真空观察窗的介绍及应用

真空观察窗的介绍及应用

真空管路配件中观察窗，有时称为窗户，用于真空系统内外光线或波长能量传输。

真空观察窗经过高精度设计，透射的光学部分可以由不同材料组成：蓝宝石，石英，BBAR,SeZ ,MgF2, CaF2,Ge和SiO2.可以根据要求提供其他光学材料。

没有一个单独的观察窗材料能对整个光谱提供很好的透射率。而碱性化合物如CaF2)或MgF2)在深紫外区域能提供的透射率。ZnS和ZnSe相应地能在波长14到20微米内的红外波段有的透射率。

对于高真空和超高真空来说很多因素支配着光学材料的选择。但是石英和蓝宝石可以容易地金属化并与法兰焊接密封，而其他的光学材料在高温连接的工艺过程中比较易损坏。另外，其余的光学传输材料更容易吸湿（如氯化钠 ）或在低温度下融化（如玻璃）。

观察窗材料

Zinc Selenide (ZnSe)

在波长为10.6微米（CO2激光）及可见光谱内具有好透射率。在蓝-绿光区间的一些吸收会导致其成黄色。因为反射系数高，所以为保持好的性能需在两边进行AR镀膜。这种聚晶体材料与其他晶体材料相比相对比较软。此为不吸湿的材料，极端温度可到300°C 与强酸会激烈反应。

Zinc Sulfide (ZnS)

在很多情况下与ZnSe相类似，只是在10.6微米波长下会更容易吸收。优点在于在可见光谱内透射率更好，在蓝-绿光范围内没有吸收，所以更透明。ZnS与ZnSe相比更硬，所以更抗划。

AR镀膜

在多数应用范围内ZnSe和ZnS都需要进行AR镀膜.只有一种例外，在测高温或光谱学中需要人工在镀膜材料上留下谱线“手印”。标准的镀膜需进行特殊调整以使得在10.6微米波长下得到优透射率，且至少在可见光谱范围内有50%的透射。

氟化钙 (CaF2)

CaF2在紫外范围内有佳的透射率。基本上不吸湿，硬度上只比ZnSe弱一点。其具有立体对称性，所以不会产生双折射。CaF2在可见光谱范围内和低于120纳米的紫外波长下是透明的，这使得他可以应用在准分子激光器上。他具有低反射率，这使得其很少需要进行AR镀膜。

Magnesium Fluoride (MgF2)

与CaF2相比，MgF2具有相似的透射特性。但又有两点不同：MgF2更坚固且具有强烈的双折射。

标准材料

标准材料为两种：蓝宝石和石英。其他的材料根据客户要求也可以提供。Ceramtec可以提供UV等级的直径可到3.48cm熔石英观察窗，其可以用于超低温领域。蓝宝石观察窗使用传统的金属化和焊接技术制造，而石英观察窗使用活化金属真空焊接工艺。因为在石英观察窗制造过程中使用连接材料，在使用过程中需考虑其有使用温度的限制。

观察窗标准参数

蓝宝石：

温度范围：-100°C到450°C

标准波长传输范围：250纳米到4微米

内部压力从1x10-10 托到27巴

观察窗直径1.40到4.93cm

石英：

温度范围：-100°C到200°C

标准波长传输范围：0.25到4微米

漏率：<2x10(-10)atm cc/sec 氦气

观察窗直径2.87到9.67cm

观察窗标准安装方法包括：

铜焊（只对蓝宝石观察窗）

氩弧焊，激光焊，电子束焊

KF法兰

CF法兰