高壓、高溫與雷射應用用藍寶石窗片
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藍寶石光學窗片是 一種 單晶 Al₂O₃ 窗片，有出色的機械強度（抗壓強度 2,000 MPa vs 石英 1,100 MPa）、寬透射範圍（170 nm 到 5.5 µm）與化學惰性——高壓比色皿（最高 2,000 bar）、100 W/cm² 以上的雷射光學、到 1,500 °C 的高溫流通池，以及石英、CaF₂ 與 ZnSe 都會失敗的嚴苛化學製程窗片的標準選擇。
單晶 Al₂O₃ · 高壓 · 高溫 · 雷射
高壓、高溫與雷射應用用藍寶石窗片
當熔融石英撐不過環境時，單晶藍寶石是對的窗片材質。Mohs 9 硬度、~2 GPa 抗壓強度、170 nm 到 5500 nm 透射、到 1500 °C 的工作溫度，且除熱磷酸外對幾乎一切惰性。本指南涵蓋晶體取向、機械極限、CVD/PVD 觀察窗、高壓比色皿、Ti:Sapphire 與 Nd:YAG 雷射光學、紅外圓頂的應用範例，以及 MachinedQuartz 為 OEM 夥伴例行製造的客製幾何。
170–5500 nm
透射範圍
Mohs 9
硬度
2 GPa
抗壓強度
2 件
客製起訂量
單晶藍寶石是我們例行供應作為光學窗片的三種材料之一；另外兩種是熔融石英與氟化鈣（涵蓋在我們更廣的 光學窗片選型指南裡）。讓藍寶石值得相對石英 3–10x 溢價的，是沒有其他常見光學材料能匹敵的特定性質組合：硬度僅次於鑽石、2 GPa 抗壓強度、從深紫外 170 nm 到中紅外 5.5 µm 的透射、惰性氣氛中最高 1500 °C 的工作溫度，以及對多數酸與製程電漿的惰性。
本指南是我們更廣的窗片比較的深入探討夥伴篇。如果你的應用需要一個撐過惡劣機械環境（高壓、機械衝擊、磨蝕性流動）、推進到石英做不到的中紅外、不產生熱透鏡就把被吸收的雷射功率散掉，或在空氣中 800 °C 以上運作的窗片，藍寶石很可能是對的材質。100-SKU 的 MachinedQuartz 藍寶石系列涵蓋從 Ø 1.5 mm 到 Ø 100 mm 的現貨尺寸；客製幾何、晶體取向與 AR 鍍膜都是例行。
MachinedQuartz 想先讓你知道的。 我們例行從 2 件做客製藍寶石窗片——你不需要 100 件的承諾就能拿到客製直徑、客製厚度或楔形幾何。型錄涵蓋標準現貨格式；客製是 OEM 工作的預設，唯一的附加是工程審查（免費）與生產交期（標準加工範圍內多數客製幾何 12–25 個工作日）。寄來草圖與數量；我們一個工作日內回覆。
1. 為何藍寶石——四個突出的性質
藍寶石是單晶氧化鋁（Al₂O₃），由 Czochralski、Verneuil、EFG（邊緣界定薄膜餵料生長）或 HEM（熱交換器法）製程在 2000 °C 以上的溫度合成生長。產出的晶錠被切片、研磨、拋光成窗片、透鏡、基板與棒。四個性質把藍寶石與非晶熔融石英及其他透明材料區分開。
1. 機械硬度（Mohs 9，僅次於鑽石）
藍寶石是最硬的商業材料之一。維氏硬度 1900 HV（vs 熔融石英的 ~600）。實務上這意味著藍寶石窗片在例行處理中基本上防刮、撐過會蝕刻或點蝕石英的磨蝕性製程流動、耐受激烈的清潔規程（酸浸、超音波、機械擦拭）而無表面降解。電漿蝕刻腔的觀察窗、噴砂環境，或任何機械磨損是真正顧慮之處，藍寶石是唯一選擇。
2. 抗壓強度 ~ 2 GPa
藍寶石的抗壓強度約是熔融石英的兩倍。在壓力容器觀察窗裡，這直接轉化為安全操作壓力：25 mm 直徑、5 mm 厚的藍寶石窗片承受 200+ bar 的壓差而無斷裂風險；同樣幾何的熔融石英在約 20 bar 失敗。油氣井下壓力比色皿、超臨界 CO₂ 反應器、水熱合成與高壓光譜，藍寶石是實用的材質。
3. 高導熱（40 W/m·K）
藍寶石導熱比熔融石英（1.4 W/m·K）好約 28x。對雷射光學，當窗片吸收一小部分雷射功率時這很重要：熱散到周圍的座、而不是在窗片裡累積造成熱透鏡或斷裂。高功率 Nd:YAG 與 Ti:Sapphire 系統裡的藍寶石輸出耦合器用這個性質應付 50+ W 的平均雷射功率。
4. 寬透射窗口（170–5500 nm）
藍寶石從深紫外 170 nm（比熔融石英的 185 nm 好）透射過可見光、進中紅外到 5.5 µm（熔融石英在 2.5 µm 截止之處）。紫外與中紅外透射在單一材料裡的組合很罕見；CaF₂ 兩個方向都更遠、但缺乏藍寶石的機械性質。橫跨紫外與紅外的應用（偏振高溫計、雙頻感測器、寬頻製程監測器），藍寶石常是唯一的單一材料解法。
藍寶石「不」適合什麼。 如果你的應用是適中壓力與溫度下純可見光，成本 1/3 到 1/10 的熔融石英是對的選擇。如果你的應用需要 170 nm 以下的深紫外或 5.5 µm 以上的中紅外，CaF₂ 是對的選擇。藍寶石的溢價只在機械、熱或寬光譜組合是限制因素時才合理。
2. 藍寶石基礎——生長方法與等級
「合成藍寶石」涵蓋四種主要生長方法產出的單晶 Al₂O₃。每種方法產出缺陷密度、光學清晰度與成本略不同的材料。對光學窗片應用，四種都可接受；差異主要對雷射級與基板級工作要緊。
生長方法
| 方法 | 晶錠尺寸 | 光學品質 | 成本 | 最適合 |
|---|---|---|---|---|
| Czochralski（CZ） | 最高 Ø 200 mm | 優異、低缺陷 | $$$$ | 雷射級、HEMT 基板 |
| 熱交換器（HEM） | 最高 340 mm 立方 | 優異、大面積 | $$$ | 大窗片、紅外圓頂 |
| Verneuil（焰熔） | 最高 Ø 50 mm | 良好、有些內含物 | $$ | 例行光學窗片、珠寶 |
| EFG（邊緣界定） | 成形（棒、管、帶） | 良好 | $$ | 直接生長的棒、管、帶 |
對光學窗片，MachinedQuartz 從 CZ 與 HEM 生長的晶錠採購；產出的窗片在光學顯微可見的層級基本上無缺陷。表面光潔度比內部光學清晰度更重要的成本敏感應用，有時用 Verneuil 材料替代。
等級
- 光學級： 窗片的標準；跨 170–5500 nm 透明、無可見內含物；預設規格
- 雷射級： 更嚴的光學規格（較低散射、較低吸收係數）；用於被吸收功率與腔內散射要緊的雷射腔光學；比光學級約溢價 50%
- 基板級： 晶體磊晶工作（LED、HEMT）的特定取向與表面光潔度；較厚（通常 0.43 mm 或 0.65 mm）、拋光到原子級平整；與光學窗片不是同一個產品
3. 晶體取向——c-cut、a-cut、r-cut
藍寶石是三方單晶材料。c 軸是獨特的高對稱軸；標準窗片取向由這個軸與拋光窗片面之間的角度界定。95% 的光學窗片應用，c-cut（c 軸垂直於面）是對的選擇、也是我們預設出貨的。
c-cut（0001 或「c 面」）— 預設
c 軸垂直於窗片面。在正向入射，窗片實質上各向同性——無雙折射、無偏振旋轉、無走離。用於：標準光學窗片、觀察窗、壓力比色皿、雷射泵浦窗、紅外圓頂。 對非偏振光學窗片，c-cut 在正向入射表現為實質各向同性、是整個光學業界的慣例預設。
a-cut（11−20 或「a 面」）
c 軸平行於窗片面。窗片在正向入射雙折射：入射光分成折射率不同的尋常光與非尋常光（588 nm 時 1.768 vs 1.760）。用於：偏振器、波片、對偏振敏感的光學元件、晶軸參考標準。只在雙折射是想要的效果時指定。
r-cut（1−102 或「r 面」）
c 軸與窗片面成 57.6°。磊晶晶體生長的標準基板：GaN 基 LED、HEMT 與高頻功率電晶體。表面製備（原子級平整拋光、更嚴的尺寸公差）與光學窗片不同；通常是另一個產品家族。OEM 基板訂單可依需求提供。
如果你的應用對取向敏感 （偏振雷射腔、波片、對偏振敏感的量測、晶體磊晶基板），報價時告訴我們。取向控制的材料是從與標準光學級藍寶石不同的供應鏈採購、需要明確指定。對例行光學窗片應用（多數觀察窗、壓力比色皿、紅外圓頂），取向通常不是限制因素。
4. 機械性質——硬度的故事
藍寶石相對熔融石英的機械優勢，就是讓它對惡劣環境應用值得成本溢價的原因。
硬度
- Mohs 尺： 9（vs 熔融石英 5.5–6.5、BK7 為 6、鑽石為 10）
- 維氏： 1900 HV（vs 石英 600）
- 努氏： 1370（vs 石英 540）
實務上，藍寶石窗片撐過會刮傷熔融石英的例行機械接觸——鑷子、鏡頭清潔棉棒、組裝時工具不小心碰到。磨蝕性製程流動內的觀察窗（噴砂設備、漿料泵觀察、摩擦學測試），藍寶石的硬度是實務要求。
載荷下的強度
- 抗壓強度： 平行 c 軸 ~2 GPa；垂直 ~3 GPa
- 撓曲（破裂模數）： 350–500 MPa，依取向與表面光潔度
- 抗拉強度： 350–700 MPa（類似工程陶瓷）
- 楊氏模數： 345 GPa（vs 石英 73、BK7 81）
壓力容器選尺寸
壓力容器裡的圓形藍寶石窗片，安全壓力公式（安全係數 4）約為：
P_safe (bar) ≈ 1100 × (t / D)²
其中 t 是窗片厚度（mm）、D 是無支撐直徑（淨孔徑，mm）。範例：25 mm 孔徑、5 mm 厚的窗片安全到 44 bar；同孔徑、10 mm 厚安全到 176 bar。200 bar 及以上，雙窗構造（兩片較薄的窗片以充油室隔開）是標準做法。 壓力額定觀察窗，永遠以 4× 安全係數設計、並對樣品做破壞性的證壓測試。
客製壓力比色皿窗片。 如果你在設計高壓比色皿、需要特定尺寸的報價，我們在報價審查裡免費提供壓力額定分析。寄來無支撐孔徑、工作壓力與安全係數；我們建議 c-cut 藍寶石的適當窗片厚度。
5. 熱性質與耐化學性
熱性能
- 工作溫度： 惰性氣氛中 1500–1800 °C；空氣中 800 °C（高於此緩慢表面氧化開始；α-Al₂O₃ 熱力學上完全穩定、但實際使用劣化）
- 導熱： 40 W/m·K（熔融石英 1.4 的 28x）
- 熱膨脹係數： 平行 c 軸 5.6 × 10⁻⁶ /K；垂直 6.6 × 10⁻⁶ /K（vs 熔融石英 0.55）
- 耐熱震： 中等。撐過 ~150 °C/min 斜升而不斷裂；因 CTE 較高，熱震下不如熔融石英強韌
- 比熱： 0.76 J/g·K
耐化學性
藍寶石在室溫與適中溫度對幾乎一切基本上惰性。例外：
- 200 °C 以上的熱磷酸（H₃PO₄）： 緩慢蝕刻藍寶石
- 熔融鹼金屬（Na、K）與熔融鹼性氟化物： 侵蝕藍寶石
- 高溫的 HF： 有些侵蝕；冷 HF 基本上惰性（不像石英會溶解）
- 高功率的氫 + 氧電漿： 緩慢侵蝕；對正常的 CVD/PVD 電漿曝露通常不是顧慮
其他一切——礦物酸（室溫的 HCl、HNO₃、H₂SO₄）、鹼（適中溫度的 NaOH、KOH）、有機溶劑、鹵素製程氣體、碳氟電漿、氧電漿——藍寶石是對的選擇。CVD 製程觀察窗與電漿蝕刻腔窗片例行記錄數千小時電漿曝露而無可量測的表面降解。
熱震注意。 藍寶石的 CTE 約是熔融石英的 10x，所以突然的溫度變化（例如清潔時把熱窗片丟進冷溶劑）能造成開裂。加熱與冷卻時讓溫度變化 < 150 °C/min；清潔熱窗片時，先讓它們冷到常溫。
6. 光學性質——透射、折射率、雙折射
透射
170 nm 紫外截止到 5500 nm（5.5 µm）紅外截止，1 mm 厚未鍍膜窗片在範圍大部分透射大於 80%。170 nm 截止比熔融石英的 185 nm 好；5.5 µm 紅外截止顯著優於石英的 2.5 µm。AR 鍍膜（V 鍍膜單線、寬頻、雙頻）把峰值透射在設計波長推到 99%+。
折射率與色散
藍寶石雙折射（單軸正）。在 588 nm：
- 尋常光（垂直 c 軸）： n_o = 1.768
- 非尋常光（平行 c 軸）： n_e = 1.760
- 雙折射： Δn = n_o − n_e = 0.008
c-cut 窗片在正向入射，光路沿 c 軸、只激發尋常光——實質非偏振行為。a-cut 窗片或 c-cut 上的非正向入射，雙折射表現為偏振相關的透射、走離（不同偏振的光略微發散）與可能的干涉效應。偏振要緊的雷射腔工作，精確指定取向。
表面規格
| 規格 | 例行 | 精密 | 雷射級 |
|---|---|---|---|
| 表面平整度 | λ/4（155 nm） | λ/8（75 nm） | λ/10（60 nm）或更好 |
| 刮痕-點 | 40-20 | 20-10 | 10-5 或 5-2 |
| 平行度 | < 1 弧分 | < 10 弧秒 | < 5 弧秒 |
| 表面粗糙度 Ra | < 2 nm | < 1 nm | < 0.5 nm |
| AR 鍍膜 | 未鍍膜典型 | 寬頻 AR | V 鍍膜、IBS 鍍膜 |
7. 高壓比色皿觀察窗
藍寶石的抗壓強度就是讓它成為 ~10 bar 以上壓力容器標準窗片材質的原因。
油氣井下
井下測井工具
500–1000 bar 井孔壓力、150–200 °C 環境。藍寶石觀察窗供光學感測器（紫外螢光、雷射誘發崩解光譜、井孔成像）。窗片厚度 5–10 mm、直徑 10–40 mm 典型。
水熱合成
超臨界反應器
超臨界水（220 bar、374 °C 臨界點）、超臨界 CO₂（74 bar、31 °C 臨界），與高壓水熱反應器觀察窗。合成中相變的原位拉曼光譜與視覺觀察。
製藥反應器
高壓製藥反應器
50–200 bar 製程比色皿供氫化、超臨界流體萃取、高壓結晶。藍寶石觀察窗供原位 FTIR 或拉曼製程監測。
鑽石壓砧
鑽石壓砧附件
雖然壓砧本身是鑽石，DAC 設備裡周圍的光學通路窗片用藍寶石，因為壓力耐受、光學清晰度與精密尺寸的組合。通常 Ø 10–25 mm、厚度 2–5 mm。
壓力比色皿選尺寸摘要
用第 4 節的公式：P_safe = 1100 × (t/D)² bar，t 以 mm 計、D 是淨孔徑（mm）。永遠以 4× 安全係數設計、並在啟用比色皿前對樣品做 1.5x 工作壓力的證壓測試。非常高壓（> 1 kbar），雙窗構造或藍寶石對藍寶石堆疊是標準。
客製藍寶石尺寸？
寄來幾何 + 數量（2 件起）。我們一個工作日內回覆報價、交期與免費 CAD 審查。
8. 高溫應用
CVD / PVD
製程腔觀察窗
CVD 反應器（300–800 °C 壁、1000–1100 °C 基板）、PVD 腔、MOCVD、ALD。藍寶石觀察窗供原位高溫測量、電漿發射監測、終點偵測。熱循環用 CTE 匹配的安裝（Kovar 或 Inconel 法蘭）。
半導體 RTP
快速熱製程
快速熱退火（RTA）、快速熱氧化（RTO）與雷射尖峰退火腔。晶圓表面在數秒內加熱到 1000–1300 °C；腔壁高溫計需要藍寶石窗片供 0.9–1.6 µm 紅外透射與耐鹵素製程氣體。
工業高溫計
鋼廠 / 玻璃爐
高溫計觀察熔融金屬、玻璃爐口（1400–1600 °C 目標）。藍寶石窗片因為機械強韌（飛濺材料的機械衝擊）、近紅外高溫計波長（0.9–1.6 µm）的光學清晰度與對煙道氣的惰性的組合。
電漿點火
電漿弧 / 火花觀察
弧電漿的光譜觀察、點火火花研究、電漿切割機光學。藍寶石寬頻透明與耐濺射侵蝕的組合使它對直接曝露於電漿通量很理想。
9. 雷射光學——基板與輸出耦合器
Ti:Sapphire 雷射基板
摻鈦藍寶石（Ti:Al₂O₃）是可調諧固態雷射（700–1100 nm）裡雷射增益介質本身。雷射棒是配控制鈦摻雜的單晶藍寶石；周圍的光學窗片（泵浦輸入窗、輸出耦合器、後鏡基板）也是藍寶石，因為匹配的 CTE 與高導熱。依腔的偏振要求指定 a-cut 或 c-cut。
Nd:YAG 與光纖雷射窗片
高功率 Nd:YAG（1064 nm）與光纖雷射系統用藍寶石基板做輸出耦合器窗片，此時基板必須不產生熱透鏡就散掉 ~1% 被吸收的雷射功率。藍寶石的 40 W/m·K 導熱（vs 石英 1.4）是 ~50 W 以上平均功率的決定因素。
超快雷射光學
飛秒 Ti:Sapphire 放大器輸出窗、再生放大器輸出耦合器、OPA 泵浦窗。超快雷射有能損壞軟光學材料的峰值功率密度；藍寶石的硬度與雷射誘發損傷閾值（800 nm、100 fs 脈衝通常 > 5 J/cm²）使它成為對的基板。
準分子雷射窗片
193 nm ArF 與 248 nm KrF 準分子雷射可用藍寶石（配深紫外級材料）做輸出窗。CaF₂ 對極深紫外較常見，但藍寶石對 248 nm 與 308 nm 服務得不錯，此處它的 170 nm 截止舒適地低於工作波長。
客製雷射級藍寶石。 高功率雷射光學，指定：工作波長、平均功率、峰值功率密度、AR 鍍膜設計、偏振、表面平整度目標與取向。雷射級藍寶石（較低散射、較高 LIDT）比光學級溢價 50–100%、對腔工作值得；例行輸出耦合，光學級就夠。我們在報價審查裡幫忙定對的等級。
10. 國防、航太與強固光學
紅外圓頂與飛彈窗片
藍寶石機械強韌、寬頻透射（可見到 5 µm）與耐雨蝕和砂磨的組合，使它成為高速飛機、飛彈導引系統與前視紅外（FLIR）系統的紅外圓頂窗片的標準材質。典型幾何：半球圓頂半徑 25–100 mm；或平板窗片 25–75 mm。
雷射防護眼鏡與觀察窗
某些國防雷射系統用藍寶石窗片保護感測器免於機械損壞（爆炸軍械的碎片、環境曝露）、同時通過雷射波長。AR 鍍膜調到特定雷射波長。
無人機與衛星光學
無人機、衛星與航太平台上外裝的光學感測器用藍寶石窗片防鳥擊、流星體衝擊與大氣碎片。比工業工作更嚴的尺寸與表面規格，因為窗片在服役中無法更換。
ITAR / 出口管制註記。 國防應用的藍寶石窗片在某些管轄區可能受 ITAR 或當地出口管制限制。我們賣給商業 OEM 夥伴；國防特定應用是客戶合規團隊的責任。為受規範應用指定藍寶石窗片前驗證 ITAR / 出口狀態。
11. 安裝與密封——CTE 不匹配是陷阱
藍寶石的熱膨脹係數（5.6–6.6 × 10⁻⁶ /K）類似典型金屬法蘭（Kovar 5.5、304 不鏽鋼 17、銅 17）、但與熔融石英（0.55）或硼矽酸鹽玻璃（3.3）非常不同。對裝在會熱循環的金屬法蘭裡的窗片，這很要緊。
標準安裝選項
- O 環面密封： 最容易的安裝。Viton 或 EPDM O 環把窗片壓著法蘭。耐熱循環（O 環吸收 CTE 不匹配）、但限於 10⁻⁶ mbar 以上的真空與彈性體最高溫以下的溫度（Viton ~200 °C、EPDM ~150 °C）。
- 螺紋固定環： 雷射光學與儀器觀察窗的標準。窗片坐在凹處；螺紋環壓著 O 環或橡膠墊。快速更換、最小機械應力。
- 環氧黏合： 供永久安裝。光學級環氧（Norland 61、EPO-TEK 301）把窗片黏到法蘭。固化的組件氣密到 ~10⁻⁶ mbar、低出氣。
- 釺焊（Au-Si、Cu-Ag 共晶）： 供超高真空與高溫應用。藍寶石被金屬化（Mo-Mn 墨在 1500 °C 燒製、再鍍鎳）並釺焊到 Kovar 或鉬法蘭。結果耐受 10⁻⁹ mbar 真空與 450 °C 烘烤。
- 玻璃對金屬密封（CTE 匹配）： 藍寶石經直接鍵合或中間焊料玻璃熔到 Kovar 法蘭。UHV 額定、高溫相容。
熱循環考量
對熱循環 > 100 °C 的窗片，藍寶石與周圍金屬之間的 CTE 不匹配在窗片邊緣造成徑向應力。管理的選項：
- 用 Kovar 法蘭（CTE 5.5）取代不鏽鋼（CTE 17）——與藍寶石近乎完美的 CTE 匹配
- 用軟金屬密封（銦、銅），以塑性變形吸收 CTE 不匹配
- 非常高的循環次數，用配藍寶石支撐環的藍寶石對藍寶石密封
- 或接受應力、以撓曲強度的 4× 安全係數設計
12. 客製幾何——MachinedQuartz 做什麼
標準型錄涵蓋現貨尺寸與形狀。對 OEM 夥伴與特殊應用，客製幾何是常態而非例外。我們例行做：
標準客製變體（不收開模費、範圍內）
- 客製直徑： 任何 Ø 從 1 mm 到 200 mm（例行）；更大到 ~300 mm 可依需求
- 客製厚度： 0.1 到 20 mm；更薄或更厚可依需求、交期較長
- 方/矩形板： 任何 L × W 到 200 × 200 mm
- 楔形窗片： 1–5 弧分楔角供雷射腔標準具抑制
- 布魯斯特角窗片： 供偏振雷射光學
- 斜角或倒角邊： 供密封應用與應力降低
- 鑽孔窗片： 供纜線、氣體或光纖貫穿配光學觀察的通孔
- AR 鍍膜： 單線 V 鍍膜、寬頻或客製多頻；外包給合格的真空沉積夥伴
- 配對組： 兩片在嚴格透射公差內匹配供雙光束系統
特殊客製（一次性工程）
超出標準加工範圍的特殊需求，我們與夥伴合作於：
- 半球紅外圓頂： 飛彈與 FLIR 光學的 25–100 mm 半徑
- 柱面透鏡窗片： 供線照明應用
- 堆疊 / 夾層組件： 配藍寶石墊片的兩片藍寶石窗片供雙窗壓力比色皿
- 金屬化與釺焊組件： 藍寶石熔到 Kovar 法蘭供 UHV 應用
客製起訂量 = 2 件。 多數 Hellma / Crystran / Meller 級的專門藍寶石供應商在報客製幾何前要 25–100 件的承諾。我們例行從 2 件做客製藍寶石——唯一的附加是工程審查（免費）與生產交期（標準加工範圍內多數客製幾何 12–25 個工作日）。寄來草圖與數量；我們一個工作日內回覆。這是適用於我們其他產品線的同一個商業方案——見我們的 批量 OEM 頁 了解完整的定價級距與付款條件。
13. 型錄與下單
MachinedQuartz 藍寶石型錄有 100 個現貨 SKU，涵蓋 Ø 1.5 mm 到 Ø 100 mm 的圓片、厚度 0.2–5 mm。所有現貨 SKU 都是 170–5500 nm 透射的光學級單晶藍寶石。客製幾何是 OEM 工作的預設。
現貨尺寸範圍
| 形式 | 直徑 | 厚度 | 材質等級 |
|---|---|---|---|
| 圓片（小） | Ø 1.5–5 mm | 0.2–0.5 mm | 光學級單晶藍寶石 |
| 圓片（中） | Ø 5–25 mm | 0.5–2 mm | 光學級單晶藍寶石 |
| 圓片（大） | Ø 25–100 mm | 1–5 mm | 光學級單晶藍寶石 |
| 客製矩形 | 到 100 × 100 mm | 0.5–5 mm | 光學級；特定取向可依需求 |
| 客製形狀 | 依圖紙 | 依圖紙 | 依圖紙 |
需要藍寶石窗片報價？
寄來直徑（或形狀）、厚度、表面規格（或「例行」）、AR 鍍膜要求（或無）、數量，與任何取向要求（只在你的應用對偏振敏感時）。我們一個工作日內回覆報價、交期，與客製幾何的免費 CAD 審查。客製 2 件起訂。
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14. 常見問題
c-cut、a-cut 與 r-cut 藍寶石有什麼差別？
C-cut（0001）c 軸垂直於窗片面——在正向入射窗片實質各向同性、無雙折射。這是整個光學業界對非偏振觀察窗應用的慣例預設。A-cut（11-20）c 軸平行於面、在正向入射雙折射（用於偏振器、波片）。R-cut（1-102）c 軸與面成 57.6 度、用於晶體磊晶基板（LED、HEMT）。多數觀察窗、壓力比色皿與紅外圓頂應用，取向不明確指定。對偏振敏感的雷射光學或基板工作，報價時指定取向，我們會透過適當的供應鏈採購。
25 mm 直徑的藍寶石窗片能承受多少壓力？
25 mm 淨孔徑、5 mm 厚、安全係數 4 的窗片，安全操作壓力約 44 bar；10 mm 厚為 176 bar。公式是 P_safe (bar) ≈ 1100 乘（厚度/直徑）平方，兩者都以 mm 計。永遠對算出的爆破壓力以 4x 安全係數設計、並在啟用前對樣品做 1.5 倍工作壓力的證壓測試。1 kbar 以上，配緩衝室的雙窗構造是標準。
藍寶石窗片能 AR 鍍膜嗎？
能。抗反射鍍膜由合格的真空沉積夥伴施作（我們外包鍍膜步驟）。單一波長的單線 V 鍍膜在設計波長達透射大於 99%；寬頻 AR 鍍膜涵蓋像 400 到 700 nm 或 1000 到 1600 nm 的範圍、透射 95 到 98%。訂 AR 鍍膜窗片時指定工作波長。AR 鍍膜件交期 25 到 35 個工作日、相對未鍍膜 7 到 14 天。
為什麼藍寶石比熔融石英貴這麼多？
單晶生長很貴。合成藍寶石在貴的銥或鉬坩堝裡、2000 攝氏度以上的溫度，由 Czochralski、Verneuil、EFG 或 HEM 方法從熔融 Al2O3 生長。每個晶錠要數天到數週生長。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——每公斤快得多也便宜得多。單晶生長成本是藍寶石固有的；預期每窗片成本是等效熔融石英的 3 到 10 倍。
藍寶石在中紅外透射嗎？
是，到約 5.5 微米（5500 nm）。5.5 微米以上 Al-O 晶格振動（多聲子吸收）使材料迅速不透明；透射從 5 微米的 80% 掉到 6 微米的 10% 以下。5 微米以上的中紅外工作，氟化鈣（CaF2）是對的材質——涵蓋到 9 微米。例行 UV-Vis-NIR 到 5 微米，藍寶石很優異。
我能在 HF 環境裡用藍寶石窗片嗎？
冷 HF：可以，藍寶石基本上惰性。熱 HF（約 200 攝氏度以上）或熱磷酸：藍寶石在數週-數月的時間尺度被緩慢侵蝕。典型蝕刻腔條件的氟電漿：藍寶石耐受。對比之下熔融石英在任何溫度都被 HF 迅速溶解——藍寶石是任何 HF 或氟化物電漿環境對的選擇。CaF2 也耐受、但缺乏藍寶石的機械強韌。
MachinedQuartz 能做的最小客製藍寶石直徑是多少？
例行客製直徑最小到 1 mm。1 mm 以下變成特殊工作，因為處理與尺寸公差變難；我們依需求做過小到 0.5 mm。標準型錄從 1.5 mm 起。非常小的客製尺寸，預期較長的報價審查，如果尺寸低於標準加工範圍可能有一次性工程費。
MachinedQuartz 能供應的最大藍寶石窗片是多大？
例行客製到 200 mm 直徑。200 mm 以上變成特殊，因為晶錠尺寸限制窗片直徑（最大的商業 Czochralski 晶錠是 200 到 340 mm）。我們依特殊訂單從 HEM 生長的晶錠供應過到 250 mm。非常大的窗片（300 mm 以上），供應鏈顯著變窄、交期延到 8 到 12 週；索取具體報價。
藍寶石能釺焊到金屬供 UHV 應用嗎？
能。標準製程：藍寶石以 Mo-Mn 墨在 1500 攝氏度燒製金屬化，形成與藍寶石化學鍵合的附著金屬層。金屬化表面再鍍鎳並釺焊（通常 Au-Si 或 Cu-Ag 共晶）到 Kovar、Inconel 或鉬法蘭。結果耐受 10 的負 10 次方 mbar 真空與 450 攝氏度烘烤。我們不自家釺焊；我們與合格的陶瓷-金屬鍵合工廠合作。釺焊組件的最低訂購量因設置成本通常是 5 件。
MachinedQuartz 如何處理藍寶石觀察窗的熱循環？
三種做法，依循環嚴重程度。適中循環（低於 100 攝氏度範圍、不頻繁），O 環密封吸收 CTE 不匹配、運作良好。較高循環（100 到 400 攝氏度），CTE 匹配的法蘭材質（CTE 5.5 的 Kovar 匹配 5.6 到 6.6 的藍寶石）是標準解法。激烈循環（大溫差、高循環次數），釺焊藍寶石對 Kovar 組件以金屬經塑性變形吸收殘餘不匹配來處理。索取報價時告訴我們你的循環曲線。
15. 免責聲明與註記
規格 本頁是 Czochralski、HEM、Verneuil 或 EFG 製程產出的商業級單晶藍寶石的典型值。具體材料性質（透射、缺陷密度、表面光潔度）取決於供應商、生長方法與批次。確切規格請參考每批出貨附的分析證書。
壓力容器選尺寸。 第 4 節與第 7 節的公式是初步選尺寸的簡化指引。最終壓力額定取決於完整幾何、邊緣條件、安裝設計、動態 vs 靜態載荷與預期安全係數。啟用的壓力比色皿，對樣品在 1.5x 工作壓力做破壞性證壓測試，高壓設計諮詢機械工程師。MachinedQuartz 不認證壓力額定；我們供應窗片。
客製幾何與釺焊組件。 我們加工範圍內的標準客製幾何 12–25 個工作日出貨、不收開模費。特殊組件（釺焊、半球圓頂、大直徑、非常嚴的公差）可能需要一次性工程費與較長交期。作為報價審查的一部分報價。
商標聲明。 Czochralski、HEM、Verneuil、EFG 是晶體生長方法名稱。Norland 61、EPO-TEK 301、Hellma、Crystran、Meller、Kovar、Inconel 是各自所有者的商標。提及僅供技術比較與供應鏈脈絡之用。
ITAR / 出口管制： 國防應用的藍寶石窗片在某些管轄區可能受 ITAR 或當地出口管制限制。我們供應商業 OEM 夥伴；國防特定應用是客戶合規團隊的責任。
資訊時效： 最後審閱於 2026 年 5 月。型錄與 SKU 範圍可能變動。
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