光學窗口：石英 vs 藍寶石 vs CaF₂ — 選型指南
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在石英、藍寶石與 CaF₂ 光學窗口之間做選擇， 是一個由波長範圍、壓力額定、化學相容性與成本驅動的決定。石英（185–3,500 nm）以最低成本涵蓋 UV-Vis-NIR；藍寶石（170 nm–5.5 µm）延伸進中紅外、抗壓強度 3×，供高壓工作；CaF₂（130 nm–9 µm）伸進中紅外最深、但機械上較軟、微溶於水。波長是主要的篩選；其他標準再細化選擇。
材料選擇 · 紫外 · 可見光 · 紅外
光學窗口：石英 vs 藍寶石 vs CaF₂ — 選型指南
為 FTIR 光譜、雷射系統、半導體製程觀測窗、真空腔埠與高壓比色皿挑對的光學窗口材料。透射曲線、機械性質、化學耐受、安裝選項，以及決定三種主導材料中哪一種適合你應用的取捨。
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材料類別
130–9000 nm
合併範圍
350+
現貨 SKU
2 件
客製最低訂購
光學窗口是個看似簡單的元件：一塊拋光的透明材料平板，讓光通過、同時把一側與另一側封住。材料的選擇決定哪些波長能通過、窗口能撐多大的壓力或溫度、能容忍哪些化學暴露，以及它如何與周圍硬體接合。選錯材料要花好幾個月重新設計；選對只是料表上的一行規格。
本指南比較實驗室與 OEM 光學窗口的三種主導材料： 熔融石英（185–2500 nm）, 藍寶石（170–5500 nm + 極端機械性質），以及 氟化鈣 CaF₂（130–9000 nm IR 專用）。它們合起來實際上涵蓋了從 130 nm 深紫外到 9 µm 中紅外的整個有用 UV-Visible-IR 範圍。在它們之間的決定歸結為四個問題：什麼波長範圍、什麼機械環境、什麼化學暴露、什麼預算。
誰需要這份指南。 光學儀器 OEM（FTIR、拉曼、UV-Vis、光達）、雷射系統建造者、半導體製程設備製造商（需要觀測窗的 CVD、PVD、蝕刻腔）、真空腔工程師、高壓比色皿設計者，以及為以上任一採購窗口的採購團隊。如果你曾經從別人的料表複製貼上一個光學窗口規格、然後祈禱它能用，這份指南就是給你的。
1. 為何窗口材料重要 — 四個選擇軸
指定光學窗口是一個四軸的選擇。每一軸都能排除一種或多種候選材料。
軸 1：波長範圍
你的應用運作在電磁波譜的哪裡。石英在 2.5 µm 以上截止；藍寶石在 5.5 µm 以上；CaF₂ 在 9 µm 以上。在深紫外端，CaF₂ 達 130 nm；石英達 185 nm；藍寶石達 170 nm。在透射範圍之外，材料就只是不透明。
軸 2：機械環境
窗口兩側的壓差、機械衝擊、振動、溫度衝擊。藍寶石遠遠最堅韌（莫氏 9、僅次於鑽石），在石英會裂的壓力容器應用裡能用。石英機械上普通。CaF₂ 是三者中最脆弱的——軟（莫氏 4）、脆、易因熱衝擊裂。
軸 3：化學暴露
溶劑、酸、鹼、電漿、水氣循環。石英與藍寶石高度惰性（標準的化學實驗室與製程工具材料）。CaF₂ 溶於礦酸、酸性蒸氣，甚至長時間接觸水——對 IR 比色皿，乾燥操作與存放在乾燥器裡是必須的。
軸 4：成本與可得性
數量級的預算：熔融石英是三者中最便宜的（典型 25 mm 窗口約 $10–30）。藍寶石是石英成本的 3–10 倍（單晶生長 + 拋光比非晶石英更難）。CaF₂ 成本與藍寶石相近、有時更便宜，但大直徑較難採購。
最常見的選擇錯誤 是把熔融石英用在需要到 2.5 µm 以上的應用。窗口在室溫對準時看起來能用，然後當 IR 訊號結果被那個本應透明的窗口吸收掉 70% 時就失敗。指定前先把你應用的波長範圍對著材料的透射邊緣驗證。
2. 詳細的透射光譜
熔融石英透射
Type 1 / JGS1 級熔融石英（深紫外合成級）顯示從 185 nm 到 2500 nm 的透射窗口，在多數可見光與 NIR 透射大於 90%。兩端都是銳利截止：185 nm 以下 SiO₂ 晶格吸收接手；2500 nm 以上羥基（OH）吸收帶與 Si-O 晶格振動使材料不透明。JGS2（標準 UV 級）在 220 nm 截止；JGS3（低 OH 的 IR 級）延伸到 ~3500 nm、代價是略損紫外透射。
藍寶石透射
合成單晶藍寶石（Al₂O₃）從 170 nm 到 5500 nm 透射。5.5 µm 以上 Al-O 晶格振動（多聲子吸收）使材料迅速不透明；透射從 5 µm 的 80% 降到 6 µm 的不到 10%。170 nm 的深紫外截止比石英好，對準分子雷射應用（193 nm ArF）有用。在可見光-NIR 範圍藍寶石的透射與熔融石英相當。
CaF₂ 透射
氟化鈣單晶三者中透射最寬：從真空紫外的 130 nm 到中紅外的 9000 nm。130 nm 的深紫外截止讓 CaF₂ 成為準分子雷射光學（193 nm ArF 雷射）與同步輻射光束線事實上的選擇。9 µm 的 IR 透射邊緣涵蓋 FTIR 光譜整個指紋區，讓 CaF₂ 成為 FTIR 樣品比色皿與 ATR 晶體的標準窗口材料。
抗反射（AR）鍍膜 可施加在三種材料上，把透射從典型未鍍膜的 92% 提升到設計波長下的 99%+。AR 鍍膜是波長專屬的（單線、V 形鍍膜、寬頻，或 NIR/IR 寬頻）。訂購 AR 鍍膜窗口時指定工作波長；多數非雷射工作未鍍膜就好。
3. 熔融石英窗口 — 主力
熔融石英（合成非晶 SiO₂）是多數實驗室與工業應用的預設光學窗口材料。寬廣的 UV-Vis-NIR 透射、優異的化學耐受、低熱膨脹、適中的成本，以及從 1 mm 到 200+ mm 直徑都容易取得，讓它成為任何 2.5 µm 以下窗口應用首先考慮的材料。
等級
- JGS1（Type 1 合成）： 深紫外級、透射從 185 nm。最高純度；最低金屬雜質。是紫外雷射光學、深紫外光譜窗口與準分子相鄰應用的標準。MachinedQuartz 平板與圓片預設用這個等級（「Type 1 Material 185-2500 nm」）。
- JGS2（Type 2 熔融石英）： 標準 UV-Vis 級；220 nm 截止。可接受用於 UV-Vis 分光光度計窗口與可見光應用；不適合深紫外。
- JGS3（Type 3，低 OH 的 IR 級）： 靠移除羥基雜質把 NIR 透射延伸到 ~3500 nm；代價是略損紫外透射。用於延伸 NIR 的應用與雷射焊接光學。
優點
- 從 185 nm（JGS1）起的紫外透明——幾乎完整涵蓋 UV-Vis-NIR
- 對所有常見溶劑、稀酸與鹼化學惰性
- 低熱膨脹（0.55 × 10⁻⁶ /K）——在寬溫度範圍穩定、優異的熱衝擊耐受
- 工作溫度連續達 1100 °C、短期 1200 °C
- 相對藍寶石與 CaF₂ 便宜（現貨幾何典型 25 mm 窗口約 $10–30）
- 標準加工範圍內任何幾何都可供應、不收模具費
限制
- 透射在 2.5 µm 截止——不適合中紅外應用
- 硬度低於藍寶石（莫氏 5.5–6.5）——清洗時較易刮傷
- 脆——耐衝擊普通；安裝時防止尖銳撞擊
- 溶於 HF——不要用在含氫氟酸或氟化物電漿的環境
化學與材料細節見我們的 紫外截止指南 and 製造方法指南.
石英規格範例
標準拋光紫外平板
平整 · 透明 JGS1
毛面霧面 / 擴散圓片
研磨背面 · 均勻擴散
篩孔篩孔 / 穿孔
圖案化通孔
階梯溝槽 / 階梯片
客製非平面幾何
4. 藍寶石窗口 — 機械專家
合成單晶藍寶石（Al₂O₃，以柴可拉斯基、維諾伊、EFG 或 HEM 法生長）在窗口必須撐過惡劣機械環境時是對的選擇：高壓、機械衝擊、磨蝕流、惡劣電漿，或極端溫度。藍寶石是商用中僅次於鑽石第二硬的材料、對幾乎所有東西本質上惰性。
優點
- 硬度莫氏 9——正常操作中實際上防刮
- 抗壓強度約 2 GPa——撐得過容器觀測窗多巴的壓差
- 寬透射範圍 170–5500 nm——涵蓋紫外到 5.5 µm 的中紅外
- 高導熱係數（40 W/m·K，相較石英的 1.4）——更善於把吸收的雷射功率散熱
- 工作溫度在惰性氣氛中達 1500–1800 °C、空氣中 800 °C
- 對多數酸、鹼與電漿惰性；只在高溫下被熱磷酸、熔融鹼與 HF 侵蝕
- 雙折射在 c 軸很小但非零——對偏振敏感的應用指定「c-cut」或「0° 切」
限制
- 同尺寸熔融石英成本的 3–10 倍——單晶生長很貴
- 中紅外在 5.5 µm 截止——不適合超過 5.5 µm 的 FTIR 指紋區工作
- 雙折射造成隨偏振而變的透射——對偏振雷射要緊、對非同調光源較不要緊
- 比石英難製造——研磨與拋光較慢；複雜幾何更貴
- 不建議用於 200 °C 以上的 HF 或氟化物電漿環境
標準藍寶石規格
多數型錄藍寶石窗口是 Ø 1.5 mm 到 Ø 100 mm 的圓片、厚度 0.2–5 mm。客製矩形平板可供應、厚度 0.5–10 mm。晶體取向預設是 c 軸垂直於窗口面（0° 取向）；其他取向可依特定偏振需求供應。
5. 氟化鈣（CaF₂）窗口 — 紅外專家
氟化鈣單晶是中紅外的專用窗口材料。它 130–9000 nm 的透射範圍是任何常見光學材料中最寬的——是指紋區（5–9 µm）FTIR 工作、193 nm 與 157 nm 準分子雷射光學，以及深紫外與紅外合併應用唯一實用的替代。
優點
- 透射 130–9000 nm——三者中最寬；涵蓋真空紫外到中紅外
- 低折射率（可見光 n ≈ 1.40）——三者中菲涅耳反射最低（未鍍膜每面約 3%）
- 不溶於多數有機溶劑
- FTIR 樣品比色皿、ATR 晶體、ArF 準分子雷射窗口的標準
限制（這是脆弱的那個）
- 軟——莫氏 4、清洗時易刮。只用軟的拭鏡紙或麂皮；絕不用紙巾或粗糙的擦拭
- 吸濕——長時間暴露於大氣水氣會劣化；潮濕環境下表面數月內起霧。存放在乾燥器或乾燥 N₂ 櫃
- 溶於礦酸與鹼，在低 pH 下連自來水都部分溶解
- 對熱衝擊敏感——在 > 50 °C/min 的突然溫度變化下裂。需要緩慢升降
- 在某些取向有雙折射——非偏振應用指定（111）切
- 較大直徑（Ø > 50 mm）因晶體生長限制變得很貴
CaF₂ 是三者中最費心操作的。 許多「FTIR 窗口壞了」的抱怨追根究柢是：把窗口放在實驗室空氣裡好幾週（水氣起霧）、清洗時用紙巾（刮傷），或把熱樣品直接放在冷窗口上（熱衝擊裂）。對高通量實驗室，編列窗口更換預算；對低通量精密工作，對的 SOP 讓 CaF₂ 窗口用好幾年。
6. 直接性質比較 — 什麼適合哪裡
下表把性質維度對應到勝出的材料。「最佳」指在這一軸上完勝的材料；當某一軸是決定性的限制時，就照此挑選。
| 選擇軸 | 最佳 | 可接受 | 避免 |
|---|---|---|---|
| 深紫外（130–180 nm）透射 | CaF₂ | 藍寶石（170+ nm） | 石英 |
| UV-Vis（200–700 nm）透射 | 石英（便宜） | 藍寶石 | CaF₂（殺雞用牛刀） |
| NIR（1–2.5 µm）透射 | 石英（JGS3 最佳） | 藍寶石 | — |
| 中紅外（2.5–5 µm） | 藍寶石 | CaF₂ | 石英（不透明） |
| 中紅外（5–9 µm 指紋） | CaF₂ | — | 石英、藍寶石（不透明） |
| 高壓（窗口兩側 > 10 bar） | 藍寶石 | — | 石英、CaF₂（破裂風險） |
| 機械衝擊 / 震動 | 藍寶石 | — | CaF₂（非常脆弱） |
| 成本敏感的量訂 | 石英 | — | — |
| HF / 氟化物電漿暴露 | 藍寶石（冷時） | CaF₂ | 石英（HF 會溶它） |
| 吸濕環境 | 石英 | 藍寶石 | CaF₂（數月內起霧） |
| FTIR / ATR 晶體 | CaF₂ | （特殊：> 9 µm 用 ZnSe、Ge） | 石英、藍寶石 |
| 紫外雷射光學（193 nm ArF） | CaF₂ | JGS1 石英 | JGS2 石英 |
7. 平板 vs 圓片 vs 客製幾何
光學業界把規格標準化為三種形式。每一種配不同的安裝硬體與應用。
圓片（主導規格）
直徑 Ø 1.5 mm 到 200 mm；厚度 0.2 到 10 mm。圓片配標準光學座（一吋、半吋、mm 級精密座）、O 形環溝槽、固定環組件與螺紋筒窗口。是雷射系統、FTIR 樣品比色皿窗口、真空腔觀測窗與所有一般光譜窗口的預設。
方形 / 矩形平板
常見尺寸 10 × 10 mm 到 100 × 100 mm；厚度 0.5 到 5 mm。平板用於：機架式光學濾片、客製座槽、分光鏡基板，以及圓窗無法有效拼接的應用。MachinedQuartz 的石英平板系列從 1 × 1 mm（超微型）起、到 100 mm、依需求更大。
客製幾何
標準規格之外：供雷射腔的斜邊窗口、抑制條紋的楔形窗口、供偏振雷射光學的布魯斯特角窗口、供穿線的鑽孔窗口、供 kovar 接合腔埠的研磨邊可密封窗口。只要設計符合我們標準加工範圍，全都可依需求供應、不收模具費。
抑制條紋的楔形窗口。 在同調雷射光束路徑中的平行平面窗口會形成標準具——前後表面干涉、產生條紋。楔形窗口（前後面加工成 1°-3° 不平行）打破標準具、消除條紋。雷射腔應用訂購時指定楔角。
客製幾何範例
圓片 / 平板客製尺寸
Ø 2 到 100+ mm 範圍
鑽孔通孔鑽孔
線材 / 感測器穿通
曲面曲面 / 球面
透鏡基板 / 窗口罩
有現貨現貨平板
0.2 到 5 mm 厚度
8. 安裝、密封與表面規格
安裝方法
- 螺紋固定環： 雷射光學與儀器觀測窗的標準方法。窗口坐在凹槽裡；螺紋環壓向 O 形環或橡膠墊圈。允許快速更換；窗口上機械應力最小。
- O 形環面密封： 供真空與壓力應用。窗口面壓向 Viton、EPDM 或 PTFE O 形環；螺栓均勻壓緊。指定額定壓力來選窗口厚度（> 10 bar 需要藍寶石）。
- 環氧接合： 供永久安裝。光學級環氧（Norland 61、EPO-TEK 301）把窗口接到金屬法蘭。固化的組件氣密到 ~10⁻⁶ mbar；真空工作低出氣。
- 玻璃對金屬封（Kovar 接合）： 供高真空（< 10⁻⁶ mbar）與高溫應用。石英或藍寶石透過直接接合或中介焊料玻璃熔到 Kovar（或其他匹配熱膨脹係數的合金）法蘭。特殊製造。
- 銦 / 金封： 供超高真空（< 10⁻⁹ mbar），如研究真空系統與同步輻射光束線。軟金屬密封環；窗口面在密封表面必須光學拋光且原子級平整。
你應該指定的表面規格
| 規格 | 例行 | 精密 | 雷射級 |
|---|---|---|---|
| 表面平整度 | λ/2（310 nm） | λ/4（155 nm） | λ/10（60 nm） |
| 表面品質（刮痕-麻點） | 60-40 | 40-20 | 20-10 或 10-5 |
| 平行度 | < 5 角分 | < 1 角分 | < 10 角秒 |
| 表面粗糙度 Ra | < 5 nm | < 2 nm | < 0.5 nm |
| AR 鍍膜 | 通常未鍍膜 | 寬頻 AR | 設計波長的 V 形鍍膜或雙頻 AR |
工業 / 製程 / 非雷射工作指定「例行」。實驗室光譜儀與多數雷射系統指定「精密」。只在雷射功率密度高到需要時才用「雷射級」（通常 > 10 W/cm² CW 或短脈衝高重複率）。更嚴的規格成本更高、交期更長；不要過度規格。
9. 應用範例
FTIR 樣品比色皿（CaF₂）
5–9 µm 指紋區的 FTIR 光譜需要 CaF₂ 窗口。標準 FTIR 樣品比色皿構造：兩片 CaF₂ 窗口由校正過的 PTFE 或鉛間隔片（光程 0.025 到 0.5 mm）隔開、夾在不鏽鋼座裡。CaF₂ 窗口必須極小心操作——乾燥環境、只用軟拭布清洗、使用間存放在乾燥器裡。比色皿構造細節見我們的 可拆卸比色皿指南 。
準分子雷射光學（CaF₂ 或 JGS1 石英）
193 nm ArF 與 248 nm KrF 準分子雷射系統用 CaF₂ 做最苛刻的光學（解理窗口、光束整形板）、用 JGS1 熔融石英做較不關鍵的元件。深紫外透射與抗雷射誘發損傷是決定性的限制；雷射腔元件典型的表面品質是刮痕-麻點 10-5。
製程觀測窗（藍寶石）
CVD 腔、PVD 系統、半導體蝕刻工具與高壓反應器用藍寶石觀測窗，取其機械堅固、抗電漿與光學清晰的結合。典型規格：Ø 25–100 mm 藍寶石圓片、為壓力額定厚度 5–10 mm，透過金屬對玻璃封或 Viton O 形環裝在 Conflat（CF）法蘭裡。
真空腔觀測窗（石英或藍寶石）
超高真空（10⁻⁹ 到 10⁻¹¹ mbar）真空系統用石英或藍寶石窗口。石英較便宜、對非加壓觀測足夠；藍寶石供有壓差或暴露於電漿的窗口。兩種材料都接合到 Kovar 或鉬玻璃法蘭；Conflat 安裝的觀測窗已商業標準化。
雷射腔端鏡（藍寶石基板）
高功率雷射系統（Nd:YAG、Ti:Sapphire）用藍寶石基板做輸出耦合鏡與後鏡，因為藍寶石的高導熱（把吸收的雷射功率散熱）與機械耐久。每面鍍上適當的介電質疊層。
紫外固化系統（JGS1 石英）
供黏著劑、塗層與 3D 列印樹脂的深紫外（200–300 nm）固化系統，在燈罩裡用 JGS1 石英窗口。成本敏感的應用；石英是比藍寶石或 CaF₂ 更明顯的選擇。
高溫計窗口（藍寶石或石英）
觀測高溫製程（鋼鐵廠、玻璃爐、半導體 RTP 腔）的工業高溫計，最高溫應用用藍寶石、中溫工作用石英。為高溫計波長（通常 0.9–1.6 µm）指定 NIR 寬頻 AR 鍍膜。
10. 決策矩陣 — 應用對材料
| 應用 | 建議 | 替代 | 備註 |
|---|---|---|---|
| UV-Vis 分光光度計窗口 | JGS1 熔融石英 | 藍寶石 | 石英是通用預設；只有機械環境要求時才用藍寶石 |
| FTIR 樣品比色皿窗口 | CaF₂ | ZnSe（5-15 µm 延伸） | CaF₂ 是 1-9 µm 的標準；ZnSe 供 5-15 µm 或耐濕替代 |
| 193 nm ArF 準分子雷射光學 | CaF₂ | JGS1 熔融石英 | CaF₂ 給最高功率密度；JGS1 給預算受限的替代 |
| 真空腔觀測窗（超高真空、無壓力） | JGS1 熔融石英 | 藍寶石 | 石英配 Kovar；較便宜、只觀測就足夠 |
| 高壓比色皿觀測窗（> 10 bar） | 藍寶石 | 石英、CaF₂ | 藍寶石是唯一有足夠抗壓強度的材料 |
| 電漿腔觀測窗 | 藍寶石 | 石英（溫和電漿） | 藍寶石抗氟與氯電漿；石英在氟電漿中侵蝕 |
| 製程高溫計窗口（高溫） | 藍寶石 | JGS1 熔融石英 | 藍寶石供 > 1000 °C 的爐溫；石英供中溫 |
| 紫外固化燈罩 | JGS1 熔融石英 | CaF₂（殺雞用牛刀） | 成本要緊；JGS1 涵蓋 200–300 nm 紫外固化帶 |
| 拉曼光譜探頭窗口 | JGS2 熔融石英 | 藍寶石 | 石英供可見光拉曼；探頭接觸惡劣環境則用藍寶石 |
| 望遠鏡改正板 | JGS1/JGS2 熔融石英 | BK7（較便宜） | 石英供低熱膨脹；BK7 供成本敏感的業餘工作 |
| 高功率雷射輸出耦合鏡基板 | 藍寶石 | JGS1 熔融石英 | 藍寶石的導熱把吸收的功率散掉 |
| 光纖穿通窗口 | JGS1 熔融石英 | 藍寶石 | 石英匹配常見光纖外被材料的熱膨脹係數 |
11. MachinedQuartz 型錄系列
MachinedQuartz 以三種材料製造窗口、橫跨數百個現貨 SKU。標準範圍的設計可客製幾何、不收模具費；最低訂購 2 件。
| 類別 | SKU 數 | 標準範圍 | 瀏覽 |
|---|---|---|---|
| 熔融石英平板（方形） | 184 | 1 × 1 mm 到 100 × 100 mm；厚度 0.2–3 mm；預設 JGS1 | 石英平板 |
| 熔融石英圓片（圓形） | 106 | Ø 2 mm 到 100 mm；厚度 0.5–5 mm；預設 JGS1 | 石英圓片 |
| 藍寶石薄片 / 圓片 | 100 | Ø 1.5 mm 到 100 mm；厚度 0.2–5 mm；預設 c 軸切 | 藍寶石系列 |
| 氟化鈣（CaF₂）窗口 | 61 | Ø 6 mm 到 50 mm；厚度 0.6–3 mm；預設（111）切 | CaF₂ 窗口 |
客製製造選項
- 楔形窗口（1–5 角分楔角，供抑制條紋）
- 供偏振雷射光學的布魯斯特角窗口
- 供密封應用的斜邊或研磨邊
- 鑽孔窗口（供線材、氣體進給、感測器穿通的通孔）
- AR 鍍膜（V 形單線鍍膜、寬頻 UV/Vis/NIR/IR）
- 供擴散應用的研磨 / 霧面背面
- 特定晶體取向（藍寶石 c 切、a 切、r 切；CaF₂（111）或（100））
瀏覽型錄
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12. 常見問題
我能用熔融石英窗口做 FTIR 工作嗎？
不行，指紋區不行。熔融石英透射到約 2.5 微米；FTIR 指紋區從 5 到 9 微米、石英在這裡基本上不透明。FTIR 樣品比色皿、ATR 晶體與任何 2.5 微米以上的中紅外光學工作，用 CaF2。9 微米以上的 FTIR 工作，ZnSe 或 Ge 是標準替代。
JGS1、JGS2、JGS3 熔融石英差在哪？
JGS1 是合成高純度深紫外級；從 185 nm 透射；金屬雜質最低；用於紫外雷射光學與深紫外應用。JGS2 是標準 UV-Vis 級；220 nm 截止；比 JGS1 便宜；可見光窗口的預設。JGS3 是低 OH 級、NIR 透射延伸到約 3500 nm；代價是略損紫外透射；用於雷射焊接光學與延伸 NIR 的應用。本頁的光學窗口，MachinedQuartz 預設用 JGS1（Type 1 Material）。
為何藍寶石比熔融石英貴這麼多？
單晶生長。合成藍寶石是由熔融的 Al2O3 以柴可拉斯基、維諾伊、EFG 或 HEM 法、在超過 2000 攝氏度、用昂貴的銥或鉬坩堝生長。每根晶棒要花數天到數週生長。熔融石英是非晶的，由熔化天然石英砂或從氣相化學沉積 SiO2 製成；每公斤快得多、便宜得多。單晶生長成本是藍寶石固有的；預期每片窗口成本是等效熔融石英的 3 到 10 倍。
CaF2 操作安全嗎？
CaF2 在固體形式下無毒。危害是脆弱、不是毒性。CaF2 吸濕（暴露於水氣數月到數年會劣化）、軟（莫氏 4——易刮）、對熱衝擊敏感（在每分鐘超過 50 度的突然溫度變化下裂），且微溶於礦酸。用棉手套或指套操作；只用軟拭鏡紙或麂皮清洗；存放在乾燥器裡。操作得當，CaF2 窗口用好幾年；操作不當，用幾週。
我的光學窗口需要抗反射（AR）鍍膜嗎？
多數應用不用。未鍍膜的石英、藍寶石與 CaF2 窗口透射約 92%（8% 損失於兩面的菲涅耳反射）。對每個百分比都要緊的雷射光學，單線 V 形鍍膜 AR 把設計波長下的透射推到 99% 或更高。對寬頻應用，多層寬頻 AR 鍍膜在 200 到 1000 nm 範圍給 95 到 98%。訂購 AR 鍍膜窗口時指定工作波長；工業與多數實驗室應用預設未鍍膜。
我該為窗口指定什麼表面規格？
例行工業工作：表面平整度 λ/2、刮痕-麻點 60-40、平行度小於 5 角分。實驗室光譜儀與多數雷射系統：λ/4 平整度、刮痕-麻點 40-20、平行度小於 1 角分。高功率密度的雷射級光學：λ/10 平整度、刮痕-麻點 20-10 或 10-5、平行度小於 10 角秒。指定你實際需要的；更嚴的公差成本更高、卻不帶來好處。
我能在含 HF 的環境用藍寶石窗口嗎？
冷 HF：可以，藍寶石本質上惰性。熱 HF（約 200 攝氏度以上）或熱磷酸：藍寶石緩慢被侵蝕。氟電漿：藍寶石耐受。相較之下熔融石英在任何溫度都被 HF 迅速溶解，所以石英對 HF 環境是錯的。CaF2 是三者中最耐氟的（畢竟它就是氟化鈣），但 CaF2 的其他限制通常讓它不適合腔室觀測窗工作。
什麼是楔形窗口、我什麼時候需要？
楔形窗口的兩個光學面以不平行角度（通常 1 到 5 角分楔角）研磨。楔角打破平行平面窗口在同調雷射光束中形成的標準具效應（前後表面反射干涉、在光束輪廓產生條紋、在光譜量測產生雜訊）。對非同調光或波長調變系統，平行窗口沒問題。對單頻連續波雷射工作、窄線寬雷射與任何高精度干涉工作，指定楔形窗口。
MachinedQuartz 自家做 AR 鍍膜嗎？
我們把 AR 鍍膜外包給合格的真空沉積夥伴。我們接受客戶指定的鍍膜設計（例如「633 nm V 形鍍膜、R 小於 0.5%」、「寬頻 AR 400-700 nm、R 平均小於 2%」），向夥伴採購鍍膜，再出貨完成的 AR 鍍膜窗口。AR 鍍膜零件交期 25 到 35 個工作天，相較未鍍膜的 7 到 14 天。
我要怎麼清洗藍寶石或 CaF2 窗口？
藍寶石堅固。先用壓縮空氣除塵；再在無棉絮拭布（拭鏡級拭布、非 Kimwipe）上滴一滴丙酮或異丙醇；朝一個方向擦（不要搓）。頑固污染，用稀肥皂水沖、再 IPA。CaF2 脆弱。先用壓縮空氣除塵；再在麂皮或拭鏡紙上滴一滴乾甲醇；朝一個方向輕擦。絕不單用水（CaF2 微溶）；絕不搓；清洗後立刻存放在乾燥器裡。兩種材料指紋都是真正的問題——戴棉手套。
13. 免責聲明與註記
材料規格 本頁上的是商用級單晶藍寶石與 CaF₂、以及合成熔融石英（JGS1 / JGS2 / JGS3）的典型值。具體材料性質取決於供應商、生長方法與特定批次。決定性的規格，參見每次出貨隨附的分析證書。
應用建議 是基於典型光學工程實務的一般指引。特定應用可能有更進一步約束選擇的要求（雷射誘發損傷閾值、真空相容性認證、生物相容性、法規遵循）。下單前對著你應用的完整規格驗證。
抗反射鍍膜 外包給真空沉積夥伴。鍍膜性能規格來自鍍膜廠商的證書；MachinedQuartz 整合並出貨鍍膜窗口、但不自家沉積鍍膜。
商標聲明。 Norland 61 與 EPO-TEK 301 是各自擁有者的商標。對特定競品（遠紅外用 ZnSe、Ge）的引用僅為技術比較。
資訊時效： 最後審閱 2026 年 5 月。材料可得性與現貨 SKU 範圍可能改變。
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