UV-Vis 比色皿材質選型指南：JGS1/JGS2/JGS3 石英、玻璃、塑膠、藍寶石與 CaF₂
This post is also available in:
挑選 UV-Vis 比色皿材質， 主要是在三種石英等級之間做決定—— JGS1（185–2,500 nm，深紫外優化）、JGS2（220–2,500 nm，標準 UV-Vis 級）、JGS3（260–3,500 nm，NIR 優化）——再加上光學玻璃（350–2,000 nm）與一次性塑膠（僅可見光、單次使用）。把你測量的較低波長對到材質的紫外截止：220 nm 以下需要 JGS1；220–350 nm 用 JGS1 或 JGS2；350 nm 以上四種都行。
UV-Vis 比色皿材質選型指南：JGS1 與 JGS3 石英、玻璃、塑膠、藍寶石與 CaF₂
MachinedQuartz · 實戰參考
UV-Vis 比色皿材質選型指南：JGS1 與 JGS3 石英、玻璃、塑膠、藍寶石
一份依波長範圍、樣品化學、溫度與預算來選比色皿材質的實戰指南——附上網路其他地方沒有的三層決策樹（波長 → 材質 → MQ SKU）。六張圖、一張溶劑矩陣，以及用比色皿買家聽得懂的話講清楚 JGS1 與 JGS3 的差別。
涵蓋 7 種材質
130 – 8,000 nm 範圍
JGS1 + JGS3 等級
溶劑相容性矩陣
第 1 節
30 秒的比色皿材質決策
多數比色皿材質決策，最後都歸結到一個數字： 你需要測量的最低波長。其餘一切——樣品化學、溫度、預算——都是在那個主截止之上的微調。
快速解答： 需要 220 nm 以下？→ JGS1 深紫外級 （185 nm 截止）。220–340 nm？→ JGS1（UV 石英，MQ 預設）。只在 340 nm 以上？→ 光學玻璃。一次性、只做可見光？→ 聚苯乙烯。高溫、高壓或猛烈化學？→ 藍寶石。175 nm 以下的深紫外？→ CaF₂.
其中三個決策並不直觀，而多數搜尋結果都講錯了：為什麼 MachinedQuartz 用 JGS1、而不是多數型錄預設的便宜 JGS2；藍寶石何時真的值這個錢；以及 CaF₂ 何時取代石英。本指南其餘部分會把每種材質的實戰細節走一遍——透射範圍、樣品化學相容性、製法配對，以及每種用途對應的典型 MachinedQuartz SKU。
第 2 節
七種比色皿材質一覽
實用比色皿材質的完整表格、它們的可用波長窗口、各自為何而設，以及相對 JGS2 基準的典型成本。
| 材質 | 透射範圍 | 最適合 | 避免 | 成本 |
|---|---|---|---|---|
| JGS1 石英 （MQ 預設） | 185 – 2,500 nm | MachinedQuartz 的 UV 級主力——一支比色皿同時涵蓋標準 UV-Vis 與深紫外 | 玻璃就夠用的例行純可見光工作 | $$$（MQ 現貨） |
| JGS3 石英 | 260 – 3,500 nm | NIR / IR；染料雷射；加熱的動力學 | 任何 260 nm 以下 | $$$ |
| 光學玻璃（BK7） | 340 – 2,500 nm | 純可見光例行；教學實驗室 | 任何 340 nm 以下的紫外 | $ |
| 聚苯乙烯 / PMMA | ~380 – 800 nm | 一次性可見光；ELISA；OD600 | 紫外、有機溶劑、>60 °C | $（每次使用） |
| 藍寶石 | 150 – 5,500 nm | 高溫/高壓；猛烈化學；磨蝕 | 成本敏感的例行工作 | $$$$$ |
| 氟化鈣（CaF₂） | 130 – 8,000 nm | 深紫外（< 175 nm）；FTIR 耦合 | 水性（微溶於水） | $$$$ |
三張來自我們標準型錄的真實產品照——主力的 10 mm JGS1 比色皿、供密封樣品用的附 PTFE 塞 JGS1 比色皿，以及大容量 / 半微量 / 微量全尺寸的 JGS1 產品家族：
JGS1 標準 10 mm
185 nm 紫外截止 · MQ 預設
JGS1 附 PTFE 塞
密封樣品版本
JGS1 標準家族
大容量 · 半微量 · 微量
第 3 節
石英等級：為何 MachinedQuartz 用 JGS1 與 JGS3
多數比色皿買家看到「石英」就以為是一種材料。中國國家標準（GB/T 系列）其實定義了三種商用等級——JGS1、JGS2、JGS3——各有不同的透射截止與製造工藝。 MachinedQuartz 製造 JGS1 與 JGS3。 我們刻意不做 JGS2。原因是一個實務洞見、不是限制：JGS1 的 185 nm 透射窗口 完全涵蓋 JGS2 的 220 nm 窗口。買 JGS1，就等於拿到 JGS2 的每一種應用、再加上 220 nm 以下的深紫外範圍——一支比色皿、一個價格級距，涵蓋兩個市場。
3.1 三種 GB/T 石英等級
JGS1、JGS2、JGS3 是中國國家標準的命名（GB/T 國家標準），用於光學級熔融石英。這些編號對應的是 羥基（OH）含量、金屬雜質與製造路線 ——每一項都會移動透射窗口。下面我們講 MachinedQuartz 製造的兩種等級（JGS1 與 JGS3），再在 §3.4 解釋為何跳過 JGS2。
3.2 JGS1 —— 合成深紫外石英（MachinedQuartz 預設）
截止
185 nm
OH 含量
約 1,000 ppm
製程
合成（CVD/火焰）
JGS1 是合成深紫外石英，由四氯化矽在火焰或化學氣相製程中分解製成。合成路線帶來極低的金屬雜質含量，以及低至 185 nm 的極高透射。合成石英裡的羥基在近紅外約 2.7 µm 處吸收——JGS1 做紫外到可見光極佳，但不是 2.5 µm 之後乾淨 IR 工作的對的選擇。
為何 JGS1 是 MachinedQuartz 預設： 185 nm 的截止涵蓋你會用到的每一個分析 UV-Vis 波長，包括 JGS2 搆不到的深紫外範圍（220 nm 以下）。260 nm 的核酸定量——JGS1。280 nm 的蛋白質——JGS1。290–320 nm 的防曬——JGS1。要求「合成石英」或「<200 nm 截止」的製藥方法——JGS1。254 nm 的 UV-C 驗證——JGS1。沒有任何一個分析 UV-Vis 應用是 JGS1 做不到的。JGS2 唯一的優勢是價格，而以我們的製造規模，那個差距已經縮小到——我們以多數型錄賣 JGS2 的價格帶出貨 JGS1。
我們的 標準型錄 預設是 JGS1，採用 Standard 80 製法——例行工作的最佳效能組合。
3.3 JGS3 —— IR 優化石英
截止
260 nm
OH 含量
< 5 ppm
製程
乾式真空熔合
JGS3 由真空熔合精製石英、刻意排除羥基製成。乾式製程把 IR 透射截止推到 3,500 nm（相較 JGS2 在約 2,700 nm 的強 OH 吸收），代價是紫外透射只到 260 nm。
何時需要 JGS3： 染料雷射比色皿；2.5 µm 之後有機發色團的 NIR 光譜；比色皿需同時通過可見光與中紅外的 FTIR 耦合測量；JGS1/JGS2 的 OH 基會造成太陽化的高功率紫外應用。我們的 JGS3 NIR 比色皿產品線 涵蓋這些情況。
紫外的取捨： 任何 260 nm 以下在 JGS3 都強烈吸收——別為任何會碰到深紫外的工作訂 JGS3。
3.4 JGS2 適合哪裡——以及 MachinedQuartz 為何不做它
截止
220 nm
OH 含量
約 200 ppm
製程
天然電熔
JGS2 由天然石英晶體電熔製成——你在多數線上比色皿型錄看到的那種便宜、大眾市場的 UV 級。天然原料帶來的微量鋁、鐵雜質，把深紫外透射限制在 220 nm 以上。對最低測量波長在 220 nm 以上的例行 UV-Vis 工作——254 nm 溶離的製藥品管、260/280 nm 的 DNA/RNA、290 nm 的維生素測定——JGS2 行得通。
MachinedQuartz 為何跳過 JGS2： JGS1 的 185 nm 截止 完全涵蓋 JGS2 的 220 nm 範圍。JGS2 能跑的每一個方法，JGS1 也能跑。過去把兩者分開的價差，在我們的製造規模下已縮小到——出貨單一高階等級勝過經營兩條產品線。客戶贏兩次——一支比色皿現在同時應付例行 UV-Vis 與任何未來的深紫外需求，不用拆庫存，也沒有為 200 nm 方法拿錯等級的風險。
如果你目前向別家供應商訂 JGS2、想換過來，規格等效是直接的： MQ JGS1 涵蓋每一個 JGS2 用途 ，並免費給你 185–220 nm 的餘裕。
第 4 節
光學玻璃（BK7）—— 純可見光就夠用時
硼矽酸鹽光學玻璃——最常見是 Schott BK7 或 Pyrex 等效品——涵蓋 340 到 2,500 nm。340 nm 的紫外截止由矽酸鹽能隙決定；在那波長以下，玻璃吸收得跟你在量的樣品一樣強，意味著無用的數據。
量產實驗室的 80% 法則： 80% 的例行分析波長落在 340 nm 以上。比色法（多數金屬錯合物、指示劑染料、食品飲料色度）、可見光範圍的酵素動力學、OD600 細胞密度，以及幾乎所有教學實驗室工作，都落在玻璃窗口內。同光程下玻璃比色皿成本只有石英的三分之一，這就是它們主宰教學與例行品管預算的原因。
玻璃失靈之處： 任何 280 nm 以下的芳香族化合物。多數製藥原料藥。核酸定量。防曬 UV-A/B 工作。任何 80 °C 以上的有機溶劑（膠接玻璃比色皿的膠會失效）。當波長剛好卡在邊界時，用 我們的石英 vs 玻璃參考 裡的決策框架。
第 5 節
聚苯乙烯與 PMMA —— 一次性塑膠比色皿
一次性塑膠比色皿——通常是聚苯乙烯（PS）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，「壓克力」）——走的是量。每次測量成本以分計、整批預先組裝出貨、省掉清洗循環。當你樣品多、波長要求不高、又是乾淨的水性化學時，它們很完美。
兩個限制很重要：
- 波長。 標準聚苯乙烯約在 380 nm 截止；PMMA 稍好、約 350 nm。有些廠商賣「UV 塑膠」、宣稱可透到 220 nm，但批次間變異很差，我們不建議用於任何定量紫外工作。
- 溶劑。 聚苯乙烯會在氯仿、二氯甲烷、丙酮、甲苯與多數芳香族溶劑裡溶解——而且很快。PMMA 稍硬，但仍會在 DMSO、乙腈（長時間暴露）與任何強氧化劑裡失效。 我們的溶劑相容性表 涵蓋完整矩陣。
對的用途： 鹽水緩衝液中的 OD600 細菌培養；405 / 450 / 595 nm 的 ELISA 吸光度；水性試劑套組的例行分光光度測定；破損成本比精度更重要的教學實驗室工作。
錯的用途： 任何 350 nm 以下的紫外測量；任何超過幾分鐘的有機溶劑接觸；任何長於比色皿化學耐受窗口的動力學；任何塑膠自發螢光會干擾你螢光偵測器的工作。
第 6 節
藍寶石 —— 又硬又難的選擇
藍寶石（單晶氧化鋁，Al₂O₃）是例行光譜使用中最硬、化學耐受性最強的光學材料。透射窗口： 150 nm 到 5,500 nm。莫氏硬度： 9 （只有鑽石更硬）。抗壓強度：約 2 GPa。操作溫度：在空氣中超過 1,500 °C。
透射
150 – 5,500 nm
硬度
莫氏 9
最高溫度
約 1,500 °C
透射範圍覆蓋石英所能做的一切，外加中紅外延伸的加分。所以如果藍寶石價格跟石英一樣，每間實驗室都會預設用藍寶石。成本是限制：藍寶石比色皿要 等效石英比色皿的 5–10× 價格，而製造路線（單晶生長、再在極硬材料上做光學拋光）本質上更慢。
藍寶石何時值這個溢價：
- 高壓工作 ——超臨界 CO₂ 萃取比色皿、高壓反應器窗口。石英會裂；藍寶石撐得住。
- 高溫 ——任何 600 °C 以上的連續操作。燒結石英能到 1,200 °C，但過了 800 °C 就失去光學品質；藍寶石維持透明。
- 猛烈化學 ——濃 H₂SO₄、熱 HF、王水、濃 NaOH。藍寶石撐得住。石英會隨時間蝕刻。
- 磨蝕性樣品 ——含礦物顆粒的漿液、拋光循環量測、任何會物理刮擦比色皿窗口的東西。
- 長使用壽命 ——當反覆更換比色皿的人力成本超過藍寶石前期溢價時。
一個實用的中間檔： 在石英本體上裝藍寶石窗口。在光學面上拿到藍寶石的化學與耐熱性，又省下整支藍寶石的成本。我們經常為高溫流通池製作這種配置。
第 7 節
氟化鈣（CaF₂）—— 深紫外與更遠
氟化鈣是 <175 nm 深紫外圈的主力，也是通往中紅外 FTIR 工作的橋梁。透射窗口： 130 nm 到 8,000 nm ——本指南所有實用比色皿材料中最寬的。
兩個應用讓 CaF₂ 無可取代：
- VUV（真空紫外） ——175 nm 以下的測量。連合成 JGS1 石英都在 185 nm 截止。對半導體光刻波長（157 nm F₂ 雷射、193 nm ArF），CaF₂ 是唯一能乾淨透射的光學材料。
- FTIR 與 UV/Vis 耦合 ——當單一比色皿需要同時通過完整 FTIR 中紅外範圍（2.5–8 µm）與可見光/紫外、做跨技術關聯時。藍寶石停在 5.5 µm；石英在 3.5 µm。CaF₂ 還能繼續。
CaF₂ 的限制：它 微溶於水 （20 °C 約 16 mg/L）。連續數週的水性使用，比色皿窗口會起霧、需要重新拋光。多數 CaF₂ 比色皿應用用的是有機溶劑、無水樣品，或短時間的水性接觸。 我們的 CaF₂ 窗口指南 涵蓋 FTIR 配對。
不確定哪種材質適合你的方法？
把你的波長範圍、樣品化學與操作溫度告訴我們——我們會在 24 小時內推薦確切的 MQ SKU 與價格。客製材料與混合窗口組件（藍寶石面 + 石英本體、JGS1 窗口 + 燒結密封）1–2 週出貨。
第 8 節
溶劑相容性矩陣
材質的透射範圍只是決策的一半。另一半是比色皿撐不撐得過與你樣品化學的接觸。下面是光譜實驗室最常出現的十二種溶劑、對六種比色皿材料的實戰相容性矩陣。
| 溶劑 | 石英（JGS1/2/3） | 光學玻璃 | 聚苯乙烯 | PMMA | 藍寶石 | CaF₂ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 水 | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ✓ | ⚠ 緩慢溶解 |
| 甲醇 / 乙醇 | ✓ | ✓ | ⚠ 短暫 OK | ⚠ 短暫 OK | ✓ | ✓ |
| 乙腈 | ✓ | ✓ | ✗ 龜裂 | ⚠ 短暫 OK | ✓ | ✓ |
| DMSO | ✓ | ✓ | ✗ 溶解 | ✗ 溶解 | ✓ | ✓ |
| 氯仿 | ✓ | ⚠ 接縫膠 | ✗ 快速溶解 | ✗ 快速溶解 | ✓ | ✓ |
| 丙酮 | ✓ | ⚠ 接縫膠 | ✗ 溶解 | ✗ 溶解 | ✓ | ✓ |
| 己烷 / 庚烷 | ✓ | ✓ | ⚠ 膨脹 | ✓ | ✓ | ✓ |
| 甲苯 | ✓ | ✓ | ✗ 溶解 | ⚠ 短暫 OK | ✓ | ✓ |
| HF（稀） | ✗ 蝕刻 | ✗ 蝕刻 | ⚠ 短暫 OK | ⚠ 短暫 OK | ✓ | ✗ 反應 |
| 濃 H₂SO₄ | ⚠ 緩慢 | ✗ 侵蝕 | ✗ 碳化 | ✗ 碳化 | ✓ | ⚠ 緩慢 |
| NaOH（1 M、熱） | ⚠ 蝕刻 | ✗ 蝕刻 | ✗ 溶解 | ✗ 溶解 | ✓ | ✗ 反應 |
| 王水 | ✓ | ⚠ 緩慢 | ✗ | ✗ | ✓ | ✗ 反應 |
接觸時間很重要。 「⚠ 短暫 OK」是指短暫測量（幾分鐘）沒問題，但數小時的動力學或過夜存放會讓比色皿劣化。拿不準時，定方法前先拿一支比色皿做 24 小時浸泡測試。
想要更深入、含具體溶解時間與接縫膠相容性（這對 Standard 80 膠接比色皿很重要）的 38 種溶劑矩陣，見我們的 完整比色皿溶劑相容性表.
第 9 節
三層決策樹（波長 → 材質 → 製法 → SKU）
從「我有一個 UV-Vis 方法」走到「我訂這個特定的 MachinedQuartz 料號」，要經過三層分支。下圖把完整的樹畫出來。
怎麼用這棵樹
1
波長分支。 挑出你最低測量波長落入的區間。這決定材質家族——JGS1、JGS2、JGS3、玻璃、塑膠、藍寶石或 CaF₂。
2
化學分支。 在那個材質裡，依樣品化學與溫度選製法。 Standard 80 適合水性；Sintered 80/83 適合溶劑與酸；Molded 83 適合密封高溫工作。
3
幾何分支。 決定光程、樣品體積、窗口數（吸光度 2、螢光 4）與 Z 軸尺寸來匹配你的儀器。對照 我們的分光光度計相容性指南.
第 10 節
製法 × 材質配對
材質是比色皿決策的一半； 製法 是另一半。把對的材質配上對的接合技術，決定了比色皿是撐過你的方法、還是隨時間悄悄漏液、蝕刻或熱裂。
| 材質 + 製法 | 最適合 | 最高溫度 | 避免 |
|---|---|---|---|
| JGS1 + Standard 80（膠接） | 水性例行；ELISA；OD600；成本敏感的 UV-Vis | 約 80 °C | 有機溶劑、酸、熱工作 |
| JGS1 + Sintered 80 | 多數有機溶劑；溫和酸洗 | 約 200 °C | 高溫下的濃鹼 |
| JGS1 + Sintered 80（深紫外級） | 含溶劑的深紫外（<220 nm） | 約 200 °C | 標準 JGS1 Sintered 80 已能應付的例行非深紫外工作 |
| JGS1 + Sintered 83（製藥） | 高清洗循環的製藥紫外 | 約 250 °C | 非受規範的例行工作（殺雞用牛刀） |
| JGS1 + Molded 83 | 密封比色皿；揮發 / 對空氣敏感；高溫動力學 | 約 1,200 °C | 成本敏感的例行 |
| JGS3 + Molded 83 | NIR / IR 工作；染料雷射；乾淨 IR 透射 | 約 1,200 °C | 任何 260 nm 以下的紫外 |
| 藍寶石窗口 + 石英本體 | 高溫流通池；猛烈製程監控 | 約 600 °C | 純以成本為導向的決策 |
結論：如果你下單時只指定「JGS1 石英」，你只做了一半的決定。把製法也指定——Standard 80 與 Sintered 80 的差別，就是一支比色皿撐你的方法好幾年、還是一個月就壞掉的差別。見我們的 製造方法詞彙表 深入了解接合方法。
第 11 節
常見問題
JGS1、JGS2、JGS3 石英差在哪？
JGS1、JGS2、JGS3 是三種中國國家標準的石英等級。JGS1 是合成深紫外石英、185 nm 截止——MachinedQuartz 所有標準 UV-Vis 比色皿的預設，因為它涵蓋每一個分析波長。JGS2 是電熔、220 nm 截止，較便宜但受限；MachinedQuartz 不備貨，因為 JGS1 完全涵蓋它的範圍。JGS3 是乾式熔合、260 nm 紫外截止但 IR 透射延伸到 3,500 nm——用於 JGS1 的 OH 含量會造成干擾的 NIR 與 IR 工作。
UV-Vis 比色皿為何用石英而不是玻璃？
玻璃因矽酸鹽能隙與微量鐵雜質，在 340 nm 以下強烈吸收。任何 340 nm 以下對核酸（260 nm）、蛋白質（280 nm）、芳香族化合物、防曬或製藥原料藥的紫外測量，都需要石英的透明度。340 nm 以上玻璃就沒問題——這就是為何教學實驗室與例行可見光範圍品管為了省成本用玻璃。
塑膠比色皿能用於紫外測量嗎？
標準聚苯乙烯比色皿約在 380 nm 截止，所以無法做真正的紫外工作。有些廠商賣「UV 塑膠」、宣稱可透到 220 nm，但批次間變異差、讀數吵。任何定量紫外測量，石英比色皿才是對的選擇。塑膠比色皿在它對的範圍內很好用——380 nm 以上、破損成本勝過精度的純可見光工作。
藍寶石比色皿值這多出來的成本嗎？
例行 UV-Vis 工作，不值。石英以低 5–10× 的成本涵蓋同樣的波長範圍。藍寶石在三種情況值這個溢價：高壓工作（超臨界 CO₂、壓力容器）、600 °C 以上連續的高溫工作，以及猛烈化學（濃 H₂SO₄、熱 NaOH、HF、王水）。一個實用的中間檔是在石英本體上裝藍寶石窗口——把光學耐受性留在真正需要的地方，又不必為整支藍寶石付錢。
有機溶劑最適合哪種比色皿材質？
石英能應付所有常見有機溶劑——甲醇、乙醇、乙腈、DMSO、氯仿、丙酮、己烷、甲苯——不蝕刻也不溶解。限制在 Standard 80 膠接比色皿的接縫膠，它在長時間接觸氯仿與丙酮後可能溶解。要做持續的有機溶劑工作，用石英上的 Sintered 80 或 Molded 83 製法——完全沒有接縫膠。
我的塑膠比色皿為什麼在 350 nm 以下讀數很吵？
是塑膠本身在那些波長吸收紫外。聚苯乙烯的芳香環發色團在 200 到 280 nm 之間強烈吸收；PMMA 的吸收在 350 nm 以下升高。連「UV 塑膠」比色皿在紫外的透射都批次間不穩。任何 350 nm 以下的測量，換石英比色皿——雜訊來自比色皿材料，不是樣品或儀器。
石英比色皿能測到的最低波長是多少？
MachinedQuartz JGS1 達 185 nm——所有分析 UV-Vis 工作的實用極限。較便宜的 JGS2 等級只到 220 nm。175 nm 以下的波長（半導體光刻所用的真空紫外區），連 JGS1 都無法透射——你需要 CaF₂ 或 LiF 窗口與氮氣吹掃的光路。
同一支比色皿能同時做吸光度與螢光嗎？
只有四窗口比色皿可以——四個側面都光學拋光。標準雙窗口吸光度比色皿只有前後兩面拋光，這代表 90 度的螢光發射光路被擋住。JGS1 或 JGS2 的四窗口石英比色皿讓你在同一樣品上跑兩種測量，這在奈米顆粒與染料化學工作裡是標準做法。
來自比色皿知識庫的相關資源
Recent Comments