Lämmönkestävä mukautettu läpinäkyvä kvartsipetriastia

Läpinäkyvän kvartsipetriastian valmistusprosessi ja työnkulku

Tämä menetelmä sisältää esivalmistetun kvartsuputken uudelleenmuovauksen kruisibilin muotoiseksi kaasupaineella ja muotilla.

Vaihe 1: Valmistautumisvaihe

1. raaka-aineiden valmistus
· Materiaali: Korkean puhtauden omaava, viallinen läpinäkyvä kvartsuputki. Tämä putki on yleensä valmistettu sähkö- tai liekkisulatuksella, ja sen laatu määrittää lopullisen kruisibilin suorituskyvyn.
· Muotin valmistelu: Käytetään tarkkuusmuottia, joka on valmistettu lämpöä kestävästä grafiitista tai refraktoirimalmista. Muotin ontelo määrittää kruisibilin ulkokehän (esim. pallomainen, lieriömäinen, erikoismuoto).


2. Kvartsuputken esikäsittely
· Leikkaus: Kvartsuputki leikataan vaaditun mittaiseksi.
· Puhdistus: Putki käy läpi korkean puhtauden puhdistuksen (esim. äärimmäisen puhdasta vettä, happokarheutusta, ultraäänipuhdistusta) poistaakseen kaikki epäpuhtaudet putken sisä- ja ulkoseinämiltä.
· Toisen pään suljuminen: Putken toinen pää kuumennetaan vety-happipolttimella, kunnes se sulaa ja sulautuu kiinni, muodostaen sileän, pallomaisen kupolin, joka muodostaa kruunun pohjan.

Vaihe 2: Lämpömallinnusvaihe – Ydinprosessi

Tämä on tärkein vaihe, joka suoritetaan erityisellä lasinsuihkutuskoneella tai automatisoidulla muovauslaitteella.

1. Kuumennus ja pehmentyminen
· Esikäsitelty kvartsiputki (suljettu pää ensin) asennetaan lataselle ja sijoitetaan esikuumennettuun muottiin.
· Kohdealue (tuleva kruunun runko) pyöritetään ja kuumennetaan tasaisesti vety-happipolttimella tai plasmapolttimella. Pyöriminen on ratkaisevan tärkeää tasaisen kuumennuksen saavuttamiseksi.
· Kvartsia kuumennetaan pehmenevään lämpötilaan (noin 1650–1800 °C), jolloin se muuttuu taipuisaksi, mutta ei täysin sulatu.

2. Kaasun paineistus ja muovaus
· Vaikka kvartsia on pehmeää, korkeapuhdasta inerttikaasua (esim. typpeä, argonia) johdetaan putkeen avoimesta päästä siten, että sen painetta säädellään tarkasti.
· Sisäinen kaasupaine pakottaa pehmentyneen kvartsin seinämän laajenemaan tasaisesti ulospäin, kunnes se täysin noudattaa muotin sisäpinnan muotoa.
· Muotti määrittää lopullisen ulkoisen geometrian, kun taas kaasupaine varmistaa mittojen tarkkuuden ja sileän pintakäsittelyn.

3. Jännitysten poisto ja jäähdytys
· Muotoinnin jälkeen kvartsinen Petri-astia jännitystenpoistetaan välittömästi, vielä muotissa tai sen läheisyydessä. Laajaa, pehmeää liekkiä käytetään poistamaan nopeasta kuumentamisesta ja jäähdyttämisestä aiheutuneet lämpöjännitykset.
· Muotoiltu kvartsinen Petri-astia jäähdytetään ohjatusti huoneenlämpöön ennen kuin se poistetaan muotista.

Vaihe 3: Jälkikäsittely ja viimeistely

1. Leikkaus ja avaaminen
· Muotoillun kvartsisen Petri-astian avoin pää leikataan tarkalleen määritettyyn korkeuteen ja suorakulmaisuuteen timanttipyörällä tai laserleikkurilla.
· Terävä leikattu reuna jalostetaan sen jälkeen liehityksellä tai koneellisesti sileäksi, pyöristetyksi pinnaksi estämään sirpaloitumista ja jännityskesittymistä.

2. Voimakas puhdistus ja tarkastus
· Puhdistus: Kvartsipetriastiassa suoritetaan monivaiheinen, korkean puhtauden puhdistusprosessi (happopuhdistus, ultraääni- ja pesu erittäin puhdalla vedellä) kaikkien prosessoinnissa syntyneiden saasteiden poistamiseksi.
· Tarkastus:
· Mittatarkastus: Halkaisijan, korkeuden ja seinämän paksuuden tarkistaminen.
· Visuaalinen tarkastus: Ilmakuoppien, naarmujen, kuoppien tai muiden epäsäännöllisyyksien tarkastus sisä- ja ulkopinnoilta ohjatun valaistuksen alla.

Vaihe 4: Erityiskorkea-luokan käsittely – Sisäpinnan liehitys

Korkealaatuisiin kruisibileihin, jotka on tarkoitettu puolijohteisiin tai premium-fotovoltaikkisovelluksiin, tehdään lisäksi kriittinen vaihe:
· Sisäpinnan liehitys
· Tarkoitus: Luoda täydellisen tiheä, sileä, peilikaltainen läpinäkyvä kerros selkeän kvartsipetriastian sisäpintaan.
· Menetelmä: Kvartsinen Petri-petriastia pyöritetään, kun vetypolttoaine- tai plasmatykillä varustettu liekki työnnetään sisälle ja skannataan koko sisäpinnan yli.
· Vaikutukset:
· Tiivistää mikropohjat: Kivinen kvartsinen Petri-astia poistaa miksumat ja pienet huokoset.
· Vähentää karheutta: Kivinen kvartsinen Petri-astia luo atomitasoisesti sileän pinnan, estäen materiaalin tarttumisen ja helpottaen helppoa puhdistusta.
· Parantaa kiteytymisvastustaista: Merkittävästi parantaa kiven kvartsisen Petri-astian vastustuskykyä kiteytymiselle korkeissa lämpötiloissa, jolloin uunin käyttöikä pitenee.

Yhteenveto työnkulun kaavio kivisestä kvartsisesta Petri-astioista:
Korkeapuhdas kvartsiputki → Leikkaus → Puhdistus → Yhden pään tiivistys → Asennus muottiin → Pyörivä lämmitys ja pehmennys → Kaasupainemuovaus → Jännitysvapautus → Muotin poisto → Leikkaus/avaus → Reunan hiomaminen → (Sisäpinnan liekkikäsittely) → Voimakas puhdistus → Lopullinen tarkastus → Puhdas pakkaus

Edut kivisestä kvartsisesta Petri-astioista:
· Korkea puhdastaso: Kirkkaasta kvartsista valmistettu Petri-astia valmistetaan korkeapuhdasta kvartsputkea, joka vähentää saastumisen mahdollisuutta.
· Korkea tarkkuus: Kirkkaasta kvartsista valmistetun Petri-astian muottivalmisteisuus takaa erinomaisen mitallisen yhdenmukaisuuden.
· Muodon joustavuus: Kyky tuottaa monimutkaisia ja räätälöityjä geometrioita.
· Erinomainen pintalaatu: Kirkkaasta kvartsista valmistetun Petri-astian liehitys saavuttaa poikkeuksellisen sileän sisäpinnan.

Ensisijaiset käyttösovellukset:
· Puolijohdeteollisuus: Käytetään korkealämpötilassa tapahtuviin diffuusio-, hapettumisprosesseihin ja epitaksiaan.
· Laboratorio- ja R&D-käytöt: Materiaalin synteeseihin, kiteytymiseen ja korkealämpötilaisten kemiallisten reaktioiden suorittamiseen.
· Fotovoltaikkatutkimus: Kokeelliseen piin kasvatukseen ja käsittelyyn.
· Optoelektroniikka: Fosforien sintraukseen, laserkiteisiin ja muihin erikoismateriaaleihin.

  
Tekniset parametrit