Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2026-06-04 origine:Propulsé
Dans la conception de systèmes optiques, d’équipements à semi-conducteurs et d’instruments laser, le choix des matériaux affecte souvent directement les performances globales de l’ensemble du dispositif. Parmi eux, le verre de quartz, en raison de son excellente transmission de la lumière et de sa résistance à la chaleur, est devenu un matériau de base indispensable dans le domaine de la fabrication haut de gamme. Cependant, de nombreux ingénieurs constatent que lors de la sélection des modèles, il existe différentes méthodes d'étiquetage telles que JGS1, JGS2, JGS3, ainsi que ZS, KS, HS, etc. sur le marché, ce qui rend difficile leur distinction au premier coup d'œil. Cet article explorera systématiquement les relations correspondantes entre ces modèles sous trois perspectives : les caractéristiques spectrales, les processus de fabrication et l'évolution des normes.
La série JGS est le nom commun le plus utilisé dans l'industrie. Ce système de dénomination divise le verre de quartz optique en trois catégories, chacune optimisée pour différentes longueurs d'onde de travail.
Le verre de quartz JGS1 est spécialement conçu pour la gamme de longueurs d'onde de l'ultraviolet lointain, avec sa plage de transmission efficace de la lumière allant de 185 à 2 500 nanomètres. À une longueur d'onde de 185 nanomètres, sa transmission peut atteindre jusqu'à 90 %, ce qui en fait le matériau préféré pour les systèmes optiques haut de gamme tels que la lithographie ultraviolette profonde et la transmission laser ultraviolette. Du point de vue de la structure interne, le JGS1 ne contient presque pas de bulles et a une teneur en impuretés extrêmement faible, la pureté du matériau étant la plus élevée parmi les trois modèles. Il faut cependant noter que sa teneur en hydroxyles est relativement élevée, ce qui peut introduire des pics d'absorption supplémentaires dans certaines applications infrarouges. Dans l’ensemble, si votre équipement fonctionne dans la gamme ultraviolette profonde, le JGS1 est l’un des choix les plus aboutis disponibles sur le marché aujourd’hui.
La plage de transmission lumineuse du verre de quartz JGS2 est de 220 à 2 500 nanomètres. Il présente d'excellentes performances de transmission dans les régions de lumière ultraviolette et visible, mais le taux de transmission global est légèrement inférieur à celui du JGS1. L’avantage de ce matériau réside dans sa rentabilité. Il convient à une utilisation dans les instruments optiques de milieu à haut de gamme, les équipements d'inspection industrielle, etc., qui ont certaines exigences de performances mais des budgets limités. JGS2 est produit par la méthode de fusion hydrogène-oxygène et contient une structure de microparticules à l’intérieur, ainsi qu’une petite quantité d’impuretés métalliques. Pour la plupart des systèmes optiques industriels, ces différences se situent dans une plage acceptable, alors que l'avantage en termes de coût est très évident.
Le verre de quartz JGS3 est conçu pour la gamme de longueurs d'onde infrarouges, avec sa plage de travail allant de 260 à 3 500 nanomètres. Contrairement aux deux modèles précédents, le JGS3 n'a pas de bande d'absorption distincte dans la région de 2 600 à 2 800 nanomètres et sa transmission infrarouge reste supérieure à 85 %, ce qui le rend parfaitement adapté aux applications telles que les imageurs thermiques, les équipements de mesure de température infrarouge et les chemins optiques laser CO2. La teneur en hydroxyle du JGS3 est extrêmement faible, ce qui garantit qu'il n'est pas affecté par l'absorption de l'hydroxyle dans la gamme de longueurs d'onde infrarouges. Cependant, il peut y avoir une petite quantité de minuscules bulles et structures de particules à l’intérieur. Si votre longueur d'onde de travail se situe principalement dans la plage infrarouge, le JGS3 est une option fiable qui a été vérifiée par des tests de marché à long terme.
Pourquoi les JGS1, JGS2 et JGS3, tous étant en verre de quartz , présentent-ils des différences aussi significatives en termes de performances spectrales ? La réponse réside dans leurs processus de fabrication. Différentes techniques de fabrication déterminent la structure interne des matériaux, la teneur en impuretés et la plage de longueurs d'onde finale applicable.
Le verre de quartz optique JGS1 est fabriqué selon le procédé de dépôt chimique de tétrachlorure de silicium. Ce processus utilise du tétrachlorure de silicium gazeux de haute pureté comme matière première, qui est hydrolysée dans une flamme hydrogène-oxygène puis déposée pour former la forme. Puisque la matière première est sous forme gazeuse, elle n’introduit pratiquement pas d’impuretés solides, il n’y a donc presque pas de bulles à l’intérieur du produit fini et la teneur en impuretés métalliques peut être contrôlée à un niveau extrêmement faible. Cependant, les sous-produits du processus de dépôt chimique sont une grande quantité de groupes hydroxyles qui restent dans le matériau. C’est la raison fondamentale pour laquelle JGS1 fonctionne bien dans la bande ultraviolette mais présente des pics d’absorption dans la bande infrarouge.
Le verre de quartz ultraviolet JGS2 est produit par la méthode de fusion hydrogène-oxygène. Ce processus utilise du sable de quartz naturel ou du quartz broyé comme matière première et les fait fondre directement dans une flamme hydrogène-oxygène pour se former. Étant donné que les matières premières elles-mêmes contiennent une certaine quantité d'impuretés métalliques et que des polluants de l'environnement peuvent être mélangés pendant le processus de fusion, la teneur en impuretés métalliques du JGS2 est supérieure à celle du JGS1. En même temps, il existe une certaine structure limite de particules à l’intérieur et son uniformité optique est légèrement inférieure. Cependant, la teneur en hydroxyle du JGS2 est bien inférieure à celle du JGS1, ce qui lui confère de bonnes performances de transmission dans la plage de la lumière ultraviolette à visible, et en même temps, cela n'affectera pas l'application dans la plage infrarouge comme le JGS1 en raison de la teneur excessive en hydroxyle.
Le verre de quartz infrarouge JGS3 est fabriqué selon la méthode d'électrofusion sous vide. Dans ce processus, le sable de quartz de haute pureté est placé dans un environnement sous vide et directement fondu par chauffage électrique, puis lentement refroidi pour se former. Puisqu'aucune flamme hydrogène-oxygène n'est impliquée dans l'ensemble du processus, très peu de groupes hydroxyles pénètrent dans le matériau, de sorte que la teneur en hydroxyle du JGS3 est extrêmement faible, ce qui le rend parfaitement adapté aux exigences de transmission de la bande infrarouge. Cependant, le coût de la méthode d'électrofusion sous vide est que les traces de gaz initialement présentes dans le sable de quartz ne peuvent pas être complètement expulsées dans l'environnement sous vide et peuvent former de minuscules bulles à l'intérieur du matériau. Dans le même temps, les limites initiales entre les particules de quartz peuvent également rester en partie sous forme de structures particulaires. Bien que ces défauts microscopiques n’affectent pas la transmission dans la bande infrarouge, ils auront une certaine diffusion dans la région de la lumière visible.
Lorsque de nombreux acheteurs entrent en contact avec du verre de quartz, ils découvrent qu'outre la série JGS, il existe également des labels tels que ZS, KS et HS. Il ne s'agit pas de deux systèmes de matériaux différents, mais plutôt des conventions de dénomination adoptées par la norme industrielle chinoise des matériaux de construction JC/T 185 au cours de différentes périodes historiques. Comprendre cet historique d'évolution est utile lors de la révision d'anciens dessins ou de la connexion avec des fournisseurs de différentes époques, car cela permet une identification précise des besoins en matériaux.
La première version de 1981 de la norme classifiait le verre de quartz optique selon la bande spectrale d'application en trois catégories : verre de quartz optique ultraviolet lointain (JGS1), verre de quartz optique ultraviolet (JGS2) et verre de quartz optique infrarouge (JGS3). Cette version a eu un impact profond. Bien que la norme ait été abolie, les noms de la série JGS sont encore fréquemment visibles dans les dessins industriels, les commandes et les communications techniques en raison de leur large diffusion et de leur utilisation à long terme. De nombreux ingénieurs plus âgés ne reconnaissent que les désignations JGS1, JGS2 et JGS3 et ne connaissent pas les dernières désignations ZS, KS et HS.
La version 1996 de la norme a encore affiné la classification en la modifiant comme suit : verre de quartz optique ultraviolet lointain (ZS-1), verre de quartz optique ultraviolet (ZS-2), verre de quartz optique visible (KS) et verre de quartz optique infrarouge (HS). Au cours de cette étape, la région de la lumière visible a été distinguée comme une catégorie distincte (KS), reflétant les exigences de plus en plus élevées en matière de sélectivité de bande dans les dispositifs optiques à cette époque. Dans le cadre de ce système, la série ZS couvre la région ultraviolette, KS correspond à la région de la lumière visible et HS correspond à la région infrarouge. Il est à noter que dans cette version, il existait deux sous-catégories, ZS-1 et ZS-2, correspondant respectivement aux JGS1 et JGS2 du système d'origine.
La version actuelle de 2013 de la norme a réorganisé les catégories en trois types : le verre de quartz optique ultraviolet (ZS), le verre de quartz optique visible (KS) et le verre de quartz optique infrarouge (HS). Par rapport à la version de 1996, le changement le plus significatif est la suppression des sous-catégories ZS-1 et ZS-2, qui ont été unifiées sous le nom de ZS. De plus, le code JGS n'apparaît plus dans le texte standard. Cela a abouti à une situation de double dénomination sur le marché actuel : pour le même matériau, il pourrait être écrit comme JGS1 sur les anciens dessins, correspondant à ZS dans la norme actuelle, tandis que les fournisseurs peuvent simplement l'appeler verre de quartz de qualité ultraviolette.
L'analyse précédente montre que les séries JGS et ZS/KS/HS sont essentiellement des noms différents pour le même matériau dans différentes versions standard. Lors de la sélection réelle, le plus important est de déterminer le modèle de verre de quartz approprié en fonction de la bande de longueur d'onde de travail spécifique, plutôt que de s'en tenir à la dénomination elle-même.
Si votre équipement fonctionne dans la gamme de longueurs d'onde ultraviolettes, en particulier dans la région ultraviolette profonde, il est recommandé de donner la priorité au verre de quartz JGS1 ou au verre de quartz optique ultraviolet de la série ZS. Ces matériaux ont la transmission la plus élevée dans la plage de longueurs d'onde courtes et le contrôle des impuretés le plus strict, ce qui en fait le choix courant pour des applications telles que la lithographie ultraviolette, la stérilisation ultraviolette et la transmission laser ultraviolette.
Si votre système couvre un large spectre allant de l'ultraviolet à la lumière visible et que vous avez certaines exigences en matière de coûts, le verre de quartz JGS2 est une option équilibrée et éprouvée sur le marché. Sa transmission est légèrement inférieure à celle du JGS1, mais son prix est plus avantageux, ce qui le rend adapté aux équipements haut de gamme tels que l'inspection industrielle et l'analyse par fluorescence, sensibles au coût.
Si votre application se concentre sur la bande infrarouge, comme l'imagerie thermique, la mesure de la température infrarouge ou le chemin optique du laser CO2, alors le verre de quartz JGS3 ou le verre de quartz optique infrarouge série HS sont les choix les plus appropriés. Ces matériaux ont une teneur en hydroxyle extrêmement faible et ne présentent pas de pics d'absorption évidents dans la plage infrarouge, ce qui peut garantir que le système atteint une transmission stable et efficace sur toute la bande infrarouge.
Pour les applications qui couvrent le spectre de la lumière visible, le verre de quartz optique visible de la série KS dans les normes actuelles est un produit spécifiquement optimisé pour la plage de longueurs d'onde de 400 à 700 nanomètres. Il convient de noter qu'il n'existe pas de modèle équivalent direct pour le KS dans le système JGS, car la version 1981 de la norme ne classifiait pas séparément la plage de lumière visible. Si votre besoin concerne uniquement les applications de lumière visible, la série KS constitue un choix plus précis.
En résumé, le principe de base de la sélection du verre de quartz optique est de déterminer le modèle en fonction de la bande de longueur d'onde de travail, plutôt que de rechercher aveuglément des qualités plus élevées. Il n'y a pas de supériorité ou d'infériorité absolue entre JGS1, JGS2 et JGS3. Il s’agit simplement de résultats optimisés pour différents scénarios d’application. Choisir la bonne bande de longueur d’onde est essentiel pour réaliser pleinement la vraie valeur de chaque type de verre de quartz.
Question 1 : Quelle est la relation entre JGS1, JGS2, JGS3 et ZS, KS, HS ?
Réponse : Ce sont des noms différents pour le même type de verre de quartz optique sous différentes versions standard. JGS1 correspond à ZS (ultraviolet), JGS2 correspond également à ZS et JGS3 correspond à HS (infrarouge). Dans le système JGS, KS n'a pas de modèle correspondant directement.
Question 2 : Dans quelle bande de fréquences le JGS1 est-il le plus adapté à une utilisation ?
Réponse : JGS1 est particulièrement adapté à la gamme de longueurs d'onde de l'ultraviolet lointain (185 à 2 500 nm) et est utilisé dans les systèmes optiques haut de gamme tels que la lithographie ultraviolette profonde et les lasers ultraviolets.
Question 3 : Quels sont les principaux avantages du JGS2 par rapport au JGS1 ?
Réponse : L'avantage du JGS2 réside dans sa rentabilité élevée, avec une excellente transmission dans la plage de la lumière ultraviolette à visible, ce qui le rend adapté aux applications industrielles aux budgets limités mais nécessitant certaines normes de performances.
Question 4 : Pourquoi le JGS3 est-il adapté à la bande infrarouge mais pas à la bande de lumière visible ?
Réponse : La teneur en hydroxyle du JGS3 est extrêmement faible et il n’y a pas de pics d’absorption évidents dans la région infrarouge. Cependant, il peut y avoir de minuscules bulles et structures de particules à l’intérieur, qui diffusent la lumière visible. Il est donc principalement adapté aux applications infrarouges.
Question 5 : Quelle est la différence fondamentale entre JGS1 et JGS3 en termes de processus de fabrication ?
Réponse : JGS1 est produit par le processus de dépôt chimique, avec des groupes hydroxyle de haute pureté mais abondants ; JGS3 est fabriqué par électrofusion sous vide, avec très peu de groupes hydroxyle mais contenant éventuellement de minuscules bulles.
Question 6 : Quels sont les principes fondamentaux de sélection du verre de quartz ?
Réponse : En fonction de la sélection des bandes de travail, pour les ultraviolets lointains, choisissez JGS1/ZS ; pour l'infrarouge, choisissez JGS3/HS ; pour une lumière visible pure, choisissez KS. Ne recherchez pas aveuglément des notes plus élevées.
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