Tubo de cuarzo coloreado de alta pureza para semiconductores

Proceso de fabricación de tubos de cuarzo coloreados

Los tubos de cuarzo coloreados se fabrican principalmente a partir de sílice fundida de alta pureza (SiO 2. ) y adquieren su color mediante la introducción de dopantes específicos de óxidos metálicos durante el proceso de fabricación. El color no es un recubrimiento superficial, sino que está integrado en todo el material. A continuación se describen los procesos clave:

• Preparación de Materia Prima

El material base es cuarzo natural de alta pureza o tetracloruro de silicio sintético (SiCl 4. ). Los colorantes deseados en forma de óxidos metálicos se preparan en polvo con precisión.

Los dopantes más comunes incluyen:

• Óxido de cobalto (Co 3. O 4. ): Para tubos azules.
• Óxido de cromo (Cr 2. O 3. ): Para tubos verdes.
• Óxido de manganeso (Mn 2. O 3. ): Para tubos púrpura/ambarinos.
• Óxido de titanio (TiO 2. ) y óxido de hierro (Fe 2. O 3. ): A menudo se utilizan en combinación para tubos bronce/ámbar (que también proporcionan protección contra los rayos UV).
• Oro (Au) o selenio (Se): Para tonos rojos/rosados.

• Dopaje y homogeneización

La cantidad precisa de polvo colorante se mezcla uniformemente con la materia prima de cuarzo triturado. Este paso es fundamental para garantizar una distribución uniforme del color. En algunos procesos, especialmente para cuarzo sintético, los dopantes pueden introducirse en forma gaseosa durante la deposición de vapor químico.

• Fusión y conformado

La mezcla de cuarzo dopado se alimenta a un horno de alta temperatura. Existen dos métodos principales de fusión:

• Fusión por arco eléctrico: Utilizada para cristales de cuarzo naturales. La mezcla se funde en un crisol de carbono a temperaturas superiores a 2000 °C. ¿ Qué?
• Depósito químico de vapor (CVD): Utilizado para cuarzo sintético. Compuestos gaseosos (como SiCl 4. y o 2. ) junto con colorantes vaporizados se introducen en un reactor de alta temperatura, donde se fusionan y se depositan capa por capa sobre un mandril giratorio para formar el tubo.

Durante o después de la fusión, el cuarzo viscoso se moldea en tubos mediante procesos como la fundición centrífuga (girar un molde para formar un tubo hueco) o estirado (tirar del cuarzo fundido sobre un mandril).

• Recocido

Los tubos formados se enfrían lentamente en un horno de recocido controlado. Esto alivia las tensiones térmicas internas, evita grietas y estabiliza los centros de color formados por los dopantes.

• Acabado

Después del recocido, los tubos se cortan a la longitud deseada, y los extremos pueden pulirse con llama o rectificarse para lograr la tolerancia dimensional y el acabado superficial requeridos. Luego se limpian minuciosamente.

Clave  Características  de  la  Proceso:

• Permanente  Color:  La  color  is inherente  y  voluntad  nO  desvanecer  debajo  alto  temperaturas  o  El  exposición.
• Entornos de alta temperatura  Estabilidad:  De color  cuarcita  tubos  mantener  la  excelente  térmico  propiedades  de  puro  cuarzo.
• Dependiente del dopante  PROPIEDADES:  Alguno  colorantes  (p. ej.,  titanio/hierro  para  ámbar)  intencionadamente  agregar  funcionalidad  como el  El  absorción.

Esto  proceso  resultados  en  duradero,  alta eficiencia  de color  cuarcita  tubos  usado  iluminación  (p. ej.,  halógeno  lámparas,  El  lámparas),  laboratorio  equipo,  las demás  herramientas,  y  decoración  las aplicaciones.

Ventaja

Los tubos de cuarzo coloreados heredan los beneficios fundamentales del sílice fundido puro, añadiendo funcionalidades especializadas mediante colorantes integrados. Sus ventajas principales incluyen:

• Transmisión/Filtración selectiva de luz: Esta es la ventaja principal. Diferentes colores absorben y transmiten longitudes de onda específicas de la luz.

• Ejemplo: Los tubos ámbar/marrones bloquean la radiación ultravioleta (UV) y la luz azul de onda corta, mientras transmiten la luz visible. Los tubos violeta oscuro "vidrio Wood" transmiten luz UV-A de onda larga pero bloquean la luz visible.

• Mayor durabilidad y estabilidad: El color no es un recubrimiento superficial, sino que está fusionado en la matriz de cuarzo. Esto lo hace:

• Resistente al desvanecimiento: Resistente a la decoloración causada por intensa radiación UV, luz visible o calor.
• Resistente a rayaduras: El color no se puede rayar.
• Químicamente inerte: Mantiene una excelente resistencia química frente a la mayoría de ácidos y disolventes.

• Alto rendimiento térmico: Al igual que el cuarzo transparente, los tubos coloreados presentan:

• Resistencia Extrema al Calor: Soporta temperaturas de hasta 1000-1100 °C. ¿ Qué?
• Baja Expansión Térmica: Excelente resistencia al choque térmico.
• Alta Pureza: Evita la contaminación en procesos sensibles.

• Indicación Visual y Seguridad: El color proporciona una identificación visual inmediata del tipo de fuente luminosa, longitud de onda o proceso, mejorando la seguridad y la claridad operativa.

Aplicaciones principales

Basándose en sus ventajas funcionales, los tubos de cuarzo coloreados son fundamentales en varias industrias:

• Iluminación

• Lámparas Halógenas e Incandescentes: Los tubos ámbar o rojos se utilizan en lámparas de calor, trampas para insectos y luces de seguridad para cuartos oscuros.
• Lámparas UV:

• Luz Negra Azul (BLB): Tubos violeta oscuro utilizados en entretenimiento, inspección de fluorescencia y detección de falsificaciones.
• Germicidas: Formulaciones especiales que permiten una transmisión óptima de UV-C (254 nm) para desinfección.

• Señalización Especializada e Iluminación Decorativa: Para filtros de color en accesorios de alta temperatura.

• Fabricación de semiconductores y fotovoltaica

• Hornos de difusión y oxidación: Utilizados como tubos de proceso. El color en ocasiones puede indicar el tipo de tubo o el dopaje.
• Curado UV y fotolitografía: Tubos que transmiten longitudes de onda UV específicas para curar polímeros o exponer resistencias fotosensibles.

• Equipos de laboratorio e instrumentación científica

• Espectroscopía UV-Vis: Como cubetas de muestra o filtros.
• Reactores fotoquímicos: Tubos que permiten longitudes de onda actínicas específicas para impulsar reacciones químicas.
• Cámaras ambientales: Como ventanas de observación con filtrado espectral específico.

• Procesos industriales y médicos

• Purificación de agua y aire: Tubos transmisores de UV en sistemas de desinfección.
• Dispositivos médicos: Utilizados en lámparas de fototerapia para tratar la ictericia (luz azul) o afecciones cutáneas (luz UV).
• Procesamiento de alimentos y bebidas: Para sistemas de tratamiento o inspección por UV.

• Decorativo y arquitectónico

• Luminarias de alta gama: Para elementos coloreados permanentes y resistentes al calor.
• Instalaciones artísticas: Aprovechando la durabilidad y las propiedades luminosas del material.

Especificaciones técnicas