Лейкосапфир (Al₂O₃): сапфировые окна, линзы, трубки и IPL-световоды
Алкор Текнолоджиз производит сапфировые окна, линзы, призмы, трубки, стержни и технические детали из лейкосапфира (монокристалла Al₂O₃) по чертежам заказчика на собственном производстве в Санкт-Петербурге. Единичные прототипы и серийные партии. КП в течение 24 часов.
Наши специалисты помогут подобрать оптимальное решение для вашей задачи.
Что мы изготавливаем
| Изделие | Размеры | Особенности |
|---|---|---|
| Окна и защитные стёкла | Ø или диагональ 5–250 мм; круглые, прямоугольные, многогранные | С-ориентация, AR-покрытия 400–700 нм и 3–5 мкм |
| Линзы и призмы | Ø от 3 мм | AR-покрытия 400–700 нм и 3–5 мкм |
| Трубки и стержни | внутренний Ø 2,5–200 мм, стенка от 3 мм, длина до 300 мм | работа до 1600 °C |
| IPL-световоды | по чертежу или образцу | косметологические лазеры и IPL-системы |
| Технические детали | втулки, кольца, подшипники, изоляторы, направляющие | диэлектрик, коэффициент трения 0,15 |
Лейкосапфир коротко
- 9 по Моосутвёрдость — второй после алмаза
- 0,17–5,5 мкмобласть прозрачности от УФ до MWIR
- до 1600 °Cстабильность свойств при нагреве
- 5–250 ммдиаметр окон
Продукция из лейкосапфира
Сапфировые окна и защитные стёкла
Круглые, прямоугольные, многогранные, эллиптические окна из лейкосапфира. Диаметр или диагональ от 5 до 250 мм. Самый широкий диапазон светопропускания: более 80% при длине волны 0,3–4,0 мкм и от 0,25 до 4,5 мкм для сапфира, предназначенного для ультрафиолетового излучения.
Защитные окна для пирометров и газоанализаторов
Работают в агрессивных средах при высоких температурах.
Смотровые окна вакуумных камер
Герметичные, механически прочные, химически стойкие.
Иллюминаторы для работы под давлением и под водой
Сапфир выдерживает гидростатическое давление и абразивное воздействие.
Окна для лазерных систем
Высокий порог лазерного повреждения, стабильное пропускание.
Сапфировые окна и защитные стёкла.
Запросить цену на сапфировые окна · Все оптические окна
Сапфировые линзы и призмы
Линзы диаметром от 3 мм. Просветляющие покрытия на диапазоны 400–700 нм и 3–5 мкм.
Запросить цену на сапфировые линзы и призмы · Все оптические линзы
Сапфировые трубки и стержни
Внутренний диаметр от 2,5 до 200 мм, толщина стенки от 3 мм, длина до 300 мм. Для высокотемпературных установок, защиты термопар, газовых разрядных ламп, химических реакторов. Работа до 1600 °C.
Запросить цену на сапфировые трубки
Сапфировые световоды для IPL-систем
Световоды для косметологических лазеров и IPL-систем. Изготавливаем по чертежам или образцам заказчика. Подробнее об IPL-световодах.
Запросить цену на IPL-световоды
Технические детали из сапфира
Подшипники, втулки, кольца, изоляторы, направляющие, сопла по чертежам. Применение там, где износ и коррозия разрушают детали из других материалов.
Запросить цену на технические детали
Лейкосапфир: уникальное сочетание свойств
Лейкосапфир — бесцветный монокристалл оксида алюминия (Al₂O₃), синтетический корунд. Он является анизотропным одноосным кристаллом. Это один из наиболее твёрдых оптических материалов, уступающий по твёрдости только алмазу. Износостойкость корунда в 8 раз выше, чем у стали.
Свойства, которые делают сапфир незаменимым там, где другие материалы отказывают:
Твёрдость 9 по Моосу
Сапфир не царапается обычными абразивами и очень устойчив к механическому износу: песок, пыль, трение. Для окон на внешних поверхностях приборов — основной материал.
Химическая инертность
Сапфир не растворяется в воде и устойчив к кислотам и щелочам: HNO₃, H₂SO₄, HCl, HF. Применяется в химически активных средах.
Стабильность до 1600 °C
Рабочая температура сапфирового окна достигает 1600 °C — недостижимо для оптического стекла и кварца. Кроме того, сапфир сохраняет высокую механическую прочность и оптическое пропускание при термических ударах, а также высокую теплопроводность. Эти качества делают сапфир лучшим выбором для окон печей, пирометров, высокотемпературных установок.
Спектр пропускания лейкосапфира.
Сапфир, кварц или оптическое стекло: что выбрать
| Параметр | Сапфир | Кварц КУ-1 | К8 |
|---|---|---|---|
| Диапазон пропускания | 0,25–5,0 мкм | 0,17–3,5 мкм | 0,33–2,5 мкм |
| Твёрдость по Моосу | 9 | 7 | 6 |
| Рабочая температура | до 1600 °C | до 950 °C | до 150 °C |
| Температура плавления | ~2040 °C | ~1500 °C | ~559 °C |
| Химическая стойкость | отличная | хорошая (кроме HF) | умеренная |
| Стоимость | высокая | средняя | низкая |
Практическое правило. Для обычных задач в видимом и ближнем ИК диапазоне достаточно К8. Для УФ — кварц. Сапфир оправдан, когда нужна одновременно высокая температура, механическая прочность, химическая стойкость или прозрачность в MWIR (3–5 мкм).
С-ориентация сапфира: когда это важно
Сапфир — одноосный двулучепреломляющий кристалл. Его оптические свойства зависят от направления относительно оптической оси (С-оси). Для оптических окон критически важна ориентация кристалла.
С-ориентация (С-ось перпендикулярна плоскости окна): свет распространяется вдоль оптической оси, двулучепреломление отсутствует. Стандарт для лазерных систем, интерферометров, ИК-оптики и всех применений, где недопустим паразитный второй луч.
Другие ориентации (A, R, M): используются для подложек эпитаксиального роста, технических деталей, где оптические свойства не критичны.
Уточняйте ориентацию при заказе.
Покрытия для сапфировой оптики
Непокрытый сапфир теряет около 8% на каждой поверхности из-за высокого показателя преломления (n≈1,77). AR-покрытие снижает потери до 0,5–2% на проход.
| Покрытие | Диапазон |
|---|---|
| AR 400–700 нм | видимый диапазон |
| AR 3–5 мкм | MWIR |
| Другие диапазоны | под заказ |
Сапфировое окно с просветляющим покрытием на 2–4 мкм.
Области применения лейкосапфира
Пирометры и тепловизоры. Защитные окна для высокотемпературных измерений в металлургии, стекловарении, энергетике. Прозрачность в MWIR 3–5 мкм.
Лазерные системы. Окна, линзы, защитные стёкла для мощных лазеров — высокий порог лазерного повреждения, стабильная работа при тепловых нагрузках.
Химическая промышленность. Смотровые окна реакторов и аппаратов с агрессивными средами (кислоты, щёлочи, высокие температуры и давление).
Вакуумная техника. Окна вакуумных камер, электроннолучевых установок, систем напыления.
Аналитическое оборудование. Окна кювет, оптические элементы спектрометров, проточные ячейки.
Подводная и аэрокосмическая оптика. Иллюминаторы подводных аппаратов, защитные окна авиационных и космических систем — выдерживают высокое давление, абразивное воздействие.
Косметология и медицина. Световоды для IPL-систем, сапфировые наконечники для лазерной эпиляции, контактные охлаждающие окна.
Свойства лейкосапфира
| Химическая формула | Al₂O₃ |
| Структура | гексагональная, 3m |
| Плотность | 3,98 г/см³ |
| Твёрдость по Моосу | 9 |
| Область прозрачности | 0,17–5,5 мкм |
| Показатель преломления (0,532 мкм) | no = 1,7717; ne = 1,76355 |
| Модуль Юнга | 345 ГПа |
| Температура плавления | 2303 К |
Все механические свойства
| Параметры решётки | a = 4,758 Å; c = 12,99 Å |
| Влагопоглощение | нет |
| Модуль сдвига | 145 ГПа |
| Объёмный модуль упругости | 240 ГПа |
| Кажущийся предел упругости | 300 МПа |
| Модуль разрыва | 400 МПа |
| Коэффициенты упругости | C11 = 496; C12 = 164; C13 = 115; C33 = 498; C44 = 148 |
| Коэффициент Пуассона | 0,25 |
| Коэффициент трения | 0,15 |
Показатель преломления по длинам волн
| λ, мкм | no | ne | λ, мкм | no | ne |
|---|---|---|---|---|---|
| 0,193 | 1,92879 | 1,91743 | 0,213 | 1,88903 | 1,87839 |
| 0,222 | 1,8754 | 1,86504 | 0,226 | 1,87017 | 1,85991 |
| 0,244 | 1,85059 | 1,84075 | 0,248 | 1,84696 | 1,83719 |
| 0,257 | 1,83932 | 1,82972 | 0,266 | 1,83304 | 1,82358 |
| 0,280 | 1,82437 | 1,81509 | 0,308 | 1,81096 | 1,80198 |
| 0,325 | 1,80467 | 1,79582 | 0,337 | 1,80082 | 1,79206 |
| 0,351 | 1,79693 | 1,78825 | 0,355 | 1,79598 | 1,78732 |
| 0,442 | 1,78038 | 1,77206 | 0,458 | 1,77843 | 1,77015 |
| 0,488 | 1,7753 | 1,76711 | 0,515 | 1,77304 | 1,76486 |
| 0,532 | 1,7717 | 1,76355 | 0,590 | 1,76804 | 1,75996 |
| 0,633 | 1,7659 | 1,75787 | 0,670 | 1,76433 | 1,75632 |
| 0,694 | 1,76341 | 1,75542 | 0,755 | 1,76141 | 1,75346 |
| 0,780 | 1,76068 | 1,75274 | 0,800 | 1,76013 | 1,7522 |
| 0,820 | 1,75961 | 1,75168 | 0,980 | 1,75607 | 1,7483 |
| 1,064 | 1,75449 | 1,74663 | 1,320 | 1,75009 | 1,74227 |
| 1,550 | 1,74618 | 1,73838 | 2,010 | 1,73748 | 1,72973 |
| 2,249 | 1,73232 | 1,72432 | 2,703 | 1,719 | 1,711 |
| 2,941 | 1,712 | 1,704 | 3,333 | 1,701 | 1,693 |
| 3,704 | 1,687 | 1,679 | 4,000 | 1,674 | 1,666 |
| 4,348 | 1,658 | 1,65 | 4,762 | 1,636 | 1,628 |
| 5,000 | 1,623 | 1,615 | 5,263 | 1,607 | 1,599 |
Теплофизические свойства
| Температура плавления | 2303 К |
| Удельная теплоёмкость | 105 Дж/(кг·К) при 91 К; 761 Дж/(кг·К) при 291 К |
| Коэффициент теплового расширения (при 323 К) | 6,66×10⁻⁶ К⁻¹ параллельно С-оси; 5×10⁻⁶ К⁻¹ перпендикулярно С-оси |
| Теплопроводность (при 300 К) | 23,1 Вт/(м·К) параллельно С-оси; 25,2 Вт/(м·К) перпендикулярно С-оси |
Электрические свойства
| Электрическое сопротивление (200–500 °C) | 10¹¹–10¹⁶ Ом·см |
| Диэлектрическая константа | 10,0 |
| Диэлектрическая прочность | 4×10⁵ В/см |
| Тангенс угла диэлектрических потерь | 1×10⁻⁴ |
Химическая и радиационная устойчивость
| Растворимость в воде | отсутствует |
| Растворимость в кислотах (HNO₃, H₂SO₄, HCl, HF) | отсутствует до 300 °C |
| Растворимость в щелочах | отсутствует до 800–1000 °C |
| Растворимость в расплавах металлов (Mg, Al, Cr, Co, Ni, Na, K, Bi, Zn, Cs) | отсутствует до 800 °C |
| Радиационная стабильность (γ-излучение) | при облучении 10⁷ рад изменений оптического пропускания свыше 2,5 мкм нет; при облучении 10⁸ рад в течение 1 часа при 195 °C окрашивания не наблюдается |
| Радиационная стабильность (протоны) | при дозе 10¹² протонов/см² изменений оптического пропускания ниже 0,3 мкм нет |
Заказать сапфировые компоненты по чертежу
Присылайте запросы и чертежи на sales@alkor.net. Укажите тип изделия, размеры, ориентацию кристалла (для окон — С-ориентация), покрытие и количество. Коммерческое предложение подготовим в течение 24 часов.