在光学系统、半导体设备和激光仪器的设计中，材料的选择往往直接影响整个器件的整体性能。其中，石英玻璃由于其优异的透光性和耐热性，已成为高端制造领域不可或缺的基础材料。但不少工程师在选型时发现，市场上有JGS1、JGS2、JGS3以及ZS、KS、HS等多种标注方式，乍一看很难区分。本文将从光谱特性、制造工艺和标准演进三个角度系统地探讨这些模型之间的对应关系。
JGS系列 是业内使用最广泛的通用名称。该命名系统将光学石英玻璃分为三类，每一类都针对不同的工作波长进行了优化。
JGS1石英玻璃是专为远紫外波长范围设计的，其有效透光范围覆盖185至2500纳米。在185纳米波长下，其透过率可达90%，使其成为深紫外光刻、紫外激光传输等高端光学系统的首选材料。从内部结构来看，JGS1几乎不含气泡，杂质含量极低，材质纯度是三个型号中最高的。但值得注意的是，其羟基含量较高，在某些红外应用中可能会引入额外的吸收峰。总体而言，如果您的设备在深紫外范围内运行，JGS1 是当今市场上最成熟的选择之一。
JGS2石英玻璃的透光范围为220至2500纳米。它在紫外光和可见光区域均表现出优异的透过率，但整体透过率略低于JGS1。这种材料的优点在于其成本效益。适用于对性能有一定要求但预算有限的中高端光学仪器、工业检测设备等。 JGS2采用氢氧熔炼法生产，内部含有微细颗粒结构，并含有少量金属杂质。对于大多数工业光学系统来说，这些差异都在可接受的范围内，同时成本优势非常明显。
JGS3石英玻璃专为红外波长范围设计，其工作范围覆盖260至3500纳米。与前两种型号不同，JGS3在2600至2800纳米区域没有明显的吸收带，其红外透过率保持在85%以上，非常适合热成像仪、红外测温设备和CO2激光光路等应用。 JGS3的羟基含量极低，这保证了其在红外波长范围内不受羟基吸收的影响。但内部可能存在少量微小气泡和颗粒结构。如果您的工作波长主要在红外范围内，JGS3是经过长期市场测试验证的可靠选择。
为什么JGS1、JGS2和JGS3都是 石英玻璃，在光谱性能上表现出如此显着的差异？答案在于它们的制造工艺。不同的制造工艺决定了材料的内部结构、杂质含量以及最终适用的波长范围。
JGS1光学石英玻璃采用四氯化硅化学沉积工艺制造。该工艺以高纯四氯化硅气体为原料，在氢氧焰中水解，然后沉积成型。由于原料呈气态，几乎不会引入固体杂质，因此成品内部几乎没有气泡，金属杂质含量可控制在极低的水平。然而，化学沉积过程的副产物是大量残留在材料中的羟基。这就是JGS1在紫外波段表现良好但在红外波段有吸收峰的根本原因。
JGS2紫外石英玻璃采用氢氧熔炼法生产。该工艺以天然石英砂或碎石英为原料，直接在氢氧火焰中熔化成型。由于原料本身含有一定量的金属杂质，且熔炼过程中可能混入来自环境的污染物，因此JGS2的金属杂质含量高于JGS1。同时其内部存在一定的颗粒边界结构，其光学均匀性稍差。但JGS2的羟基含量远低于JGS1，这使得其在紫外到可见光范围内具有良好的透过性能，同时不会像JGS1那样因羟基含量过高而影响在红外范围内的应用。
JGS3红外石英玻璃采用真空电熔法制造。在此过程中，将高纯度石英砂置于真空环境中，通过电加热直接熔化，然后缓慢冷却成型。由于整个过程不涉及氢氧火焰，进入材料的羟基极少，因此JGS3的羟基含量极低，非常适合红外波段的传输要求。但真空电熔法的成本是石英砂中原本存在的微量气体在真空环境下无法完全排出，可能会在材料内部形成微小的气泡。同时，石英颗粒之间的原始边界也可能部分保留为颗粒结构。虽然这些微观缺陷不会影响红外波段的透射，但它们在可见光区域会产生一些散射。
很多采购人员接触石英玻璃时，会发现除了JGS系列之外，还有ZS、KS、HS等标签。这不是两种不同的材料体系，而是我国建材行业标准JC/T 185在不同历史时期采用的命名约定。了解这一演变历史有助于查看旧图纸或与不同时代的供应商联系，因为它可以准确识别材料需求。
最早的1981版标准根据应用光谱波段将光学石英玻璃分为三类：远紫外光学石英玻璃（JGS1）、紫外光学石英玻璃（JGS2）、红外光学石英玻璃（JGS3）。这个版本产生了深远的影响。尽管该标准已废止，但由于JGS系列的广泛传播和长期使用，其名称仍频繁出现在行业图纸、订单和技术交流中。许多老工程师只认识JGS1、JGS2和JGS3名称，而不熟悉后来的ZS、KS和HS。
1996年版标准进一步细化了分类，改为：远紫外光学石英玻璃（ZS-1）、紫外光学石英玻璃（ZS-2）、可见光学石英玻璃（KS）、红外光学石英玻璃（HS）。这一阶段，可见光区域被单独拿出来作为一个单独的类别（KS），反映了当时光学器件对波段选择性越来越高的要求。在该系统下，ZS系列覆盖紫外区，KS对应可见光区，HS对应红外区。需要说明的是，在这个版本中，有两个子类别ZS-1和ZS-2，分别对应原系统的JGS1和JGS2。
目前的2013版标准将类别重新划分为三种类型：紫外光学石英玻璃（ZS）、可见光学石英玻璃（KS）和红外光学石英玻璃（HS）。与1996年版本相比，最显着的变化是取消了子类别ZS-1和ZS-2，统一为ZS。此外，代码 JGS 不再出现在标准文本中。这就造成了目前市场上的双重命名情况：同一种材料，在旧图纸上可能写为JGS1，对应现行标准中的ZS，而供应商则可能简称为紫外级石英玻璃。
从前面的分析可以看出，JGS系列和ZS/KS/HS系列本质上是同一种材料在不同标准版本下的不同叫法。在实际选型中，更重要的是根据具体工作波段确定合适的石英玻璃型号，而不是拘泥于命名本身。
如果您的设备工作在紫外波长范围，特别是深紫外区，建议优先选用JGS1石英玻璃或ZS系列紫外光学石英玻璃。这些材料在短波长范围内具有最高的透过率和最严格的杂质控制，使其成为紫外光刻、紫外杀菌、紫外激光传输等应用的主流选择。
如果您的系统涵盖从紫外线到可见光的宽光谱，并且您有一定的成本要求，那么 JGS2 石英玻璃是市场上经过充分测试的平衡选择。其透过率略低于JGS1，但价格更优惠，适合工业检测、荧光分析等对成本敏感的高端设备。
如果您的应用集中在红外波段，例如热成像、红外测温或CO2激光光路，那么JGS3石英玻璃或HS系列红外光学石英玻璃是最合适的选择。这些材料的羟基含量极低，在红外范围内没有明显的吸收峰，可以保证系统在整个红外波段实现稳定高效的透过率。
针对覆盖可见光光谱的应用，现行标准中的KS系列可见光学石英玻璃是专门针对400-700纳米波长范围进行优化的产品。需要注意的是，JGS系统中没有KS的直接等效模型，因为1981年版标准没有单独对可见光范围进行分类。如果您的需求纯粹是可见光应用，那么KS系列是更精确的选择。
综上所述，选择光学石英玻璃的核心原则是根据工作波段确定型号，而不是一味追求更高的档次。 JGS1、JGS2、JGS3之间没有绝对的优劣之分。它们只是针对不同应用场景的优化结果。选择正确的波长带对于充分实现每种石英玻璃的真正价值至关重要。
问题1： JGS1、JGS2、JGS3与ZS、KS、HS有什么关系？
答： 同一类型的光学石英玻璃在不同的标准版本下有不同的名称。 JGS1对应ZS（紫外线），JGS2也对应ZS，JGS3对应HS（红外线）。在JGS系统中，KS没有直接对应的型号。
问题2： JGS1最适合在哪个频段使用？
答： JGS1最适合远紫外波长范围（185-2500nm），用于深紫外光刻、紫外激光器等高端光学系统。
问题3： JGS2与JGS1相比主要优点是什么？
答： JGS2的优势在于性价比高，在紫外到可见光范围内具有优异的透过率，适合预算有限但要求一定性能标准的工业应用。
问题4： 为什么JGS3适合红外波段而不适合可见光波段？
答： JGS3的羟基含量极低，在红外区没有明显的吸收峰。然而，内部可能存在微小的气泡和颗粒结构，它们会散射可见光。因此，它主要适用于红外应用。
问题5： JGS1和JGS3在制造工艺上的根本区别是什么？
答： JGS1采用化学沉积工艺生产，纯度高，羟基丰富； JGS3是通过真空电熔制成的，羟基极少，但可能含有微小气泡。
问题六： 选择石英玻璃的核心原则是什么？
答： 根据工作波段的选择，对于远紫外，选择JGS1/ZS；对于红外，选择JGS3/HS；对于纯可见光，选择 KS。不要盲目追求更高的成绩。
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