熔融石英为什么适合紫外光学？透过、荧光与加工权衡
熔融石英适合紫外光学，原因有三点：高纯合成料的吸收边在 200 nm 以下，紫外光能透过去；金属杂质极少，被紫外照射时自身几乎不发光；热膨胀系数很低，能按常规光学玻璃的工艺抛光和镀膜。这三点都只对合适的等级成立。同样叫"石英"，天然原料熔制的料在 250 nm 以下透过明显下降，还会发出蓝紫色荧光。所以选型时要确定的是哪一级石英，以及透过、荧光和加工成本各让多少。
普通光学玻璃为什么过不了紫外
紫外波段的透过由材料的吸收边决定。N-BK7、B270 这类多组分玻璃含有碱金属、碱土金属氧化物，还有微量的铁等过渡金属离子，在 300–350 nm 附近就开始强烈吸收。10 mm 厚的 N-BK7 到 300 nm 时基本不透光。
熔融石英是近乎单一组分的非晶 SiO₂，本征吸收边在 160 nm 附近。实际能用到多短的波长，取决于杂质和结构缺陷，而这两项由原料和制造方法决定。
同样叫石英，紫外表现差在哪里
| 类型（国内常用代号） | 原料与工艺 | 紫外可用起点（约，10 mm 厚） | 紫外激发下的荧光 | 红外侧特点 | 适合的情况 |
|---|---|---|---|---|---|
| 合成熔融石英，紫外级（JGS1） | SiCl₄ 等化学原料气相合成，羟基含量高 | 约 185–190 nm | 很低 | 1.38、2.2、2.7 µm 附近有羟基吸收 | 深紫外、荧光检测、紫外激光 |
| 熔融石英，天然原料（JGS2） | 天然水晶粉熔制，含微量金属杂质 | 约 220–260 nm，240 nm 附近常见吸收带 | 蓝紫色荧光较明显 | 同样受羟基影响 | 300 nm 以上的一般紫外、可见光窗口 |
| 红外级石英（JGS3） | 低羟基工艺 | 约 260 nm 起 | 视原料而定 | 可用到约 3.5 µm | 近红外到中红外，不面向深紫外 |
表中数字是行业通用的量级，不同厂家、不同牌号之间有差异。设计时应以所用牌号的内透过率曲线和样品厚度为准。
有两点容易被忽略。
一是羟基含量对紫外和红外的作用相反。紫外级合成石英的羟基含量高，紫外透过和抗辐照都好，代价是近红外出现吸收峰。如果一个元件要同时覆盖 250 nm 和 2.7 µm，无论选哪一级，总有一端要吃亏。
二是透过率数据必须带厚度。材料手册给的多是 10 mm 的内透过率，不含表面反射。未镀膜的石英每个表面反射约 3.5%–4%，双面合计损失 7%–8%，在深紫外还会略高。因此 2 mm 的窗口和 30 mm 的棱镜对材料等级的敏感程度完全不同。
荧光背景为什么在紫外系统里要单独考虑
在荧光检测、拉曼、紫外成像这类系统里，探测的信号本来就弱。如果窗口、透镜或滤光片基底被激发光照射后自己发光，这部分光会直接叠加到背景上。后级的发射滤光片挡不住它，因为它的波长落在信号通带内。
石英的自发荧光主要来自金属杂质和缺氧型缺陷。天然原料熔制的石英在 254 nm 或 365 nm 激发下常能看到蓝紫色荧光。合成熔融石英杂质含量低几个数量级，荧光通常弱到可以忽略。
判断是否需要低荧光料，可以看三个条件：
激发波长越短、功率密度越高，基底荧光越明显
元件在激发光路上（激发滤光片、二向色镜、物镜前窗口）比在发射光路上更敏感
探测端是 PMT、sCMOS 等高灵敏器件时，更容易看到这部分背景
实测背景偏高时，也要排查材料以外的来源。胶合层、紫外胶、清洗残留的有机物、指纹和包装材料析出物，都会在紫外下发荧光。对荧光敏感的光路应尽量少用胶合结构。
长期紫外照射下的透过衰减
短波紫外会在石英内部产生色心。典型的吸收带在 215 nm 和 260 nm 附近，表现为使用一段时间后透过率逐渐下降。高能量脉冲激光（193 nm、248 nm 等）下，还可能出现材料致密化，使折射率变化。
低压汞灯、LED、氘灯这类连续光源下，紫外级合成石英一般够用。准分子激光等场合需要专门的抗辐照等级，应在询价时写明波长、能量密度、重复频率和预期寿命。
加工和镀膜上要付出的代价
熔融石英的线膨胀系数约 0.55×10⁻⁶/K，大约是 N-BK7 的十几分之一。热稳定性好，镀膜和使用中的温度变化引起的面形变化小。它比普通光学玻璃硬，化学稳定性也好，表面耐擦拭、耐清洗。
用在紫外时，几项加工要求会比可见光更严：
表面粗糙度：散射损失大致与 (粗糙度/波长)² 成正比。同样的抛光面，在 250 nm 的散射约是 500 nm 的四倍。
亚表面损伤：研磨留下的微裂纹和抛光再沉积层在紫外会吸收，在激光应用中是损伤起点。
抛光残留：氧化铈等抛光粉残留会吸收紫外，深紫外元件对抛光工艺和清洗有额外要求。
膜料选择：可见光常用的 TiO₂、Ta₂O₅ 在紫外吸收大，紫外膜系主要用 HfO₂、Al₂O₃、SiO₂、MgF₂ 及氟化物。可选的折射率差变小，同样指标需要更多层数，膜层自身的吸收和散射也要算进总透过。
成本：石英硬度高，去除速度慢，加工周期比 BK7 类玻璃长。料价方面，紫外级合成料高于天然熔融料，大口径和高均匀性等级的差价更大。
也因为成本，石英不该默认选最高等级。365 nm 固化、UVA 检测用天然熔融石英通常就足够。只有工作波长在 250 nm 以下，或者荧光背景、激光损伤成为瓶颈时，合成紫外级的差价才值得付。
和其他紫外材料怎么比
| 材料 | 紫外可用起点（约） | 荧光背景 | 加工与使用特点 | 主要取舍 |
|---|---|---|---|---|
| 合成熔融石英 | 约 185 nm | 很低 | 硬度适中，热膨胀极低，易镀膜 | 低于约 180 nm 不够用；近红外有羟基吸收 |
| 氟化钙 CaF₂ | 约 130 nm | 高纯料很低 | 质软，热膨胀大，怕热冲击，易划伤 | 透得更短、色散低，但加工和装配风险高 |
| 氟化镁 MgF₂ | 约 120 nm | 低 | 有双折射，需定向切割 | 用于真空紫外，偏振敏感光路要注意 |
| 蓝宝石 | 约 150–200 nm，取决于晶体品质 | 取决于杂质（Cr、Ti 等） | 极硬，加工慢；折射率高，反射损失大；有双折射 | 耐磨耐压好，光学加工成本高 |
| N-BK7 | 约 330–350 nm | — | 加工成熟、成本低 | 仅适合近紫外长波端和可见光 |
在 190–400 nm 范围内，熔融石英在透过、荧光、热稳定性和可加工性之间最均衡。更短的波长，或者需要与石英配对消色差时，再考虑氟化钙。
下单时应写清的条件
工作波长或波段，包括最短波长
元件厚度和通光口径
光源类型和功率（或能量）密度，连续还是脉冲
是否用于荧光或弱光探测，对基底荧光有无要求
材料等级或指定牌号；不确定时，写明应用，由供应商建议
镀膜要求：波段、入射角、偏振、透过或反射目标
表面质量、面形、平行度等图纸要求及检测方式
激埃特的加工材料包括熔融石英，相关产品有窗口镜、双面AR石英玻璃、紫外窄带滤光片等。具体等级、尺寸和公差需按图纸逐项评估。
常见问题
熔融石英和石英玻璃、石英晶体是一回事吗？
熔融石英和石英玻璃都指非晶态 SiO₂。日常说法里，"熔融石英"常特指合成料，"熔石英"或"石英玻璃"有时指天然原料熔制的料，采购时应以牌号或代号为准。石英晶体（水晶）是晶态材料，有双折射，主要用于波片等偏振元件，和前两者不同。
365 nm 的应用一定要用紫外级合成石英吗？
不一定。365 nm 处天然熔融石英的透过已经很高，部分紫外透过性能较好的光学玻璃也能用。要不要升级，取决于荧光背景要求和功率密度，透过率在这里不是主要矛盾。
石英窗口用久了透过率下降，是材料问题吗？
可能是色心引起的材料老化，也可能是表面沉积了污染物，或者膜层退化。先清洁表面再复测。若仍然偏低，再对照光源波长和累计照射剂量，判断是否需要更换抗辐照等级。
熔融石英不镀膜可以直接用吗？
可以。未镀膜时双面反射损失约 7%–8%，同时带来杂散光和鬼像。对透过率或背景敏感的系统，可以加增透膜，但膜层会带来自身的吸收和波段限制。
怎么确认到货的石英是不是低荧光料？
用实际的激发波长，在暗环境下照射样品，与已知的合成石英样品对比发光强度。更可靠的做法是在规格中约定材料牌号，并要求供应商提供材料证明。
