产品概述
氟化镁（MgF₂）窗口片是一种由氟化镁晶体材料（可为单晶或多晶热压成型）制成的光学平面元件。它以其极高的激光损伤阈值、优异的机械硬度、良好的化学稳定性以及从真空紫外到中红外的宽透射范围而闻名。特别是在高能激光系统和恶劣环境应用中，MgF₂是首选的红外窗口材料之一。
核心特性与优势
宽透射波段：透射范围约为 0.11 μm ~ 7.5 μm，覆盖深紫外（DUV）到中红外（IR）区域。
高激光损伤阈值：能够承受极高功率的激光辐射，尤其适用于CO₂激光器（10.6 μm）等大功率激光系统。
优异的物理性能：硬度高、机械强度好，耐磨耐刮擦，易于加工、清洗和安装。
良好的化学稳定性：耐水和耐酸碱腐蚀能力优于其他氟化物晶体（如BaF₂, CaF₂）。
双折射特性：单晶MgF₂是正单轴晶体，具有双折射效应，可用于制作波片、相位延迟器等偏振光学元件。
主要应用领域
MgF₂窗口片广泛应用于对耐久性、激光功率和光谱范围有要求的场合：
高能激光系统：作为CO₂激光器（10.6 μm）、中红外激光器的输出窗口、扩束镜和光学系统的窗口片。
光谱分析：用于傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、紫外-可见分光光度计等仪器的窗口和棱镜。
航空航天与国防：用于导弹制导头罩、热成像系统、红外探测器的窗口，因其能承受高速飞行中的气动摩擦和雨蚀。
紫外光学系统：用于紫外光刻、紫外光谱仪等需要深紫外透射的窗口。
偏振光学：单晶MgF₂是制作1/4波片、1/2波片的常用材料。
关键技术参数
| 参数类别 | 参数名称 | 典型值/描述 |
| 晶体性质 | 晶体结构 | 四方晶系（单晶），多晶热压型无此特性 |
| 密度 | 3.18 g/cm³ | |
| 莫氏硬度 | ~6 | |
| 光学性质 | 透射范围 | 0.11 – 7.5 μm |
| 折射率（@5 μm） | ~1.35 | |
| 双折射（单晶） | Δn ≈ 0.012 | |
| 激光损伤阈值 | 非常高（> 10 J/cm² @ 10.6 μm, 20 ns） | |
| 机械与热学性质 | 热膨胀系数 | 13.7 × 10⁻⁶ /K（⊥c轴） |
| 热导率 | 14.65 W/(m·K)（⊥c轴） | |
| 热冲击参数 | 高，耐热冲击性能好 | |
| 化学性质 | 溶解性 | 不溶于水 |
| 耐酸性/碱性 | 良好，对常见酸碱稳定 |
标准产品规格（可定制）
| 规格项目 | 可选范围 |
| 直径/尺寸 | 5 mm – 200 mm（或更大尺寸需咨询） |
| 厚度 | 1 mm – 50 mm（根据尺寸和用途选择） |
| 公差 | 直径公差： ±0.1 mm 厚度公差： ±0.1 mm 平行度： < 1 arc min（标准）， < 10 arc sec（高精度） 面型： λ/4 @ 633nm（标准）， λ/10（高精度） |
| 表面质量 | 划痕–麻点： 20-10（标准）， 10-5（高精度） |
| 倒角 | 保护性倒角（通常为0.1mm ~ 0.3mm × 45°） |
| 镀膜 | 可提供增透膜（AR膜），最常用于3-5 μm和8-12 μm波段，以及针对10.6 μm激光波长的增透膜。 |
| 材料类型 | 单晶： 用于偏振光学，价格较高。 多晶（热压）： 用于标准窗口，无双折射，成本较低，尺寸可做得更大。 |
使用、操作与存储注意事项
取放：虽然MgF₂硬度较高，但仍需佩戴手套操作，避免表面污染。
清洁方法：
用吹气球或惰性气体吹去表面灰尘。
对于油污等，可用分析纯的无水乙醇或丙酮进行轻柔擦拭。由于其化学稳定性好，可耐受更广泛的清洁剂。
环境适应性：
温度： 耐热冲击性能优良，可承受较大的温度变化。
湿度： 几乎不吸水，可在潮湿环境中长期稳定工作。
安装： 安装时仍需注意应力均匀，但其高机械强度降低了安装破裂的风险。
与其他红外材料的比较
| 材料 | 透射范围 (μm) | 硬度/耐磨性 | 激光损伤阈值 | 主要特点 |
| MgF₂ | 0.11 – 7.5 | 高 | 极高 | 综合性能最优（机械、激光、化学） |
| BaF₂ | 0.15 – 12 | 低 | 低 | 透射范围最宽至远红外，但软，怕潮 |
| CaF₂ | 0.15 – 9 | 中 | 高 | 性能均衡，紫外到红外透射好 |
| ZnSe | 0.5 – 20 | 中低 | 中 | 中远红外性能最佳，但硬度低，不耐冲击 |
| 蓝宝石 | 0.15 – 5.5 | 极高 | 高 | 硬度最高，耐极端环境，但红外截止波长短 |
订购信息
订购时请提供以下信息以便我们为您提供准确的产品：
材料：氟化镁 (MgF₂)，并注明单晶或多晶（热压）
尺寸： 直径/长×宽 (mm) 和 厚度 (mm)
公差要求： 直径、厚度、平行度、面型精度
表面质量： 划痕-麻点等级
镀膜要求： 指定增透波段或激光波长（如10.6 μm AR）
总结对比（MgF₂ vs. BaF₂）：
优势： MgF₂在硬度、强度、激光损伤阈值和化学稳定性上全面优于BaF₂，更适用于高耐久性、高功率环境。
劣势： MgF₂的透射范围（尤其远红外段不如BaF₂），且不具有闪烁特性。BaF₂在需要超宽红外透射和辐射探测的场合有不可替代性。
| 特性 | 氟化镁 (MgF₂) | 熔融石英 (SiO₂) | 蓝宝石 (Al₂O₃) | 氟化钙 (CaF₂) | 锌硒 (ZnSe) |
| 主要透光范围 | 0.11μm ~ 7μm （深紫外-中红外） |
0.18μm ~ 2.5μm （紫外-近红外） |
0.15μm ~ 5.5μm （深紫外-中红外） |
0.13μm ~ 10μm （真空紫外-远红外） |
0.6μm ~ 16μm （可见-远红外） |
| 硬度（莫氏） | 高 (~6) 非常耐磨损 |
中 (~5.5) 尚可 |
极高 (~9) 最坚硬的光学材料之一 |
低 (~4) 非常软，易划伤 |
极低 (~2.5) 极易划伤，需特别保护 |
| 激光损伤阈值 | 高 适用于高能激光 |
高 | 高 | 中 | 低 |
| 化学稳定性 | 非常好 耐潮解和腐蚀 |
优异 | 非常好 | 较差 易潮解，需防潮 |
差，有毒，需特殊处理 |
| 成本 | 中等 | 低 （常见规格） | 高 | 高（尤其大尺寸、高质量） | 高 |
优先选择氟化镁（MgF₂）窗口片的情况：
- 需要同时兼顾紫外和红外透过率：当您的光学系统既涉及紫外光又涉及红外光时，MgF₂是性价比极高的选择。
- 高能激光系统：其高激光损伤阈值使其成为激光光学元件的可靠选择。
- 暴露在外的恶劣环境：例如天文观测的校正镜、导弹导引头罩、高温窗口等，其高硬度和良好的化学稳定性提供了可靠的保护。
- 需要耐磨损的紫外应用：在紫外光谱仪或紫外激光器中，相比柔软的氟化钙（CaF₂），MgF₂更耐用。
考虑其他材料的情况：
- 追求极致紫外透过率（尤其深紫外）：→ 氟化钙（CaF₂） 透过率更高，但要注意其软且怕潮，成本和维护要求高。
- 仅用于可见光或近红外，且成本敏感：→ 熔融石英（SiO₂） 是最经济、最常规的选择，性能均衡。
- 用于极端机械、高温环境（如装甲窗口）：→ 蓝宝石（Al₂O₃） 是无可争议的王者，硬度最高，但价格昂贵。
- 专门用于中远红外（特别是CO₂激光器6μm）：→ 锌硒（ZnSe） 在该波段透过率极高，是几乎唯一的选择，但物理性能很差。
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