면 품질 (스크래치-딕) | 60-40 | 40-20 | 20-10 또는 10-5 |
| 평행도 | < 5 arcmin | < 1 arcmin | < 10 arcsec |
| 표면 거칠기 Ra | < 5 nm | < 2 nm | < 0.5 nm |
| AR 코팅 | 보통 무코팅 | 광대역 AR | 설계 파장용 V 코트 또는 이중 대역 AR |
산업/공정/비레이저 작업에는 “일반”을, 실험실 분광기와 대부분의 레이저 시스템에는 “정밀”을, 레이저 출력 밀도가 충분히 높아 필요할 때만(보통 > 10 W/cm² CW 또는 단펄스 고 PRF) “레이저 등급”을 지정하세요. 더 엄격한 사양은 비용과 납기가 늘어나니 과잉 지정하지 마세요.
9. 응용 예시
FTIR 시료 셀 (CaF₂)
5–9 µm 지문 영역의 FTIR 분광법은 CaF₂ 창이 필요합니다. 표준 FTIR 시료 셀 구성: 보정된 PTFE 또는 납 스페이서(광로 길이 0.025~0.5 mm)로 분리된 두 CaF₂ 창을 스테인리스 스틸 홀더에 고정. CaF₂ 창은 극도로 조심해 다뤄야 합니다 — 건조 환경, 부드러운 티슈 세척만, 사용 사이 데시케이터 보관. 셀 구성 상세는 분해형 셀 가이드 를 참고하세요.
엑시머 레이저 광학 (CaF₂ 또는 JGS1 석영)
193 nm ArF 및 248 nm KrF 엑시머 레이저 시스템은 가장 까다로운 광학(클리비지 창, 빔 성형 판)에는 CaF₂를, 덜 중요한 부품에는 JGS1 용융 석영을 씁니다. 심자외선 투과와 레이저 유도 손상 저항이 결정적 제약입니다; 레이저 공동 부품에는 표면 품질 스크래치-딕 10-5이 일반적입니다.
공정 뷰포트 (사파이어)
CVD 챔버, PVD 시스템, 반도체 식각 장비, 고압 반응기는 기계적 견고함, 플라스마 내성, 광학 투명성의 조합을 위해 사파이어 뷰포트를 씁니다. 일반 사양: Ø 25–100 mm 사파이어 디스크, 압력 정격을 위한 두께 5–10 mm, 금속-유리 봉합이나 Viton O링으로 Conflat(CF) 플랜지에 장착.
진공 챔버 뷰포트 (석영 또는 사파이어)
UHV(10⁻⁹ ~ 10⁻¹¹ mbar) 진공 시스템은 석영이나 사파이어 창을 씁니다. 석영은 더 저렴하고 비가압 관찰에 충분; 사파이어는 차압을 받거나 플라스마에 노출되는 창에. 두 소재 모두 Kovar나 몰리브덴-유리 플랜지에 결합되며, Conflat 장착 뷰포트가 상업적으로 표준화되어 있습니다.
레이저 공동 종단 거울 (사파이어 기판)
고출력 레이저 시스템(Nd:YAG, Ti:Sapphire)은 흡수된 레이저 출력의 열 방출(높은 열전도율)과 기계적 내구성 때문에 출력 커플러와 후면 거울에 사파이어 기판을 씁니다. 각 면에 적절한 유전체 스택으로 코팅.
UV 경화 시스템 (JGS1 석영)
접착제, 코팅, 3D 프린터 레진용 심자외선(200–300 nm) 경화 시스템은 램프 하우징에 JGS1 석영 창을 씁니다. 비용 민감 응용; 사파이어나 CaF₂보다 석영이 당연한 선택입니다.
파이로미터 창 (사파이어 또는 석영)
고온 공정(제철소, 유리 용해로, 반도체 RTP 챔버)을 관찰하는 산업용 파이로미터는 최고온 응용에 사파이어를, 중온 작업에 석영을 씁니다. 파이로미터 파장(보통 0.9–1.6 µm)용 NIR 광대역 AR 코팅을 지정하세요.
10. 결정 매트릭스 — 응용에서 소재로
| 응용 | 권장 | 대안 | 비고 |
|---|---|---|---|
| UV-Vis 분광광도계 창 | JGS1 용융 석영 | 사파이어 | 석영이 보편 기본값; 기계적 환경이 요구할 때만 사파이어 |
| FTIR 시료 셀 창 | CaF₂ | ZnSe (5-15 µm 확장) | CaF₂가 1-9 µm 표준; 5-15 µm나 내습 대안에는 ZnSe |
| 193 nm ArF 엑시머 레이저 광학 | CaF₂ | JGS1 용융 석영 | 최고 출력 밀도에는 CaF₂; 예산 제약 대안에는 JGS1 |
| 진공 챔버 뷰포트 (UHV, 무압력) | JGS1 용융 석영 | 사파이어 | 석영은 Kovar에 맞고 더 저렴하며 관찰 전용에 충분 |
| 고압 셀 뷰포트 (> 10 bar) | 사파이어 | 석영, CaF₂ | 사파이어만이 충분한 압축 강도를 가진 유일한 소재 |
| 플라스마 챔버 뷰포트 | 사파이어 | 석영 (약한 플라스마) | 사파이어는 불소·염소 플라스마에 저항; 석영은 불소 플라스마에서 침식됨 |
| 공정 파이로미터 창 (고온) | 사파이어 | JGS1 용융 석영 | > 1000 °C 용해로 온도에는 사파이어; 중온에는 석영 |
| UV 경화 램프 하우징 | JGS1 용융 석영 | CaF₂ (과잉) | 비용이 중요; JGS1이 200–300 nm UV 경화 대역을 커버 |
| Raman 분광 프로브 창 | JGS2 용융 석영 | 사파이어 | 가시광 Raman에는 석영; 프로브가 가혹한 환경에 접촉하면 사파이어 |
| 망원경 보정판 | JGS1/JGS2 용융 석영 | BK7 (더 저렴) | 낮은 열팽창에는 석영; 비용 민감 아마추어 작업에는 BK7 |
| 고출력 레이저 출력 커플러 기판 | 사파이어 | JGS1 용융 석영 | 사파이어의 열전도율이 흡수된 출력을 방출 |
| 광섬유 피드스루 창 | JGS1 용융 석영 | 사파이어 | 석영이 일반 섬유 재킷 소재의 CTE와 일치 |
11. MachinedQuartz 카탈로그 범위
MachinedQuartz는 세 소재 모두에서 수백 종의 재고 SKU로 창을 제조합니다. 표준 외형 설계에는 공구비 없이 맞춤 기하 구조가 가능하며, 2개 최소 주문이 적용됩니다.
| 카테고리 | SKU 수 | 표준 범위 | 둘러보기 |
|---|---|---|---|
| 용융 석영 판 (정사각) | 184 | 1 × 1 mm ~ 100 × 100 mm; 두께 0.2–3 mm; JGS1 기본 | 석영 판 |
| 용융 석영 디스크 (원형) | 106 | Ø 2 mm ~ 100 mm; 두께 0.5–5 mm; JGS1 기본 | 석영 디스크 |
| 사파이어 시트 / 디스크 | 100 | Ø 1.5 mm ~ 100 mm; 두께 0.2–5 mm; c축 컷 기본 | 사파이어 범위 |
| 불화칼슘(CaF₂) 창 | 61 | Ø 6 mm ~ 50 mm; 두께 0.6–3 mm; (111) 컷 기본 | CaF₂ 창 |
맞춤 제작 옵션
- 쐐기 창 (프린지 억제용 1–5 arcmin 쐐기 각)
- 편광 레이저 광학용 브루스터 각 창
- 밀봉 응용용 베벨 또는 그라운드 가장자리
- 드릴 창 (케이블, 가스 피드, 센서 관통용 관통 구멍)
- AR 코팅 (V 코트 단일 라인, 광대역 UV/Vis/NIR/IR)
- 확산기 응용용 그라운드 / 매트 후면
- 특정 결정 방위 (사파이어 c컷, a컷, r컷; CaF₂ (111) 또는 (100))
맞춤 광학 창 견적
소재, 치수, 표면 사양, AR 코팅 요건(있다면), 수량을 보내 주세요. 영업일 1일 이내에 견적과 납기, 그리고 맞춤 기하 구조 승인용 무료 2D 도면을 함께 보내 드립니다.
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관련 가이드
12. 자주 묻는 질문
FTIR 작업에 용융 석영 창을 쓸 수 있나요?
아니요, 지문 영역에는 안 됩니다. 용융 석영은 약 2.5마이크로미터까지 투과하지만, FTIR 지문 영역은 5에서 9마이크로미터에 걸쳐 있어 석영이 사실상 불투명합니다. FTIR 시료 셀, ATR 결정, 2.5마이크로미터 위의 모든 중적외선 광학 작업에는 CaF2를 사용하세요. 9마이크로미터 위의 FTIR 작업에는 ZnSe나 Ge가 표준 대안입니다.
JGS1, JGS2, JGS3 용융 석영의 차이는 무엇인가요?
JGS1은 합성 고순도 심자외선 등급으로 185 nm부터 투과하고 금속 불순물이 가장 적으며 UV 레이저 광학과 심자외선 응용에 쓰입니다. JGS2는 표준 UV-Vis 등급으로 220 nm에서 차단되고 JGS1보다 저렴하며 가시광 창의 기본값입니다. JGS3는 저 OH 등급으로 NIR 투과를 약 3500 nm까지 확장하고 약간의 UV 투과 손실을 감수하며 레이저 용접 광학과 NIR 확장 응용에 쓰입니다. 이 페이지의 광학 창에는 MachinedQuartz가 JGS1(Type 1 Material)을 기본으로 사용합니다.
왜 사파이어가 용융 석영보다 훨씬 비싼가요?
단결정 성장 때문입니다. 합성 사파이어는 2000도가 넘는 온도에서 비싼 이리듐이나 몰리브덴 도가니로 Czochralski, Verneuil, EFG, HEM 방법으로 용융 Al2O3에서 성장됩니다. 각 보울 성장에 며칠에서 몇 주가 걸립니다. 용융 석영은 비정질이며 천연 석영 모래를 녹이거나 기상에서 SiO2를 화학 증착해 만들어 훨씬 빠르고 kg당 저렴합니다. 단결정 성장 비용은 사파이어에 내재되어 있어 동등 용융 석영의 창당 3~10배 비용을 예상하세요.
CaF2는 취급하기 안전한가요?
CaF2는 고체 형태로 무독성입니다. 위험은 독성이 아니라 취약성입니다. CaF2는 흡습성(수개월~수년에 걸쳐 수분 노출로 열화), 무름(모스 4 — 쉽게 긁힘), 열충격 민감(분당 50도 초과 급변 시 균열), 광산에 약간 가용입니다. 면장갑이나 핑거 코트로 취급하고, 부드러운 렌즈 티슈나 섀미 가죽으로만 세척하며, 데시케이터에 보관하세요. 올바른 취급으로 CaF2 창은 수년 가고, 잘못 취급하면 수주 갑니다.
광학 창에 반사 방지(AR) 코팅이 필요한가요?
대부분의 응용에는 아닙니다. 무코팅 석영, 사파이어, CaF2 창은 약 92%를 투과합니다(두 표면 프레넬 반사로 8% 손실). 1%가 중요한 레이저 광학에는 단일 라인 V 코트 AR이 설계 파장에서 투과율을 99% 이상으로 높입니다. 광대역 응용에는 다층 광대역 AR 코팅이 200~1000 nm 범위에서 95~98%를 줍니다. AR 코팅 창 주문 시 작동 파장을 지정하세요; 산업 및 대부분의 실험실 응용에는 무코팅이 기본입니다.
창에 어떤 표면 사양을 지정해야 하나요?
일상 산업 작업: 표면 평탄도 lambda/2, 스크래치-딕 60-40, 평행도 5 arcmin 미만. 실험실 분광기와 대부분의 레이저 시스템: lambda/4 평탄도, 스크래치-딕 40-20, 평행도 1 arcmin 미만. 고출력 밀도 레이저 등급 광학: lambda/10 평탄도, 스크래치-딕 20-10 또는 10-5, 평행도 10 arcsec 미만. 실제로 필요한 것만 지정하세요; 더 엄격한 공차는 이점 없이 비용만 늘립니다.
HF 함유 환경에 사파이어 창을 쓸 수 있나요?
저온 HF: 네, 사파이어는 사실상 불활성입니다. 뜨거운 HF(약 200도 초과)나 뜨거운 인산: 사파이어가 천천히 공격받습니다. 불소 플라스마: 사파이어는 내성이 있습니다. 반면 용융 석영은 어떤 온도에서든 HF에 빠르게 녹으므로 HF 환경에 부적합합니다. CaF2는 셋 중 불소에 가장 강하지만(애초에 불화칼슘이니) CaF2의 다른 한계가 보통 챔버 뷰포트 작업에서 배제시킵니다.
쐐기 창이 무엇이고 언제 필요한가요?
쐐기 창은 두 광학 면이 비평행 각(보통 1~5 arcmin 쐐기)으로 가공된 창입니다. 쐐기는 평행 평면 창이 간섭성 레이저 빔에서 만드는 에탈론 효과(앞뒤 표면 반사가 간섭해 빔 프로파일에 프린지와 분광 측정에 노이즈를 만듦)를 깹니다. 비간섭 광이나 파장 변조 시스템에는 평행 창이 적합합니다. 단일 주파수 연속파 레이저 작업, 협대역 레이저, 모든 고정밀 간섭계 작업에는 쐐기 창을 지정하세요.
MachinedQuartz는 AR 코팅을 자체 제작하나요?
AR 코팅은 자격을 갖춘 진공 증착 파트너에게 외주합니다. 고객이 지정한 코팅 설계(예: ‘633 nm에서 R 0.5% 미만 V 코트’, ‘광대역 AR 400-700 nm 평균 R 2% 미만’)를 받아 파트너에게 소싱하고 완성된 AR 코팅 창을 출하합니다. AR 코팅 부품 납기는 무코팅 7~14일 대비 25~35 영업일입니다.
사파이어나 CaF2 창은 어떻게 세척하나요?
사파이어는 견고합니다. 먼저 압축 공기로 먼지를 제거하고, 보풀 없는 와이프(Kimwipe가 아닌 렌즈 등급 티슈)에 아세톤이나 이소프로판올 한 방울; 한 방향으로 닦으세요(문지르지 마세요). 끈질긴 오염에는 묽은 비눗물 헹굼 후 IPA. CaF2는 약합니다. 먼저 압축 공기로 먼지 제거; 섀미 가죽이나 렌즈 티슈에 건조 메탄올 한 방울; 한 방향으로 부드럽게 닦으세요. 물만 사용 금지(CaF2는 약간 가용); 문지르지 말고; 세척 후 즉시 데시케이터에 보관하세요. 두 소재 모두 지문이 실제 문제이니 면장갑을 착용하세요.
13. 면책 조항 & 참고
이 페이지의 소재 사양 은 상용 등급 단결정 사파이어와 CaF₂, 합성 용융 석영(JGS1 / JGS2 / JGS3)의 일반값입니다. 구체적 소재 특성은 공급사, 성장 방법, 특정 로트에 따라 다릅니다. 확정 사양은 각 출하에 동봉되는 분석 성적서를 참조하세요.
응용 권장 사항 은 일반적 광학 공학 실무에 기반한 일반 지침입니다. 특정 응용은 추가로 선택을 제약하는 요건(레이저 유도 손상 임계값, 진공 호환성 인증, 생체적합성, 규제 준수)을 가질 수 있습니다. 주문 전 응용의 전체 사양과 대조해 검증하세요.
반사 방지 코팅 은 진공 증착 파트너에게 외주합니다. 코팅 성능 사양은 코팅 공급사의 성적서에서 나오며, MachinedQuartz는 코팅 창을 통합·출하하지만 자체적으로 코팅을 증착하지는 않습니다.
상표 고지. Norland 61과 EPO-TEK 301은 각 소유자의 상표입니다. 특정 경쟁 제품(원적외선용 ZnSe, Ge)에 대한 언급은 기술적 비교를 위해서만 사용됩니다.
정보 기준일: 2026년 5월 최종 검토. 소재 가용성과 재고 SKU 범위는 변경될 수 있습니다.
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