Zabarvená křemenná trubice vysoké čistoty pro polovodiče

Výrobní proces barevných křemenných trubek

Barevné křemenné trubky jsou vyrobeny především z vysokopropustné tavené křemičitany (SiO ₂ ) a získávají svou barvu přidáním určitých oxidů kovů jako příměsí během výrobního procesu. Barva není povrchovým nátěrem, ale je do materiálu rovnoměrně rozptýlena. Hlavní procesy jsou následující:

• Příprava surovin

Základním materiálem jsou křemenné krystaly vysoké čistoty nebo syntetický tetrachlorid křemičitý (SiCl ₄ ). Požadované barevné příměsi ve formě oxidů kovů se připraví ve formě přesně dávkovaného prášku.

Mezi běžné příměsi patří:

• Oxid kobaltitý (Co ₃ O ₄ ): Pro modré trubky.
• Oxid chromitý (Cr ₂ O ₃ ): Pro zelené trubky.
• Oxid manganatý (Mn ₂ O ₃ ): Pro fialové/ametystové trubice.
• Oxid titaničitý (TiO ₂ ) a oxid železitý (Fe ₂ O ₃ ): Často se používají ve směsi pro bronzové/nažloutlé trubice (které také poskytují ochranu proti UV záření).
• Zlato (Au) nebo selen (Se): Pro červené/růžové odstíny.

• Dopování a homogenizace

Přesné množství barevného prášku je rovnoměrně smícháno s rozdrcenou křemennou surovinou. Tento krok je rozhodující pro dosažení konzistentního rozložení barvy. V některých procesech, zejména u syntetického křemene, lze příměsi přivádět ve formě plynu během depozice chemických par.

• Tavení a tváření

Dopovaná křemenná směs je vedená do peci s vysokou teplotou. Existují dvě hlavní metody tavení:

• Elektrické obloukové tavení: Používá se pro přírodní krystaly křemene. Směs se taví v uhlíkovém kelímku při teplotách přesahujících 2000 °C.
• Chemická depozice z plynné fáze (CVD): Používá se pro syntetický křemen. Plynné sloučeniny (jako SiCl ₄ a o ₂ ) spolu s odpařenými barevnými příměsemi jsou zavedeny do reaktoru s vysokou teplotou, kde se slučují a vrstva po vrstvě usazují na rotujícím mandrelu a tak vytvářejí trubici.

Během nebo po tavení se viskózní křemen tvaruje do trubic pomocí procesů jako odstředivé lití (otáčení formy pro vytvoření duté trubice) nebo tahání (vytahování roztaveného křemene přes mandrel).

• Žíhání

Vyhotovené trubice jsou pomalu ochlazovány v řízené žíhací peci. Tím se odstraní vnitřní tepelné napětí, zabrání se praskání a stabilizují se barevná centra vytvořená příměsemi.

• Končící

Po žíhání jsou trubice narezávány na požadovanou délku a jejich konce mohou být ohněm leštěny nebo broušeny, aby byly dosaženy požadované rozměrové tolerance a povrchová úprava. Poté jsou důkladně vyčištěny.

Klíč  Vlastnosti  vydržet  the  Zpracování:

• Trvalé  Barva:  The  barva  is přirozené  a  bude  ne  vyblednout  pod  vysoká  teploty  nebo  UV  vystavenost.
• Vysokoteplotních  Stabilita:  Obarvená  křemen  trubky  zachovat  the  vynikající  tepelný  vlastnosti  vydržet  čistý  křemen.
• Závislé na příměsi  VLASTNOSTI:  Některé  barvy  (např.,  titan/železo  pro  amber)  úmyslně  přidat  funkčnost  jako...  UV  absorpce.

Toto  proces  výsledky  v  odolný,  vysokovýkonnostní  obarvená  křemen  trubky  použité  osvětlení  (např.,  halogen  lampy,  UV  lampy),  laboratoř  zařízení,  polovodič  nástroje,  a  dekorační  aplikace.

Výhoda

Barevné křemenné trubice dědí základní výhody čisté tavené křemenné skloviny, přičemž jejich integrované barevné příměsi přidávají speciální funkce. Mezi jejich hlavní výhody patří:

• Selektivní propustnost světla / filtrace: Toto je základní výhoda. Různé barvy absorbují a propouštějí specifické vlnové délky světla.

• Příklad: Ambravé/hnědé trubice blokují ultrafialové (UV) záření a modré světlo krátkých vlnových délek, zatímco propouštějí viditelné světlo. Hluboké fialové trubice "Wood's glass" propouštějí dlouhovlnné UV-A záření, ale blokují viditelné světlo.

• Zvýšená odolnost a stabilita: Barva není povrchovým nátěrem, ale je spalena do křemenné matrice. To znamená:

• Odolnost proti vyblednutí: Odolná vůči vyblednutí způsobenému intenzivním UV, viditelným světlem nebo teplem.
• Odolný proti poškrábání: Barvu nelze odstranit škrábáním.
• Chemicky inertní: Udržuje vynikající odolnost vůči většině kyselin a rozpouštědlům.

• Vysoký tepelný výkon: Barevné trubice vykazují stejně jako průhledný křemen:

• Extrémní odolnost proti vysokým teplotám: Odolávají teplotám až do 1000–1100 °C.
• Nízká tepelná roztažnost: Vynikající odolnost proti tepelnému šoku.
• Vysoká čistota: Zabraňuje kontaminaci při citlivých procesech.

• Vizuální indikace a bezpečnost: Barva poskytuje okamžitou vizuální identifikaci typu zdroje světla, vlnové délky nebo procesu, čímž zvyšuje bezpečnost a provozní přehlednost.

Hlavní aplikace

Na základě svých funkčních výhod jsou barevné křemenné trubice klíčové pro několik odvětví:

• Zářivost

• Halogenové a žárovkové lampy: Žluté nebo červené trubice se používají u topných lamp, pastí na hmyz a bezpečnostních osvětlení v temných komorách.
• UV lampy:

• Černé světlo modré (BLB): Hluboké fialové trubice používané v zábavě, při kontrole fluorescence a detekci padělků.
• Germicidní: Speciální formulace umožňující optimální průchod UV-C (254 nm) pro dezinfekci.

• Speciální signalizační a dekorativní osvětlení: Barevné filtry pro použití v zařízeních s vysokou teplotou.

• Výroba polovodičů a fotovoltaických článků

• Rozpouštěcí a oxidační pece: Používají se jako pracovní trubice. Barva někdy může indikovat typ trubice nebo typování příměsí.
• UV vytvrzování a fotolitografie: Trubice propouštějící specifické UV vlnové délky pro vytvrzování polymerů nebo expozici světlocitlivých vrstev.

• Laboratorní a vědecká zařízení

• UV-Vis spektroskopie: Jako kyvety pro vzorky nebo filtry.
• Fotochemické reaktory: Trubice umožňující průchod specifických aktinických vlnových délek pro řízení chemických reakcí.
• Klimatizační komory: Jako průhledová okénka s konkrétním spektrálním filtrem.

• Průmyslové a lékařské procesy

• Úprava vody a vzduchu: Trubice propouštějící UV záření v systémech dezinfekce.
• Lékařské přístroje: Používají se v lampách pro fototerapii při léčbě žloutenky (modré světlo) nebo kožních onemocnění (UV světlo).
• Zpracování potravin a nápojů: Pro UV úpravu nebo kontrolní systémy.

• Dekorativní a architektonické použití

• Vysoce kvalitní osvětlovací zařízení: Pro trvalé, tepelně odolné barevné prvky.
• Umělecká díla: Využití odolnosti a svítivých vlastností materiálu.

Technické specifikace