Сапфировые окна

Сапфировые окна, обладающие надежной механической, термической и химической стойкостью, большими диэлектрическими проницаемостями и широким оптическим пропусканием в диапазоне 150–5500 нм, превосходно подходят как в качестве оптических окон, так и в качестве защитных окон в условиях применения с более строгими требованиями и в экстремальных условиях.

Непревзойденная механическая прочность и прочность сапфиров выделяют их больше всего. Сапфир имеет твердость 9 по шкале Мооса, что делает его вторым по твердости веществом, когда-либо обнаруженным, после алмаза. На самом деле, сапфировые окна иногда могут быть повреждены другими веществами, кроме самого сапфира, из-за их высокой устойчивости к царапинам и истиранию. Это указывает на то, что сапфировые окна идеально подходят для применений, в которых встречаются разбрызгивания абразивных частиц, таких как окна смотрового окна для сверления, окна для защитной лазерной обработки и прицелы для оружия, поскольку сапфировые окна могут обеспечивать чистые оптические апертуры и сохранять четкость зрения даже при воздействии песка или песка. .

Сапфировые окна могут выдерживать огромное давление и превращаться в гораздо более тонкие детали, не растрескиваясь, чем их диэлектрические эквиваленты, благодаря прочной внутренней ковалентной связи сапфира. Например, сапфировые окна часто выбирают для глубоководных и навигационных систем.

Сапфир также термостойкий: максимальная рабочая температура составляет 1600°C, максимальная температура плавления - 2000°C. По сравнению с другими оптическими материалами сапфировые окна имеют явное преимущество в выдерживании высоких температур благодаря своей высокой теплопроводности. Таким образом, сапфировые окна являются отличным выбором для камер сгорания, высокотемпературных плазменных камер и т. д.

Сапфировые окна устойчивы к большинству кислот и щелочей, за исключением горячих едких солей. Сапфир лучше других материалов выдерживает воздействие агрессивных веществ и эрозионных сред, что позволяет более широко использовать сапфировые окна в химических, фармацевтических и медицинских учреждениях.

Кроме того, сапфировые окна имеют широкий спектральный диапазон пропускания от 150 до 5500 нм. Спектры пропускания N-BK7 и УФ-плавленного кварца, двух наиболее распространенных материалов оптического стекла, составляют 350–2200 нм и 200–2200 нм. Однако сапфир превосходит N-BK7 с превосходными функциями УФ-излучения и более широким пропусканием ИК-излучения, а также кремнезем, плавленый УФ-УФ-излучением, с меньшим поглощением ИК-излучения. Сапфировые окна можно использовать в многоспектральных оптических задачах.

Шалом ЭО предлагает различные виды сапфировых окон. Это список полного портфолио наших стандартных сапфировых окон.Эти стандартные сапфировые окна без покрытия, круглой или квадратной формы, с широким выбором доступных диаметров (или длин сторон) до 150 мм и ориентации C-образного выреза. Большинство сапфировых окон в нашем ассортименте производятся с качеством поверхности 60/40 S/D и плоскостностью 2λ, однако улучшенные версии с плоскостностью 40/20 S/D и λ/4 также доступны в качестве запасных частей. Сапфировые окна изготовлены из монокристаллического сапфира, выращенного в KY, что придает сапфирам материала высокую однородность, малое количество включений, малое количество штрихов и большие размеры.

Hangzhou Shalom EO производит и поставляет сапфировые окна. Наши инженеры готовы организовать и контролировать всю процедуру производства сапфировых окон в соответствии с вашими потребностями. Наши сапфировые окна обладают исключительной твердостью, термостойкостью, устойчивостью к воздействию окружающей среды и оптической передачей света. Каждый этап производства, включая выращивание сапфира, сверление, резку, шлифовку, полировку и очистку, осуществляется с использованием передовых технологий и специально разработанного оборудования в соответствии со строгими правилами, обеспечивающими превосходные свойства наших сапфировых окон. Перед отправкой вся продукция проходит внутреннюю проверку. Благодаря нашей профессиональной производственной линии мы способны поставлять высокоточные сапфировые окна, а также производить их в больших объемах.

Помимо серийных версий, Shalom EO также поставляет сапфировые окна по индивидуальному заказу.

Учебное пособие. Узнайте больше о сапфире: Структура сапфира:

Для изготовления сапфировых окон выбран сапфир альфа-сапфир, который производится в лабораториях и на заводах с использованием особых искусственных методов. Произведенный сапфир или сапфировое стекло бесцветны, имеют более высокую чистоту Al2O3, не содержат воды и имеют более организованную и предсказуемую микроструктуру, чем природный сапфир, что делает его более приспособленным для удовлетворения промышленных и оптических требований. Имейте в виду, что все сапфиры представляют собой монокристаллы, и в процессе выращивания и огранки всегда следует избегать появления субзерен.

Альфа-сапфир имеет шестиугольную структуру. Постоянная решетки a=b=4,758A, c=12,991A. Альфа-сапфир представляет собой гексагональные сложенные оксидные этажи, а промежутки октаэдра на 3/2 заполнены ионами Al3+. Шесть этажей элементарных ячеек Al2O3 расположены по принципу ARAB.

Ориентации сапфира:

Как показано на диаграмме ниже, сапфировые окна часто имеют следующую ориентацию: «a», «c», «n» и «m». Сапфир в некоторой степени обладает двойным лучепреломлением, поэтому в критических оптических ситуациях окна следует указывать отдельно. как «нуль градусов» или «c-образная огранка». Сапфир с C-огранкой лишен эффекта двойного лучепреломления, поскольку он разрезается в направлении, перпендикулярном оси c, которое параллельно оптической оси сапфира, когда речь идет о защите. и в упаковках, таких как смотровое стекло наручных часов, часто используется сапфир А-огранки, который вырезается в направлении, перпендикулярном оси А, и обладает исключительной механической твердостью и устойчивостью к царапинам. Если не указано иное, компонент будет изготовлен из '. «случайная» огранка, но стоит отметить, что по большей части это угол 60° к оптической оси, поскольку это «самое мягкое» направление распиловки. строгих требований к оптическим или механическим качествам не существует. Однако, как упоминалось выше, поскольку поведение сапфира варьируется в зависимости от ориентации, случайная ориентация может быть подвержена спонтанным изменениям прочности и других свойств конечного продукта.

Индекс ориентации:

C-плоскость (0001) = Z-разрез

Плоскость A (11-20) = Y-образный разрез

M-плоскость (10-10) = X-вырез

R-Плоскость (10-10)

Решеточная структура сапфира и распространенные ориентации кристаллов сапфира

Механические свойства сапфира: Механические свойства монокристаллических сапфиров зависят от их плотности: чем больше плотность, тем лучше механические свойства. Предполагается, что монокристаллические сапфиры со 100% составом Al2O3 имеют теоретическую плотность 3,68 г/см3. При таком предположении механические свойства сапфира являются лучшими. Его прочность на сжатие составляет 1,9-24 ГПа. Модуль Юнга сапфира составляет 380 ГПа, что примерно в два раза больше, чем у железа (200 ГПа). Однако когда сапфир достигает температуры 1200°С, его коэффициенты упругости начинают резко падать.

Огромная твердость является еще одной важной особенностью сапфира: его твердость по шкале Мооса равна 9 и стоит сразу после алмаза, что указывает на то, что оптические компоненты, изготовленные с использованием сапфира, устойчивы к царапинам и износу. Твердость сапфира также положительно пропорциональна чистоте сапфира.

Термические свойства сапфира:

Тепловые свойства в основном включают коэффициенты теплопроводности, коэффициенты термодиффузии, удельную теплоемкость и коэффициенты теплового расширения. Термические свойства сапфира связаны с чистотой сапфира. В обычных обстоятельствах, чем выше чистота, тем выше коэффициенты теплопроводности и коэффициенты термодиффузии, при этом не существует закономерности между чистотой Al2O3 и величиной коэффициентов теплового расширения. Фактически, производители, похоже, не могут договориться о коэффициенте теплового расширения сапфира. Хотя могут быть некоторые различия, связанные с методом выращивания и, конечно же, с ориентацией, эти различия необъяснимы.

Оптическая передача сапфира:

Диапазон оптического пропускания сапфира широк: 225-5500 мм, от УФ до ИК-спектра.

Независимо от оптического класса, ИК-передача не является проблемой для сапфира без покрытия при длине волны более 5000 нм. В УФ-диапазоне следует проявлять осторожность, поскольку пропускание от 140 до 240 нм чувствительно как к межузельным вакансиям, так и к весьма незначительным количествам примесей. Хотя сапфировые окна с малой апертурой, изготовленные из вышеупомянутых «полуслитков Вернейля», часто способствуют хорошему пропусканию, обычный сапфировый материал имеет тенденцию демонстрировать плохие характеристики УФ-излучения при длине волны от 160 до 240 нм. Основным фактором, способствующим плохим характеристикам УФ-излучения, помимо загрязнений, является широкое поглощение при длине волны 205 нм, вызванное межузельными вакансиями.

Существует также сапфир УФ-класса, который соответствует требованиям по передаче УФ-излучения. УФ-сапфиры подвергаются специальной термической обработке для удаления межузельных вакансий, которые обратимы с помощью тепла.

Рост сапфира:

В прошлом метод Вернейля был разработан для изготовления синтетического сапфира. В этом процессе используется пламенный синтез. Однако из-за трудностей с контролем тепла пламени, что приводит к разрушению конечного продукта, а также существенного истощения Al2O3 в процессе пламенной плавки, что повышает стоимость производства, этот подход больше не эффективен на современном рынке. Более того, тот факт, что при использовании этого подхода в середине слитка сапфира будет введена естественная плоскость спайности, затрудняет производство сапфиров большого диаметра.

На данный момент для создания монокристаллического сапфира оптического качества чаще всего используются метод SAPMAC и метод KY. Метод Чохральского, модификацией которого является метод KY, использует подъем как движущую силу роста, а метод KY основан на тонкой модуляции изменений температуры для выращивания сапфира. Аппаратура и действие обоих методов аналогичны.

Сапфиры, выбранные для производства сапфировых окон Shalom EO, выращены в Кентукки. Процесс KY включает плавление определенного объема Al2O3 внутри тигля внутри печи для выращивания KY, а затем погружение стержня с затравочным кристаллом сапфира, соединенным внизу, в полученный раствор. Оставшаяся часть сапфирового кристалла получается с использованием процедуры постепенного и медленного охлаждения раствора после легкого вытягивания стержня для извлечения первого сектора головки сапфирового кристалла.

Метод KY пригоден для выращивания объемных кристаллов сапфира диаметром более 100 мм. А поскольку во время фазы роста сапфира подъем невелик, температурный градиент можно модулировать с более высокой точностью, сводя к минимуму плотность дислокаций решетки и термическое напряжение.

Характеристики:

Свойства материала:

Замечания по применению: преимущества и применение сапфировых окон

Окно в промышленном контексте представляет собой прозрачный оптический объемный элемент, выполняющий функцию максимизации оптической передачи в определенном интересующем диапазоне длин волн или защиты внутренних сердечников от возможных повреждений, таких как царапины, снаряды, высокая температура, коррозионные вещества и т. д.

Сапфировые окна превосходят окна, изготовленные из других стеклянных аналогов, особенно с точки зрения превосходной твердости поверхности, долговечности и универсальных функций. Сапфир — второй по твердости материал, существовавший на Земле, со значением Мооса 9. Высокая структурная целостность сапфира способствует его стабильным механическим, химическим, термическим и диэлектрическим свойствам. Таким образом, сапфировые окна обеспечивают более надежную работу и часто выбираются в экстремальных условиях.

Сапфировые окна от Шалом ЭО

Каковы преимущества сапфировых окон

• Непревзойденная механическая прочность: Окна, изготовленные с использованием сапфира, отличаются исключительной механической прочностью. Сапфировые окна устойчивы к царапинам и истиранию и выдерживают высокое давление. Модуль Юнга сапфира в два раза больше, чем модуль Юнга железа, это означает, что сапфировые окна не склонны к деформации формы даже при приложении больших сил. Поэтому сапфировые окна часто используются в средах с высоким давлением, таких как глубоководное стекло, или в операциях, которые подвергаются частым истираниям и высокоскоростным снарядам, например, окна наружных тепловизионных камер, экраны телефонов, окна для лазерного сверления и окна в аэрокосмической отрасли.
• Широкое оптическое пропускание. Спектральный диапазон пропускания сапфира составляет около 225–5500 нм, простираясь от ультрафиолетовой зоны до инфракрасной области. По сравнению с окнами из кварцевого стекла, плавленого УФ-излучением, и окнами N-BK7, сапфировые окна имеют более широкий диапазон прозрачности, что позволяет использовать их в УФ-, видимом и ИК-спектрах или в многоспектральном пропускании.
• Полезные тепловые свойства: Сапфировые окна обладают высокой теплопроводностью и способны работать, не подвергаясь воздействию высоких температур с температурой плавления 2030 ℃. Поэтому сапфировые окна также являются подходящим кандидатом для мощных лазерных окон, плазменных камер и камер сгорания.
• Химическая инерция: Сапфировые окна не реагируют на обычные кислоты и щелочи, за исключением горячих щелочей. Это означает, что сапфировые окна устойчивы в агрессивных средах, например, на морском побережье, в химической и фармацевтической промышленности.

Применение сапфировых окон:Промышленное:

Жесткая конкуренция в промышленном секторе в современную эпоху требует компонентов с более высокими характеристиками и более длительным сроком службы для экономии затрат на замену, и этот факт указывает на сапфировые окна. Благодаря своей универсальности и прочности сапфировые окна применяются во многих отраслях промышленности. Кроме того, сапфировые окна можно сделать намного тоньше и компактнее благодаря их сильным атомным связям, что делает их многообещающим выбором наряду с тенденцией к высокой интеграции на рынке фотоники и электричества. Кроме того, сапфировые окна прозрачны для широкого диапазона длин волн, а это означает, что сапфировые окна могут обеспечивать четкое зрение в качестве смотровых окон или расчетную скорость передачи в некоторых критических оптических применениях, таких как лазеры, после просветляющего покрытия.

Примеры включают окна лазерной обработки, плазменные камеры, камеры сгорания, смотровые окна печи, считыватели штрих-кодов, экраны блокировки отпечатков пальцев, наручные часы, инфракрасные окна и т. д.

Вот причины

• Высокая прочность, позволяющая избежать повреждений поверхности.
• Не деформируется при высоких температурах
• Не царапается от брызг
• Прочная атомная конструкция, обеспечивающая большее соотношение диаметра и толщины.
• Широкая передача, охватывающая УФ-, видимую и ИК-передачу.

Медицинский/химический:

В медицинских и химических операциях крайне важно предотвратить непреднамеренные химические реакции, которые могут затруднить работу или даже привести к разрушительным последствиям, поэтому химическая инерция является важнейшим условием компонентов оборудования. Сапфировые окна невосприимчивы к различным химическим веществам, что делает их отличными медицинскими и химическими компонентами.

Примеры включают эндоскопические окна, смотровые окна для контейнеров с химическими веществами и т. д.

Вот причины:

• Отсутствие газовыделения и образования химических продуктов.
• Удобная дезинфекция, возможность выдерживать автоклавную обработку.
• превосходят стеклянные аналоги

Транспортные средства:

Сапфировые окна могут быть интегрированы в транспортные средства в качестве передних окон автомобиля и окон комплектов LiDAR самолета, что требует беспрецедентной защиты от высокоскоростных столкновений с препятствиями и различных климатических условий на открытом воздухе.

Примеры включают окна автомобилей, окна бортового лидара, окна самолетов.

Вот причины:

• Высокая прочность, обеспечивающая защиту от воздействия высоких кинетических энергий во время вождения.
• Высокая устойчивость к влажной погоде, воде, агрессивной атмосфере и экстремальным климатическим условиям.
• Легкий вес и уменьшенная толщина

Защита:

Компоненты, используемые в оборонном секторе, требуют высочайшего уровня надежности для борьбы со всеми видами потенциальных угроз и чрезвычайных ситуаций, в этом смысле сапфировые окна являются рациональным вариантом с непревзойденной надежностью.

Примеры включают стекла для подводных лодок, передние окна тепловизионных камер, лазерные окна военного уровня и т. д.

Вот причины:

• Непревзойденное решение для блокировки потенциальных угроз
• Стабильная работа в условиях переменного климата
• Высокие термические нагрузки, позволяющие противостоять взрывчатым веществам и обстрелу.

Сапфировые окна Shalom EO: Hangzhou Shalom EO специализируется на производстве и поставке сапфировых окон с глубоким инженерным опытом. Мы неустанно оптимизируем качество обслуживания клиентов и этапы производства сапфировых окон, стремясь достичь наилучшего соотношения качества и цены.

В качестве стандартных сапфировых окон мы предлагаем круглые и квадратные сапфировые окна без покрытия с ориентацией С-образного выреза и диаметром/длиной сторон до 150 мм. Обычные характеристики лож: 60/40 S/D и плоскостность 2 лямбда, в то время как также доступны версии с неплоскостью 40/20 S/D и 1/4 лямбда.

Мы также предоставляем различные виды сапфировых окон по индивидуальному заказу, включая металлизированные сапфировые окна, клиновые сапфировые окна, ступенчатые сапфировые окна и т. д. произвольной ориентации, c-cut/z-cut и других нестандартных ориентаций и индивидуальных покрытий. По вашему запросу мы можем изготовить сапфировые окна с плоскостностью S/D 10/5 и лямбда 1/10.

Примечание. Если вы заинтересованы в получении дополнительных знаний о сапфировых окнах, нажмите здесь, посетите наш сектор ресурсов, чтобы узнать больше о методах производства сапфировых окон и свойствах материала сапфира.