أنبوب اختبار كوارتز بنهاية مغلقة للاستعمال في أدوات المختبر الزجاجية

تعريف أنبوب الكوارتز

تُعد أنابيب الكوارتز من المكونات الأساسية عالية الأداء في المختبرات والصناعات، وتُصنع من السيليكا المصهورة النقية للغاية، وعادةً ما تحتوي على نسبة سيليكا تبلغ 99.9٪ أو أكثر، مع وصل بعض الأنواع الممتازة إلى نقاء 99.99٪ من SiO₂. ويتم تصنيعها عن طريق صهر بلورات الكوارتز الطبيعية عند درجة حرارة فائقة تبلغ حوالي 2000°م، ثم تُعالج بدقة باستخدام تقنيات مثل السحب والتشكيل لضمان تجانس سمك الجدران والمتانة الهيكلية. وتتميز هذه الأنابيب عن الزجاج العادي وبديلات البوروسيليكات بتركيبتها الاستثنائية من الخصائص الحرارية والكيميائية والبصرية والميكانيكية، مما يجعلها لا غنى عنها في العديد من التطبيقات ذات المتطلبات العالية.

عمليات أنبوب اختبار الكوارتز

يتم تصنيع أنابيب الكوارتز من خلال عمليات الانصهار والسحب المستمرة. حيث يتم تغذية المادة الخام إلى فرن عالي الحرارة، حيث تنصهر. ثم يُسحب كوارتز المصهور فوق قلب (ماسورة داخلية) لتشكيل أنبوب مستمر بقطر وسمك جدار محددين. تتطلب هذه العملية تحكمًا دقيقًا لضمان الدقة الأبعادية ومنع تكوّن الفقاعات والشوائب. قد تشمل الخطوات اللاحقة القطع، وتلميع الأطراف باللهب لمنع التشقق، ومختلف عمليات التشغيل الآلي.

خصائص أنبوب اختبار الكوارتز

1. خصائص حرارية استثنائية
مقاومة عالية للحرارة: تمتلك أنابيب الكوارتز نقطة انصهار مرتفعة جدًا ويمكن استخدامها باستمرار عند درجات حرارة تصل إلى 1100°م. مما يجعلها مثالية للأفران، وعمليات الانتشار، وحماية الأزواج الحرارية العاملة عند درجات حرارة عالية.
مقاومة استثنائية للصدمات الحرارية: يمكنها تحمل التغيرات السريعة والشديدة في درجات الحرارة دون أن تنكسر، وهي خاصية تنتج عن معامل التمدد الحراري المنخفض جداً لديها.

2. وضوح بصري متفوق
أنابيب الكوارتز، وخاصة تلك المصنوعة من كوارتز منصهر عالي النقاء، توفر انتقالاً ممتازاً عبر طيف واسع من الضوء. فهي شفافة للغاية أمام الأشعة فوق البنفسجية (UV) والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء (IR). مما يجعلها مثالية للإضاءة بالأشعة فوق البنفسجية (مثل مصابيح البخار الزئبقي)، وتصنيع أشباه الموصلات باستخدام التصوير الضوئي، والعديد من الأجهزة البصرية.

3. نقاء عالٍ واستقرار كيميائي
يتميز الكوارتز بطبيعته بعدم التفاعل الكيميائي. تكون أنابيب الكوارتز مقاومة بدرجة عالية لمعظم الأحماض والملحات والهالوجينات (مثل الكلور والبروم) عند درجات الحرارة المرتفعة. ويمنع هذا النقاء العالي التلوث في العمليات الحساسة مثل تصنيع رقائق أشباه الموصلات والإنتاج الصيدلاني.

4. عزل كهربائي جيد
بفضل مقاومتها الكهربائية العالية وفقدانها العازل المنخفض، فإن الأنابيب الكوارتزية تعتبر عوازل كهربائية ممتازة، حتى عند درجات الحرارة العالية جداً. وهذا أمر بالغ الأهمية في التطبيقات الخاصة بالإضاءة وأنظمة الليزر والعناصر الكهربائية المُسخنة ذات درجات الحرارة العالية.

5. الخصائص الميكانيكية والفيزيائية
تمتلك هذه الأنابيب قوة ميكانيكية وجساءة جيدين تحت تأثير الأحمال الضاغطة. ومع ذلك، وكمعظم أدوات الزجاج، فإنها هشة وقد تكون عرضة للتأثيرات أو الأضرار الميكانيكية إذا لم تُعالج بعناية.

تطبيق أنبوب الزجاج الكوارتي

1. مجال البحث العلمي والمختبرات (سيناريوهات التطبيق الأساسية)
تُعد أوعية التفاعلات الكيميائية العالية الحرارة مناسبة للتجارب التي تتطلب درجات حرارة عالية على المدى الطويل أو اللحظي، مثل اختبار نشاط الحفاز، وتحضير المواد غير العضوية (مثل بلورات الأكاسيد)، وتفاعلات التحلل الحراري (مثل تحلل الكربونات عند درجات حرارة عالية). ويمكنها تحمل درجات حرارة مستمرة تصل إلى 1200°م ودرجات حرارة قصيرة الأمد تصل إلى 1450°م، وتتمتع باستقرار حراري ممتاز يقاوم التغيرات السريعة في درجة الحرارة (مثل الإخراج المباشر من فرن عالي الحرارة إلى درجة حرارة الغرفة) دون أن تنكسر.

2. معالجة العينات والتحليل
كشف المعادن الثقيلة: تُستخدم كأوعية لهضم العينات في مطياف الامتصاص الذري (AAS) ومطياف الانبعاث البصري بالبلازما المقيدة حثيًا (ICP-OES)، وهي تقاوم التآكل الناتج عن الأحماض القوية مثل حمض النيتريك المركز وحمض الهيدروفلوريك، مما يمنع تلوث العينات ويضمن دقة الكشف.

التنقية العضوية/غير العضوية: تُستخدم في عمليات التقطير والتقطير العكسي والتسخين العكسي، وعمليات أخرى، وهي مناسبة بشكل خاص لفصل وتنقية العينات ذات درجة الغليان العالية والتي تمتلك خصائص تآكل قوية (مثل معالجة المركبات العضوية التي تحتوي على الهالوجين).

أوعية التحليل الطيفي تتمتع بمعامل عبور ضوئي مرتفع جدًا (>90%) في النطاق الطيفي 190 نانومتر ~ 2500 نانومتر (الأشعة فوق البنفسجية، المرئية، والأشعة تحت الحمراء القريبة). وتُستخدم غالبًا كخلايا لقياس مطياف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، وأوعية للعينات في التحليل الطيفي للإشعاع المتفلور، مما يتيح المراقبة الفورية لعمليات التفاعل دون التأثير على الإشارات الطيفية.

في الأبحاث البيولوجية والصيدلانية، تُستخدم هذه المواد للتعقيم عالي الحرارة للعينات البيولوجية (مثل العلاج عالي الحرارة لأوساط زراعة الميكروبات)، واختبار ثباتية الأدوية (محاكاة بيئات التخزين عالية الحرارة)، وكشف نقاء اللقاحات والعوامل البيولوجية (هضم مقاوم للحمض والقلوي لتجنب تلوث البروتين/الحمض النووي). إن السطح غير المسامي يمنع امتزاز الكائنات الدقيقة، مما يستوفي متطلبات التعقيم.

3. المجالات البصرية والطبية
تصنيع الأجهزة البصرية: تُستخدم في سحب مسبّقات الألياف البصرية والتشكيل عالي الحرارة للعدسات البصرية. إن ارتفاع شفافية الضوء والاستقرار البُعدي يضمنان تجانس معامل الانكسار ودقة الأجهزة البصرية.

  
المعلمات الفنية