لوح/حلقة الكوارتز

تُعرف الأنابيب الكوارتزية أيضًا باسم أنابيب الزجاج الكوارتزي، وهي عبارة عن أوعية أسطوانية تُصنع من الزجاج الكوارتزي، وهو نوع خاص من الزجاج يتكون في الغالب من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2). وتتميز هذه الأنابيب بخصائصها الاستثنائية، مثل الاستقرار الحراري، ونفاذية الضوء، والعزل الكهربائي، ومقاومة التآكل، ومقاومة درجات الحرارة العالية. وسوف يتناول هذا المقال بالتفصيل الأنواع المختلفة وتطبيقات ومزايا الأنابيب الكوارتزية.

أنواع الأنابيب الكوارتزية

يمكن تصنيف الأنابيب الكوارتزية بشكل عام إلى عدة أنواع بناءً على خصائصها وتطبيقاتها المحددة.

الأنابيب الكوارتزية الشفافة
تتميز هذه الأنابيب بخصائص ممتازة في نقل الضوء، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تكون فيها الرؤية أو نقل الأشعة فوق البنفسجية أمرًا بالغ الأهمية. تُستخدم بشكل شائع في أنواع مختلفة من المصابيح، بما في ذلك مصابيح الزئبق ومصابيح الكسنون ومصابيح الأشعة فوق البنفسجية.

أنابيب كوارتز مفلترة من الأشعة فوق البنفسجية
تم تصميم أنابيب كوارتز مفلترة من الأشعة فوق البنفسجية خصيصًا لحجب الإشعاع فوق البنفسجي الضار (UV) مع السماح للضوء المرئي بالعبور من خلالها. تُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي تكون فيها حماية الأشعة فوق البنفسجية ضرورية، مثل في أسرّة التسمير وأجهزة العلاج الضوئي ومعدات التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية.

أنابيب كوارتز ملونة
يتم دمج أنابيب الكوارتز الملونة أثناء عملية التصنيع مع أكاسيد المعادن أو مواد مضافة أخرى لتحقيق ألوان أو خصائص بصريّة محددة. تُستخدم هذه الأنابيب في وحدات الإضاءة الزخرفية والتطبيقات المعمارية والتركيبات الفنية.

تطبيقات أنابيب الكوارتز

تستخدم أنابيب الكوارتز في مجموعة واسعة من التطبيقات عبر مختلف الصناعات نظرًا لخصائصها الممتازة.

صناعة أشباه الموصلات
يعتمد صناعة أشباه الموصلات بشكل كبير على الزجاج الكوارتزي لامتلاكه خصائص ممتازة من العزل الكهربائي ومقاومة الحرارة. تُستخدم أنابيب الكوارتز في عمليات تصنيع أشباه الموصلات لمجالات مثل كاشفات التكامل الكهروستاتيكي Ketrel، مواد عزل للمعدات ذات التردد العالي والتيار الكهربائي، وكذلك مكونات في أنابيب مستوى السوائل في مراجل محطات الطاقة وخطوط العزل عالية الجهد.

عناصر التدفئة
تُستخدم أنابيب الكوارتز بشكل شائع كعناصر تسخين في الأفران المبطنة وأجهزة التسخين ذات درجات الحرارة العالية الأخرى. إن قدرتها على تحمل درجات الحرارة القصوى والدورات الحرارية السريعة يجعلها مثالية للمجالات التي تتطلب تسخينًا دقيقًا ومتجانسًا، كما هو الحال في عمليات المعالجة الحرارية وأبحاث المواد.

بفحص أنابيب التدفئة
في العمليات الصناعية التي تتطلب تسخينًا متحكمًا، تعمل أنابيب الكوارتز كعناصر تسخين أو كقنوات لمرور الغازات أو السوائل الساخنة. إن التوصيل الحراري العالي للكوارتز ومقاومته للصدمات الحرارية تضمن انتقال حرارة فعال وموثوقية على المدى الطويل في ظروف التشغيل القاسية.

مُفلفن
تُعد أنابيب الكوارتز مكونات أساسية في أفران المuffle، والتي تُستخدم في مختلف تطبيقات المعالجة الحرارية، بما في ذلك التلدين، والتحميص، والكالسينة. إن طبيعة الكوارتز الشفافة تسمح بمراقبة عملية التسخين بسهولة، في حين تضمن استقراريته الحرارية تسخينًا موحدًا ونتائج متسقة.

مزايا أنابيب الكوارتز

الاستقرار الحراري لأنبوب الكوارتز
تتميز أنابيب الكوارتز باستقرار حراري ممتاز، مما يسمح لها تحمل درجات الحرارة العالية دون تشوه أو تلف هيكلي. تجعل هذه الخاصية منها مناسبة للاستخدام في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية مثل مصادر الضوء الكهربائية والمعالجة الكيميائية.

نفاذية الضوء لأنبوب الكوارتز
تتميز الأنابيب الكوارتزية الشفافة بخصائص ممتازة لنقل الضوء، مما يمكّنها من نقل الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية بكفاءة. هذه الخاصية ضرورية للتطبيقات التي تتطلب إضاءة دقيقة، مثل المصابيح وأجهزة العلاج الضوئي.

عازل كهربائي من أنابيب الكوارتز
يعد زجاج الكوارتز عازلًا كهربائيًا ممتازًا، مما يجعل أنابيب الكوارتز مثالية للتطبيقات التي تتطلب عزلًا كهربائيًا، مثل تصنيع أشباه الموصلات والمعدات ذات الجهد العالي.

مقاومة أنابيب الكوارتز للتآكل
تتميز أنابيب الكوارتز بمقاومة عالية للتآكل الناتج عن الأحماض والقواعد والمواد المسببة للتآكل الأخرى، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في المعالجة الكيميائية والبيئات القاسية.

مقاومة درجات الحرارة العالية
يمكن لأنابيب الكوارتز تحمل درجات الحرارة القصوى دون أن تلين أو تذوب، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية مثل المصابيح والأفران والمعدات الصناعية.

وباختصار، تعد أنابيب الكوارتز مكونات متعددة الاستخدامات ولها تطبيقات واسعة في مختلف الصناعات. تجعل خصائصها الاستثنائية، بما في ذلك الاستقرار الحراري، ونفاذية الضوء، والعزل الكهربائي، ومقاومة التآكل، وتحمل درجات الحرارة العالية، منها ضرورة لا غنى عنها في العديد من العمليات التكنولوجية والصناعية. ومع استمرار تطور التكنولوجيا، من المتوقع أن يزيد الطلب على أنابيب الكوارتز، مما يبرز أهميتها المتزايدة في مجالات الهندسة والتصنيع الحديثة.

القضيب الكوارتزي هو قضيب أسطواني عالي النقاء مصنوع في المقام الأول من السيليكا المُصهورة (SiO₂)، ويتمتع بخصائص حرارية وضوئية وكيميائية ممتازة. وبفضل تمدده الحراري المنخفض، ودرجة الحرارة العالية للانصهار (~1700°م)، وشفافيته الممتازة للأشعة فوق البنفسجية والتحت الحمراء، فإنه يُستخدم على نطاق واسع في صناعات متعددة تشمل البصريات وتصنيع أشباه الموصلات.
يمكننا توريد قضيب كوارتزي شفاف وقضيب كوارتزي أبيض حليبي. وبسبب الأداء المتميز للقضبان الكوارتزية، فإنها تُستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات.

تطبيقات القضبان الكوارتزية

1. البصريات والإلكترونيات الضوئية
العدسات والمنشورات: تُستخدم في أنظمة بصرية من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء (على سبيل المثال: الليزر، وأجهزة قياس الطيف).
الفيبر البصري: تعمل كمادة أولية في تصنيع الألياف البصرية.
مكونات الليزر: نوافذ، ومرآيا وقواعد في أنظمة ليزر ذات قوة عالية (على سبيل المثال: ليزر ثاني أكسيد الكربون).

2. أشباه الموصلات والإلكترونيات
معالجة الرقائق: تُستخدم في أفران الانتشار، و reactors CVD، وأنابيب الحمل بفضل نقاوتها العالية واستقرارها الحراري.
الأنظمة المفرغة: دعائم عازلة ونوافذ رؤية في معدات أشباه الموصلات.

3. المختبر والبحث

4. التصنيع الصناعي
- نوافذ ذات حرارة عالية: نوافذ ملاحظة في الأفران وأجهزة الحرق.
- قطع مقاومة للتآكل: قضبان التحريك، أنابيب للبيئات الكيميائية القاسية.

خمسة. استخدامات متخصصة للقضيب الكوارتز
- الطيران: مكونات الحماية الحرارية وأغلفة الاستشعار.
- الأجهزة الطبية: معدات التعقيم عالية درجة الحرارة والأدوات الجراحية.

---

مزايا قضبان الكوارتز
مقاومة حرارية عالية يمكن أن يتحمل قضيب الكوارتز درجات حرارة تصل إلى 1200 درجة مئوية دون تشوه.
✔ التوسع الحراري المنخفض الحد الأدنى من التغيرات الأبعاد تحت دورات الحرارة / التبريد القوية.
✔ وضوح بصري ممتاز ينقل ضوء الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء بكفاءة (مثالي لليزر والبصريات).
✔ عدم التأثير الكيميائي مقاومة للحمضات (باستثناء HF) والقليات، مما يضمن المتانة طويلة الأمد.
✔ نقاء عالية (> 99.99٪ SiO2) يمنع التلوث في العمليات الحساسة (على سبيل المثال، تصنيع أشباه الموصلات).
✔ عزل كهربائي - خصائص ممتازة كعازل كهربائي للتطبيقات الإلكترونية.

---
المعالجة اللاحقة لأنبوب الزجاج الكوارتزي وقضيب الزجاج الكوارتزي
كلا الطرفين مقطوعان بشكل مربع، تلميع نارى لكلا الطرفين، تلميع ميكانيكي، طرف واحد مغلق، لحام، حفر ثقوب بالليزر، تجويف، تدريجي، شرج، تفجير رملي، طلاء ذهبي، طلاء ألمنيوم وما إلى ذلك.