Смотровые стёкла и иллюминаторы для промышленных установок: кварц, сапфир, ИК-материалы
Алкор Текнолоджиз производит смотровые стёкла и иллюминаторы для промышленных установок, вакуумных камер, реакторов, котлов и технологических аппаратов — из кварцевого стекла (ГОСТ 21836-2021, тип Г), сапфира, CaF₂, ZnSe, Si, Ge и MgF₂ — на собственном производстве в Санкт-Петербурге. Круглые, прямоугольные и нестандартные формы по чертежу. Для вакуума, давления, агрессивных химических сред. AR-покрытия для конкретных длин волн или диапазонов.
Укажите материал, форму и размеры, рабочую среду и температуру, давление (если есть), покрытие и количество.
Смотровые стёкла коротко
- ГОСТ 21836-2021действующий стандарт на кварцевые смотровые стёкла тип Г
- до +1200 °Cкварцевые смотровые стёкла
- до +1600 °Cсапфировые смотровые стёкла
- 24 часана коммерческое предложение
Смотровые стёкла и защитные окна.
Выбор материала смотрового стекла: практическое руководство
Кварцевое стекло закрывает большинство задач, но есть применения, где нужны более специализированные материалы — сапфир для механических нагрузок, ZnSe для дальнего ИК, CaF₂ для совмещения видимого и ИК-диапазонов:
| Наименование | Диапазон, мкм | Т, °C | Применение |
|---|---|---|---|
| Стекло оптическое BK-7, К8, Borofloat | 0,35–2 | 150 | стандартное смотровое стекло для видимой области; ограниченное использование в ультрафиолете; чувствительно к температуре, низкий коэффициент термического расширения; химически инертно |
| Стекло кварцевое оптическое КУ-1, КВ, КИ | 0,19–3,5 | 950 | смотровые окна для УФ или ИК спектра; низкий коэффициент термического расширения; химически инертно |
| ZnS | 0,5–14 | 200 | ИК-спектроскопия; высокая устойчивость к разрушению |
| Сапфир Al₂O₃ | 0,3–4,5 | 1600 | высокая твёрдость; низкий показатель преломления; смотровые окна для вакуума; УФ или ИК качество |
| Германий, Ge | 2–15 | 100 | окна, фильтры; высокий показатель преломления, требуется AR-покрытие |
| Фторид кальция, CaF₂ | 0,15–9 | 200 | УФ, ИК; лазеры, спектроскопия |
| Селенид цинка, ZnSe | 0,6–14 | 200 | CO₂-лазеры, ИК-спектроскопия |
| Кремний Si | 1,1–6 | 120 | окна, линзы, фильтры для ИК |
| Фторид магния, MgF₂ | 0,12–5,5 | 200 | ВУФ-оптика, эксимерные лазеры |
Практическое правило
- Температура >350 °C → кварц (тип Г) или сапфир
- Нужен ИК-диапазон 8–14 мкм → ZnSe или Ge
- Нужно совместить визуальный контроль и пирометрию 3–5 мкм → CaF₂
- Высокое давление или механические нагрузки → сапфир
- УФ-диапазон ниже 340 нм → кварц КУ-1
Кварцевые смотровые стёкла тип Г (ГОСТ 21836-2021)
Действующий стандарт: ГОСТ 21836-2021 «Стёкла смотровые для промышленных установок. Технические условия». Введён в действие с 1 мая 2022 г. Для изготовления стёкол типа Г используют кварцевое стекло по ГОСТ 15130.
Производим кварцевые смотровые стёкла тип Г из марок:
КУ-1 / JGS-1
Синтетический кварц, диапазон 150 нм–3,5 мкм, нулевая флуоресценция. Для установок с УФ-излучением, фотохимических реакторов, оборудования атомной промышленности.
КВ / JGS-2
Природный кварц, диапазон 260 нм–2,5 мкм. Стандартный выбор для промышленных иллюминаторов без требований к УФ-диапазону. Наиболее экономичный вариант из кварцевых марок.
КИ / JGS-3
Электроплавленый кварц, диапазон 300 нм–3,5 мкм, нет поглощения при 2,7 мкм. Для иллюминаторов установок с ИК-диагностикой в диапазоне 2,5–3,5 мкм.
Обратите внимание: мы производим смотровые стёкла только из высококачественного оптического кварца без пузырей и включений с высоким качеством полировки, подходящие для требовательных задач. Для простых задач визуального наблюдения лучше использовать технический кварц других производителей.
Запросить цену на кварцевые смотровые стёкла · Подробнее о кварцевом стекле
Сапфировые смотровые стёкла: максимальная прочность и давление
Сапфировые смотровые стёкла обладают коэффициентом пропускания более 80%, а спектр пропускания 0,3–4,5 мкм. Сапфир — самый прочный материал, используемый для вакуумных смотровых окон. Это позволяет использовать меньшую толщину или более высокое давление по сравнению с кварцевыми окнами.
Почему применяют сапфир для высокого давления:
Твёрдость 9 по шкале Мооса
Кварц — 7, обычное стекло — 5–6. При одинаковом допустимом давлении сапфировое окно толщиной 3 мм выдерживает нагрузку, для которой кварц требует 5–6 мм. Меньшая толщина — меньше пути сквозь материал, выше пропускание, меньше аберраций.
Температура до +1600 °C
Выше, чем у кварца (+1200 °C). Сапфировые иллюминаторы применяются в высокотемпературных печах, плазменных установках, реакторах термоядерного синтеза.
Химическая инертность
Сапфир (α-Al₂O₃) устойчив к большинству кислот, щелочей, органических растворителей. Исключение — концентрированные щёлочи при высокой температуре.
Диапазон пропускания 170 нм – 5,5 мкм
От УФ до MWIR. Одно окно работает в видимом диапазоне для визуального контроля и в MWIR для инфракрасной диагностики одновременно.
Применения сапфировых смотровых стёкол: вакуумные камеры с ускорителями заряженных частиц; установки магнетронного напыления и CVD-процессов; реакторы высокого давления в химической промышленности; газотурбинные двигатели (окна для эндоскопической диагностики лопаток); плазменные установки и дуговые печи.
На перечисленные выше смотровые стёкла дополнительно может быть нанесено AR-покрытие для определённой длины волны (диапазона).
Запросить цену на сапфировые смотровые стёкла · Подробнее о лейкосапфире
ИК-смотровые окна: наблюдение в инфракрасном диапазоне
Стандартные кварцевые или боросиликатные смотровые стёкла непрозрачны в среднем и дальнем ИК-диапазонах. Для задач, где необходимо наблюдение или измерение через стенку установки в ИК-диапазоне, требуются специальные материалы.
Смотровые стёкла из CaF₂
Используют в случае необходимости работы одновременно в видимом диапазоне и ИК-спектре в диапазоне 0,2–7 мкм. Коэффициент пропускания 90%. Например, для измерения температуры пирометром либо спектроскопии.
Смотровые стёкла из ZnSe
Стандарт для смотровых иллюминаторов тепловизионных систем наблюдения. Используют для работы в дальней ИК-области спектра на 8–14 мкм либо при необходимости работы в очень широком спектре от 2 до 12 мкм. Поставляются с просветляющим покрытием для увеличения коэффициента пропускания, но в этом случае необходимо учитывать рабочую температуру в камере: большинство просветляющих покрытий теряют работоспособность при 200 °C. Без просветляющего покрытия пропускание ZnSe составляет 70%.
Германиевые смотровые стёкла (1,8–14 мкм)
Для LWIR-диапазона (8–14 мкм) с максимально высоким показателем преломления (n≈4,0). С DLC-покрытием — защита от механических повреждений. Максимальная рабочая температура +100 °C (выше — поглощение нарастает). Применяется для ИК-смотровых иллюминаторов, где важна компактность и высокое пропускание в тепловизионном диапазоне.
Кремниевые окна Si (1,2–7 мкм)
Для MWIR-диапазона 3–5 мкм. Лёгкие (плотность 2,33 г/см³ — в 2,3 раза легче германия), более доступны по стоимости. Для пирометров, газоанализаторов и MWIR-тепловизионных систем с невысокой рабочей температурой.
Кроме представленных вакуумных смотровых стёкол, вы можете приобрести у нас смотровые окна из других материалов, например, фторида бария.
Запросить цену на ИК-смотровые окна · Подробнее об ИК-оптике
Расчёт смотрового окна под давление
При выборе смотрового стекла для установки, работающей под давлением, необходимо рассчитать требуемую толщину окна исходя из рабочего давления, диаметра (или размера) окна, материала и допустимого коэффициента запаса.
Онлайн-калькулятор. На нашем сайте доступен онлайн-калькулятор расчёта оптических окон под давление. Для расчёта укажите: рабочее давление (МПа или бар), диаметр или размер рабочего отверстия, материал окна, температуру рабочей среды. Калькулятор возвращает рекомендуемую минимальную толщину.
Общие закономерности: при прочих равных сапфир позволяет использовать вдвое меньшую толщину, чем кварц, при том же допустимом давлении. ZnSe и Ge — мягкие материалы, для них под давлением требуется значительно большая толщина.
Все смотровые стёкла производятся на нашем заводе в Санкт-Петербурге и не зависят от зарубежных поставок.
Отрасли применения смотровых стёкол
Химическая и нефтехимическая промышленность — кварцевые иллюминаторы тип Г для реакторов, смесителей, колонн ректификации. Устойчивость к кислотам, высокая температура. Для процессов с агрессивными средами при температуре 200–1200 °C.
Пищевая и фармацевтическая промышленность — кварцевые и сапфировые смотровые стёкла для биореакторов, ферментеров, смесителей. Химически инертны, допускают стерилизацию паром. Диаметры от 40 до 200 мм.
Атомная энергетика — КУ-1 для смотровых окон в зонах с радиационным воздействием. КУ-1 незаменим для работы полупроводниковой техники, в атомной энергетике и производстве веществ, требующих практически стерильных материалов. Устойчив к гамма-облучению значительно дольше, чем обычное стекло.
Вакуумные установки и PVD/CVD-процессы — сапфировые иллюминаторы для камер напыления. Сапфир химически инертен к плазме, выдерживает давление вакуумной откачки. Кварц КУ-1 для УФ-просветлений.
Металлургия и высокотемпературные печи — кварцевые смотровые стёкла до +1200 °C. Визуальный контроль за расплавами, процессами термообработки, горением.
ИК-диагностика промышленного оборудования — ZnSe, CaF₂, Si-окна для тепловизионного наблюдения сквозь стенку реакторов и печей в MWIR (3–5 мкм) и LWIR (8–14 мкм).
Газовая промышленность — MgF₂ и CaF₂-окна для детекторов пламени в системах безопасности на нефтегазовых объектах. MgF₂ прозрачен для характеристического УФ-излучения пламени углеводородов.
Преимущества работы с Алкор Текнолоджиз
Нестандартные размеры по чертежу
Не ограничены стандартными типоразмерами ГОСТ. Прямоугольные форматы, нестандартные диаметры, окна с фасками под конкретный фланец — в штатном режиме производства.
AR-покрытие на любую длину волны
Кварцевые смотровые стёкла с AR на 1064 нм, 532 нм, 248 нм или широкополосными покрытиями 250–400 нм — для установок с лазерными источниками внутри реактора.
Расчёт под давление
Онлайн-калькулятор и консультация инженеров для выбора минимальной допустимой толщины под конкретное рабочее давление.
Заказать смотровые стёкла по чертежу
Пришлите запрос на sales@alkor.net: материал (кварц, сапфир, ZnSe, CaF₂ и другие), форма (круглое или прямоугольное), размеры (диаметр × толщина или ширина × длина × толщина), рабочая среда и температура, давление (если есть), покрытие, количество. Коммерческое предложение в течение 24 часов. Доставка осуществляется транспортными компаниями во все регионы России.