Odolná proti teplotě průhledná křemenná Petriho miska na míru

Výrobní proces a pracovní postup průhledné křemenné Petriho misky

Tato metoda zahrnuje sekundární tepelné tvarování předem vyrobené křemenné trubice do tvaru kelímku za použití plynového tlaku a formy.

Fáze 1: Přípravná fáze

1. Příprava suroviny
· Materiál: Vysoká čistota, bezchybné průhledné křemenné trubky. Tato trubka je obvykle vyráběna elektrickým nebo plamenovým fúzním procesem a její kvalita určuje výkon konečného kelímku.
· Příprava formy: Používá se vysoce přesná, tepelně odolná forma z grafitu nebo taveniny odolné slitiny. Dutina formy určuje vnější tvar kelímku (např. kulový, válcový, speciální tvary).


2. Předúprava křemenné trubice
· Řezání: Křemenná trubka je nastříhána na požadovanou délku.
· Čištění: Trubice prochází čištěním vysoké čistoty (např. pomocí ultrazraňové vody, kyselinového leptání, ultrazvukového čištění) za účelem odstranění všech nečistot z vnitřních i vnějších stěn.
· Uzavření jednoho konce: Jeden konec trubice je zahříván pomocí vodíko-kyslíkového hořáku, dokud se neroztaví a neprosplyne, čímž vznikne hladká polokulovitá kupole, která tvoří dno kelímku.

Stádium 2: Fáze tepelného tvarování – základní proces

Toto je nejdůležitější krok, prováděný na speciálním sklopním soustruhu nebo automatickém tvarovacím stroji.

1. Zahřívání a změkčování
· Předzpracovaná křemenná trubice (nejprve uzavřeným koncem) je nasazena na soustruh a umístěna do předehřáté formy.
· Cílová oblast (budoucí tělo kelímku) je otáčena a rovnoměrně zahřívána pomocí vodíko-kyslíkového plamene nebo plazmového hořáku. Otáčení je klíčové pro rovnoměrné zahřátí.
· Křemen je zahříván na teplotu změkčování (přibližně 1650–1800 °C), kdy se stává tvárným, ale ještě neúplně roztaveným.

2. Tlakové tvarování a formování
· Zatímco je křemen měkký, do trubice se otevřeným koncem přivádí inertní plyn vysoké čistoty (např. dusík, argon) s přesně řízeným tlakem.
· Vnitřní tlak plynu rovnoměrně rozepíná měkkou stěnu křemene směrem ven, dokud přesně nepřilne k vnitřnímu povrchu formy.
· Forma určuje konečnou vnější geometrii, zatímco tlak plynu zajišťuje rozměrovou přesnost a hladký povrch.

3. Žíhání a chlazení
· Po tvarování se křemenná miska Petri ihned žíhá, a to buď ve formě, nebo v její blízkosti. K odstranění tepelných napětí způsobených rychlým ohřevem a chlazením se používá široký, měkký plamen.
· Tvarovaná křemenná miska Petri je poté kontrolovaným způsobem ochlazena na pokojovou teplotu, než je vyjmuta z formy.

Stupeň 3: Dopořovací operace a dokončení

1. Řezání a otevření
· Otevřený konec tvarované křemenné misky Petri je narezán na přesnou požadovanou výšku a pravý úhel pomocí diamantového kotouče nebo laserového řezacího zařízení.
· Ostře odříznutý okraj je následně ohněm leštěn nebo mechanicky broušen na hladký, zaoblený povrch, aby nedošlo k odlamování a soustředění napětí.

2. Čištění a kontrola vysokou intenzitou
· Čištění: Křemenná miska Petriho podstata prochází vícekrokovým procesem čištění s vysokou čistotou (čištění kyselinou, ultrazvukové čištění, oplachování ultracistou vodou) za účelem odstranění všech nečistot z výrobního procesu.
· Inspekce:
· Kontrola rozměrů: Ověření průměru, výšky a tloušťky stěny.
· Vizuální kontrola: Kontrola přítomnosti bublinek, škrábanců, jam nebo jiných vad na vnitřních a vnějších površích za kontrolovaného osvětlení.

Stupeň 4: Speciální vysoce kvalitní úprava – Ohněm leštění vnitřního povrchu

U vysoce kvalitních tigelů používaných v polovodičovém průmyslu nebo u kvalitních fotovoltaických aplikací se provádí další zásadní krok:
· Ohněm leštění vnitřního povrchu
· Účel: Vytvořit dokonale hustou, hladkou, zrcadlově lesklou průhlednou vrstvu na vnitřním povrchu průhledné křemenné misky Petriho podstata.
· Metoda: Kroková miska z křemene je otáčena, zatímco do ní je vloženo vodíko-kyslíkové plameno nebo plazmový hořák, který je skenován po celém vnitřním povrchu.
· Účinky:
· Těsnění mikropórů: Kroková miska z čirého křemene odstraňuje mikrotrhliny a drobné póry.
· Snížení drsnosti: Kroková miska z čirého křemene vytváří atomárně hladký povrch, který zabraňuje přilnavosti materiálu a usnadňuje čištění.
· Zlepšení odolnosti proti devitrifikaci: Výrazně zvyšuje odolnost krokové misky z čirého křemene vůči krystalizaci za vysokých teplot, čímž prodlužuje životnost kelímku.

Schéma pracovního postupu pro krokovou misku z čirého křemene:
Vysoce čistý křemenný válec → Řezání → Čištění → Uzavření jednoho konce → Upevnění do formy → Rotační ohřev a změkčení → Tvarování pomocí plynu pod tlakem → Žíhání → Vyjímka z formy → Řezání/Otevření → Broušení hran → (Ohněm broušení vnitřního povrchu) → Intenzivní čištění → Konečná kontrola → Čisté balení

Výhody krokové misky z čirého křemene:
· Vysoká čistota: Průhledná křemenná miska Petri používá trubice z vysokě čistého křemene, což minimalizuje kontaminaci.
· Vysoká přesnost: Formování průhledné křemenné misky Petri zajišťuje vynikající rozměrovou konzistenci.
· Flexibilita tvaru: Schopnost vyrábět složité a individuální geometrie.
· Vyšší kvalita povrchu: Plamenem leštěná průhledná křemenná miska Petri dosahuje výjimečného povrchového úpravu vnitřní strany.

Primární aplikace:
· Polovodičový průmysl: Pro difuzi za vysoké teploty, procesy oxidace a epitaxii.
· Laboratoř a výzkum a vývoj: Pro syntézu materiálů, růst krystalů a chemické reakce za vysokých teplot.
· Výzkum fotovoltaiky: Pro experimentální růst a zpracování křemíku.
· Optoelektronika: Pro slinování luminoforů, laserových krystalů a dalších speciálních materiálů.

  
Technické parametry