Rund klar fused kvarts skive med høj UV-transmission

Kernematerialet i smeltet kvartsdisk er amorft siliciumdioxid, som ikke har piezoelektrisk effekt. Dets fremragende optiske egenskaber (høj lysgennemtrængelighed, bred lysgennemtrængelighedsbånd), ekstremt lav varmeudvidelseskoefficient, høj kemisk stabilitet og varmebestandighed gør det dog udbredt anvendt inden for optik, halvledere, optisk kommunikation og andre felter.

 Kernen i fremstillingsprocessen for klar smeltet kvartsdisk er at smelte råmaterialer af kvartssand ved høje temperaturer for at danne en homogen glaskrop, efterfulgt af varmformning og koldbearbejdning.

Fase et: Forberedelse og smeltning af råmaterialer

Dette er grundlaget for hele processen og afgør materialets renhed og basale egenskaber.

1. Kvarcglasplade Råmaterialevalg og -behandling

• Råmaterialer: Der anvendes højpuret naturligt kvartsand eller syntetisk siliciumpulver. Til optiske formål kræves ekstremt høj renhed, og det samlede indhold af metalforureninger skal typisk være under et par milliontedele (ppm).
• Behandling: Råmaterialerne skal renses ved hjælp af fysiske og kemiske metoder såsom flotering, magnetisk separation og syrevaskning for at fjerne urenheder såsom metalioner og støv.

2. Smeltning

• Formål: At omdanne krystallinsk kvartsand (SiO 2 ) til amorft smeltet kvartsglas.
• Metoder: Der findes hovedsageligt to typer
• Elektrisk smeltemetode :

I en elektrisk ovn beskyttet af vakuum eller inerte gasser (såsom argon) opnås en temperatur over 2000 °C ved en bue dannet mellem elektroder eller en grafitvarmer.

Denne metode kan producere smeltet kvarts med ekstremt lavt indhold af hydroxyl (OH ⁻) indhold, som er velegnet til anvendelser i ultraviolet-båndet

• Flamme-sammensmeltning metode:

Kvartsandpulver blæses på målet gennem en brint-sauerstof flamme eller en oxygen-brint flamme, og aflejres derefter lag for lag ved omhylning.

Det smeltede kvarts fremstillet ved denne metode indeholder typisk et relativt højt OH-indhold, er velegnet til infrarødt bånd og kan anvendes til fremstilling af store halvfabrikata.

3. Formning og glødning

• Formål: At forme smeltet kvartsglas til den ønskede oprindelige form (f.eks. blok, stang, plade) og fjerne indre spændinger.
• Proces: Den smeltede kvartsglasvæske pumpeles ind i en form, eller et "halvfabrikat" med en bestemt form dannes ved at kontrollere afkølingsprocessen. Derefter føres halvfabrikatet ind i glødeovnen og passerer langsomt gennem et præcist styret temperaturområde (f.eks. fra over 1100 °C til under 800 °Dette process kan minimere og homogenisere den interne termiske spænding i størst muligt omfang, hvilket forhindrer revner eller deformation under efterfølgende bearbejdning eller brug.

Fordele ved kvarts skive:

• Ekstraordinære optiske egenskaber:

• Høj transmission: Kvarts skive tilbyder meget høj transmission over et bredt spektralt område, fra dyb ultraviolet (UV) til nærinfrarødt (NIR).
• Lav fluorescens: Kvarts skive har naturligt lav baggrundsfluorescens, hvilket er afgørende for følsomme optiske målinger.

• Fremragende termisk stabilitet:

• Meget lav varmeudvidelseskoefficient: Højt modstandsdygtig over for termisk chok og deformation ved hurtige temperaturændringer.
• Høj glødetemperatur: Kvarts skive kan tåle meget høje driftstemperaturer. Kvartsplade kan klare 1100 grader i lang tid, og den korte tids driftstemperatur er 1200 grader.

• Udmærket kemisk renhed og modstandsevne:

• Inerthed: Meget modstandsdygtig over for korrosion fra de fleste syrer, salte og metaller. Ud over fluorid-syre reagerer kvarts-glas næsten ikke med andre syrer ved kemisk behandling, og dets syrerestance er 30 gange højere end keramik og 150 gange højere end rustfrit stål.

• Udmærket elektrisk isolationsydelse :

Modstandsværdien for kvarts-skive er lig med 10.000 gange den for almindeligt glas. Det er et fremragende elektrisk isoleringsmateriale og bevarer gode elektriske egenskaber selv ved høje temperaturer. ‌

• Høj renhed: Kvarts-skiver kan produceres med ekstremt lave niveauer af urenheder, hvilket forhindrer forurening i følsomme processer.
• Overlegen elektrisk isolation: Kvarts-skive besidder høj dielektrisk styrke og lav dielektrisk tab.
• Højt laserskade-tærskelniveau: Kvarts-skive kan tåle højtydede laserstråler uden at blive beskadiget, hvilket gør den ideel til laserapplikationer.

Primære anvendelsesområder:

• Optik og fotonik:

• Linser, vinduer og prisme: Bruges i UV-litografiudstyr, højtydede lasersystemer, teleskoper og spektroskopiske instrumenter.
• Optiske fibre: Kerneematerialet til højrenheds optiske fibre, der bruges i telekommunikation og datatransmission.

• Fremstilling af halvledere:

• Waferebærere og procesrør: Bruges som smeltekar, diffusionsrør og waferskibe i højtemperaturprocesser til dyrkning af siliciumkrystaller og fremstilling af chips på grund af dets renhed og termiske stabilitet.

• Belysning:

• Højintensive udladningslamper (HID): Bruges som omslagmateriale til kviksølv-, metalhalogenid- og xenonbuelamper, fordi det kan modstå høje temperaturer og UV-stråling.

• Laboratorieudstyr:

• Cuvetter og laboratorieglas: Bruges til UV-Vis-spektroskopi og i anvendelser, hvor kemisk inaktivitet og modstand mod termisk chok er nødvendigt.

Tekniske data for klar kvarts skive