Hochreiner farbiger Quarzschlauch für die Halbleiterindustrie

Herstellungsverfahren von farbigen Quarzrohren

Farbige Quarzrohre bestehen hauptsächlich aus hochreinem synthetischem Siliziumdioxid (SiO 2 - ) und erhalten ihre Farbe durch die Zugabe bestimmter Metalloxid-Dotierstoffe während des Herstellungsprozesses. Die Farbe ist keine Oberflächenbeschichtung, sondern wird vollständig in das Material eingebunden. Folgende sind die wichtigsten Verfahrensschritte:

• Rohstoffvorbereitung

Als Ausgangsmaterial dienen hochreine natürliche Quarzkristalle oder synthetisches Siliciumtetrachlorid (SiCl 4 - ). Die gewünschten Metalloxid-Farbstoffe werden in exakt dosierter Pulverform vorbereitet.

Häufig verwendete Dotierstoffe sind:

• Kobaltoxid (Co 3 - O 4 - ): Für blaue Rohre.
• Chromoxid (Cr 2 - O 3 - ): Für grüne Rohre.
• Manganoxid (Mn 2 - O 3 - ): Für violette/Amethyst-Röhren.
• Titanoxid (TiO 2 - ) & Eisenoxid (Fe 2 - O 3 - ): Wird häufig in Kombination für bronzefarbene/bernsteinfarbene Röhren verwendet (die zudem UV-Strahlung blockieren).
• Gold (Au) oder Selen (Se): Für rote/rosafarbene Töne.

• Dotierung und Homogenisierung

Die genaue Menge an Farbpulver wird gleichmäßig mit dem zerkleinerten Quarzrohstoff vermischt. Dieser Schritt ist entscheidend, um eine gleichmäßige Farbverteilung sicherzustellen. Bei einigen Verfahren, insbesondere für synthetischen Quarz, können die Dotierstoffe in gasförmiger Form während der chemischen Gasphasenabscheidung eingeführt werden.

• Schmelzen und Formen

Das dotierte Quarzgemisch wird in einen Hochtemperaturofen eingegeben. Es gibt zwei Hauptschmelzverfahren:

• Elektrische Lichtbogenschmelze: Wird für natürliche Quarzkrystalle verwendet. Die Mischung wird in einem Kohle-Tiegel bei Temperaturen über 2000 °C geschmolzen. °C.
• Chemische Gasphasenabscheidung (CVD): Wird für synthetisches Quarzglas verwendet. Gasförmige Verbindungen (wie SiCl 4 - und o 2 - ) zusammen mit verdampften Farbstoffen werden in einen Hochtemperaturreaktor eingebracht, wo sie sich verbinden und schichtweise auf einer rotierenden Mandrel abgeschieden werden, um die Röhre zu bilden.

Während oder nach dem Schmelzen wird das viskose Quarzglas durch Verfahren wie Zentrifugalguss (Drehen einer Form zur Herstellung einer hohlen Röhre) oder Ziehen (Ziehen des geschmolzenen Quarzes über eine Mandrel) zu Rohren geformt.

• Aufguss

Die geformten Rohre werden langsam in einem kontrollierten Spannungsarmofen abgekühlt. Dadurch werden innere thermische Spannungen abgebaut, Rissbildung verhindert und die durch Dotierstoffe gebildeten Farbzentren stabilisiert.

• Oberflächenbearbeitung

Nach der Spannungsentlastung werden die Rohre auf die gewünschte Länge geschnitten, und die Enden können zur Erzielung der erforderlichen Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität flammenglättet oder geschliffen werden. Anschließend werden sie gründlich gereinigt.

Schlüssel  Eigenschaften  von  die  Verfahren:

• Dauerhaft  Farbe:  Die  farbe  is eigene  und  wille  nein, nicht  verblassen  unter  hoch  temperature  oder  U  belichtung.
• Hoch temperierten  Stabilität:  Farbig  quarz  röhrchen  verhalten  die  exzellent  thermal  eigenschaften  von  rein  quarz.
• Dotierungabhängig  EIGENSCHAFTEN:  Manche  färbemittel  (z. B.,  titan/Eisen  für  bernstein)  gezielt  hinzufügen  funktionalität  wie zum Beispiel  U  aufnahme.

Dies  prozess  ergebnisse  in  langlebig,  hochleistungs-  farbig  quarz  röhrchen  gebraucht  beleuchtung  (z. B.,  halogen  lampen,  U  lampen),  labor  ausrüstung,  halbleiter  werkzeuge,  und  dekorativ  anwendungen.

Vorteil

Farbige Quarzrohre übernehmen die grundlegenden Vorteile von reinem synthetischem Siliciumdioxid, erweitern diese jedoch durch integrierte Farbstoffe um spezielle Funktionen. Zu ihren Hauptvorteilen zählen:

• Selektive Lichtdurchlässigkeit/Filterung: Dies ist der Kernvorteil. Unterschiedliche Farben absorbieren und transmittieren bestimmte Wellenlängen des Lichts.

• Beispiel: Bernsteinfarbene/braune Rohre blockieren ultraviolettes (UV-) und kurzwelliges blaues Licht, während sie sichtbares Licht durchlassen. Tiefviolettes "Wood's Glass"-Glas transmittiert langwelliges UV-A-Licht, blockiert aber sichtbares Licht.

• Erhöhte Haltbarkeit und Stabilität: Die Farbe ist keine Oberflächenbeschichtung, sondern in die Quarzmatrix eingeführt und eingeschmolzen. Dadurch ist sie:

• Nicht verblassend: Beständig gegen Verblassen durch intensive UV-, sichtbare Lichtstrahlung oder Hitze.
• Kratzfest: Die Farbe kann nicht abgerieben oder abgeschabt werden.
• Chemisch inert: Behält die hervorragende chemische Beständigkeit gegenüber den meisten Säuren und Lösungsmitteln bei.

• Hohe thermische Leistungsfähigkeit: Wie klares Quarzglas weisen auch farbige Rohre folgende Eigenschaften auf:

• Extreme Hitzebeständigkeit: Aushalten von Temperaturen bis zu 1000-1100 °C.
• Geringe Wärmeausdehnung: Ausgezeichnete Beständigkeit gegen thermische Schocks.
• Hohe Reinheit: Verhindert Kontaminationen bei empfindlichen Prozessen.

• Visuelle Kennzeichnung und Sicherheit: Die Farbe ermöglicht eine sofortige visuelle Identifizierung des Lichtquellentyps, der Wellenlänge oder des Prozesses und erhöht so die Sicherheit und Betriebsklarheit.

Hauptanwendungen

Aufgrund ihrer funktionalen Vorteile sind farbige Quarzrohre in mehreren Branchen entscheidend:

• Beleuchtung

• Halogen- und Glühlampen: Bernsteinfarbene oder rote Rohre werden in Heizlampen, Insektenfallen und Dunkelkammer-Sicherheitsleuchten verwendet.
• UV-Lampen:

• Blacklight Blue (BLB): Tiefviolettfarbene Rohre, die im Unterhaltungsbereich, bei der Fluoreszenzprüfung und bei der Fälschungserkennung eingesetzt werden.
• Keimabtötend: Spezielle Zusammensetzungen, die eine optimale Durchlässigkeit für UV-C (254 nm) zur Desinfektion ermöglichen.

• Spezielle Signal- und dekorative Beleuchtung: Für Farbfilter in Hochtemperatur-Leuchten.

• Halbleiter- und Photovoltaik-Herstellung

• Diffusions- und Oxidationsöfen: Werden als Prozessrohre verwendet. Die Farbe kann manchmal auf den Rohrtyp oder die Dotierung hinweisen.
• UV-Aushärtung und Fotolithografie: Rohre, die bestimmte UV-Wellenlängen zur Aushärtung von Polymeren oder zum Belichten von Fotolacken durchlassen.

• Labor- und wissenschaftliche Geräte

• UV-Vis-Spektroskopie: Als Messküvetten oder Filter.
• Photochemische Reaktoren: Rohre, die bestimmte wirksame Wellenlängen für chemische Reaktionen durchlassen.
• Umgebungskammern: Als Sichtfenster mit spezifischer spektraler Filterung.

• Industrielle und medizinische Verfahren

• Wasser- und Luftreinigung: UV-durchlässige Rohre in Desinfektionssystemen.
• Medizinische Geräte: Wird in Phototherapielampen zur Behandlung von Gelbsucht (blaues Licht) oder Hauterkrankungen (UV-Licht) verwendet.
• Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung: Für UV-Behandlungs- oder Inspektionssysteme.

• Dekorativ & Architektonisch

• Hochwertige Beleuchtungskörper: Für dauerhafte, hitzebeständige farbige Elemente.
• Kunstinstallationen: Nutzung der Haltbarkeit und lichtdurchlässigen Eigenschaften des Materials.

Technische Spezifikationen