Disco redondo transparente de cuarzo fundido con alta transmisión UV

El material básico del disco de cuarzo fundido es sílice amorfa, que no presenta efecto piezoeléctrico. Sin embargo, sus excelentes propiedades ópticas (alta transmitancia lumínica, amplio rango de transmisión de luz), el coeficiente extremadamente bajo de expansión térmica, la alta estabilidad química y la resistencia al calor hacen que se utilice ampliamente en los campos de la óptica, semiconductores y comunicaciones ópticas, entre otros.

 El núcleo del proceso de fabricación del disco de cuarzo fundido transparente consiste en fundir materias primas de arena de cuarzo a altas temperaturas para formar un cuerpo de vidrio homogéneo, seguido de conformado en caliente y trabajado en frío.

Fase uno: Preparación y fusión de materias primas

Esta es la base de todo el proceso, ya que determina la pureza y las propiedades básicas del material.

1. Placa de vidrio de cuarzo Selección y procesamiento de materias primas

• Materias primas: Se utiliza arena de cuarzo natural de alta pureza o polvo de silicio sintético. Para aplicaciones de grado óptico, se requiere una pureza extremadamente alta, y el contenido total de impurezas metálicas generalmente debe ser inferior a unas pocas partes por millón (ppm).
• Procesamiento: Las materias primas deben ser purificadas mediante métodos físicos y químicos, como flotación, separación magnética y lavado con ácido, para eliminar impurezas como iones metálicos y polvo.

2. Fusión

• Objetivo: Convertir la arena de cuarzo cristalino (SiO 2. ) en vidrio de cuarzo fundido amorfo.
• Métodos: Principalmente hay dos tipos
• Método de fusión eléctrica :

En un horno eléctrico protegido por vacío o gas inerte (como argón), se proporciona una temperatura superior a 2000 °°C mediante un arco generado por electrodos o un calentador de grafito.

Este método puede producir cuarzo fundido con contenido extremadamente bajo de grupos hidroxilo (OH ⁻) contenido, que es adecuado para aplicaciones en la banda ultravioleta

• Método de fusión por llama:

El polvo de arena de cuarzo se pulveriza sobre el objetivo mediante una llama hidrógeno-oxígeno o una llama oxígeno-hidrógeno, y luego se deposita capa por capa mediante revestimiento.

El cuarzo fundido producido mediante este método generalmente contiene un contenido relativamente alto de OH, es adecuado para la banda infrarroja y puede utilizarse para fabricar obleas de gran tamaño.

3. Formado y recocido

• Objetivo: Dar forma al vidrio de cuarzo fundido en la forma inicial requerida (por ejemplo, bloque, barra, placa) y eliminar las tensiones internas.
• Proceso: El líquido de vidrio de cuarzo fundido se inyecta en el molde o se forma una "oblea" de forma específica controlando el proceso de enfriamiento. Posteriormente, la oblea se introduce en el horno de recocido y atraviesa lentamente un rango de temperatura precisamente controlado (por ejemplo, desde más de 1100 °C hasta menos de 800 °C). Este proceso puede minimizar y homogeneizar al máximo el estrés térmico interno, evitando grietas o deformaciones durante el procesamiento posterior o el uso.

Ventajas del disco de cuarzo:

• Propiedades ópticas excepcionales:

• Alta transmisión: El disco de cuarzo ofrece una transmisión muy elevada en un amplio rango espectral, desde el ultravioleta profundo (UV) hasta el infrarrojo cercano (NIR).
• Baja fluorescencia: El disco de cuarzo tiene inherentemente una fluorescencia de fondo baja, lo cual es fundamental para mediciones ópticas sensibles.

• Estabilidad térmica sobresaliente:

• Coeficiente de expansión térmica extremadamente bajo: Altamente resistente a choques térmicos y deformaciones bajo cambios bruscos de temperatura.
• Punto de reblandecimiento alto: El disco de cuarzo puede soportar temperaturas de funcionamiento muy elevadas. La placa de cuarzo puede resistir 1100 grados durante largos periodos y su temperatura de trabajo a corto plazo es de 1200 grados.

• Excelente pureza química y resistencia:

• Inercia: Altamente resistente a la corrosión por la mayoría de ácidos, sales y metales. Además del ácido fluorhídrico, el vidrio de cuarzo casi no reacciona con otros ácidos en tratamientos químicos, y su resistencia a los ácidos es 30 veces mayor que la de la cerámica y 150 veces mayor que la del acero inoxidable.

• Excelente rendimiento de aislamiento eléctrico :

El valor de resistencia del disco de cuarzo equivale a 10.000 veces el de un vidrio común. Es un excelente material aislante eléctrico y mantiene buenas propiedades eléctricas incluso a altas temperaturas. ‌

• Alta Pureza: El disco de cuarzo puede fabricarse con niveles extremadamente bajos de impurezas, evitando contaminación en procesos sensibles.
• Aislamiento Eléctrico Superior: El disco de cuarzo posee alta rigidez dieléctrica y baja pérdida dieléctrica.
• Umbral Elevado de Daño por Láser: El disco de cuarzo puede soportar haces láser de alta potencia sin dañarse, lo que lo hace ideal para aplicaciones láser.

Principales Campos de Aplicación:

• Óptica y Fotónica:

• Lentes, ventanas y prismas: Utilizados en equipos de litografía UV, sistemas láser de alta potencia, telescopios e instrumentos espectroscópicos.
• Fibras ópticas: El material principal para fibras ópticas de alta pureza utilizadas en telecomunicaciones y transmisión de datos.

• Fabricación de semiconductores:

• Portadores de obleas y tubos de proceso: Utilizados como crisoles, tubos de difusión y barcos para obleas en procesos de alta temperatura para el crecimiento de cristales de silicio y la fabricación de chips debido a su pureza y estabilidad térmica.

• Iluminación:

• Lámparas de descarga de alta intensidad (HID): Utilizadas como material de envoltura para lámparas de arco de mercurio, halogenuros metálicos y xenón porque pueden soportar altas temperaturas y radiación UV.

• Equipos de laboratorio:

• Cubetas y material de laboratorio: Utilizados en espectroscopía UV-Vis y en aplicaciones que requieren inercia química y resistencia al choque térmico.

Datos técnicos del disco de cuarzo transparente