Korkea-UV-läpäisevä pyöreä läpinäkyvä sulattu kvartsikiekko

Sulatetun kvartsikiekon perusmateriaali on amorfinen piiidioksidi, jolla ei ole pientaajuista vaikutusta. Sen erinomaiset optiset ominaisuudet (korkea valonläpäisy, leveä valonläpäisyalue), erittäin alhainen lämpölaajenemiskerroin, korkea kemiallinen stabiilisuus ja lämpövastus tekevät siitä suuresti käytettyä optiikassa, puolijohteissa, optisessa viestinnässä ja muilla aloilla.

 Läpinäkyvän sulatetun kvartsikiekon valmistusprosessin ydin on hienokiteisen kvartsihiekan sulattaminen korkeassa lämpötilassa muodostaakseen homogeenisen lasimassan, jonka jälkeen se muovataan kuumalla ja jalostetaan kylmällä työstöllä.

Vaihe yksi: Raaka-aineiden valmistelu ja sulatus

Tämä on koko prosessin perusta, joka määrittää materiaalin puhtauden ja perusominaisuudet.

1. Kvartsilasilevyn raaka-aineen valinta ja käsittely

• Raaka-aineet: Käytetään erittäin puhdasta luonnonkvartsihiekkaa tai synteettistä piijauhetta. Optisten sovellusten tarkoituksiin vaaditaan erittäin korkeaa puhdastasoa, ja kokonaismetallisepänneiden määrä on yleensä alle muutama miljoonasosa (ppm).
• Käsittely: Raaka-aineet on puhdistettava fyysisillä ja kemiallisilla menetelmillä, kuten uuttofrothausella, magneettierottelulla ja happopesulla, jotta saadaan poistettua epäpuhtauksia, kuten metalli-ionit ja pöly.

2. Hedelmäinen

• Tavoite: Muuntaa kiteinen kvartsihiekka (SiO ₂ ) amorfiseksi sulatetuksi kvartsilasiksi.
• Menetelmät: On olemassa pääasiassa kaksi tyyppiä
• Sähkösulatusmenetelmä :

Tyhjiössä tai inerttikaasun (kuten argonin) suojassa olevassa sähköuunissa yli 2000 °C:n lämpötila saavutetaan elektrodien tai grafiitiheittimen muodostamalla kaarilla.

Tällä menetelmällä voidaan tuottaa sulatettua kvartsia, jossa hydroksyyli-ionien (OH ⁻) sisältö, joka soveltuu sovelluksiin ultraviolettikaistalla

• Liekkisulatusmenetelmä:

Kiillisandaa ruiskutetaan kohteeseen vety-happi- tai happi-vetyliekissä, ja sen jälkeen sitä kerrostetaan peittämällä.

Tällä menetelmällä tuotettu sulattu kiilli sisältää yleensä suhteellisen korkean OH-pitoisuuden, sopii infrapuna-alueelle ja sitä voidaan käyttää suurikokoisten raakapalojen valmistukseen.

3. Muovaus ja jännitysvapautus

• Tarkoitus: Muodostaa sulanut kiillilasi haluttuun alkumuotoon (esimerkiksi lohko, sauva, levy) ja poistaa sisäiset jännitykset.
• Menetelmä: Sulanut kiillilasineste kaadetaan muottiin tai "raakapala" muodostetaan tietynmuotoiseksi ohjaamalla jäähtymisprosessia. Tämän jälkeen raakapala siirretään jännitysvapautusuuniin ja siinä kuljetaan hitaasti tarkasti ohjatun lämpötila-alueen läpi (esimerkiksi yli 1100 °C:sta alle 800 °Tämä prosessi voi minimoitaa ja homogenisoida sisäisen terminen jännityksen mahdollisimman paljon, estäen halkeamista tai muodonmuutosta myöhempää käsittelyä tai käyttöä varten.

Kvartsikiekon edut:

• Erinomaiset optiset ominaisuudet:

• Korkea läpäisevyys: Kvartsikiekko tarjoaa erittäin korkean läpäisevyyden laajalla spektrialueella, syvästä ultraviolettivalosta (UV) lähialalle infrapuna-alueelle (NIR).
• Alhainen fluoresenssi: Kvartsikiekolla on luonteeltaan alhainen taustaf fluoresenssi, mikä on ratkaisevan tärkeää herkissä optisissa mittauksissa.

• Erinomainen lämpötilavakaus:

• Erittäin alhainen lämpölaajenemiskerroin: Erittäin kestävä termiselle iskulle ja muodonmuutokselle nopeissa lämpötilamuutoksissa.
• Korkea pehmeneväpiste: Kvartsikiekko kestää erittäin korkeita käyttölämpötiloja. Kvartsi levy kestää 1100 astetta pitkään ja lyhyen aikaa työskentelylämpötila voi olla 1200 astetta.

• Erinomainen kemiallinen puhdastus ja kestävyys:

• Jäykkyydet: Erittäin kestävä useimpien happojen, suolojen ja metallien aiheuttamalle korroosiolle. Vesifluorihapon lisäksi kvartsilasi melkein ei reagoi muiden happojen kanssa kemiallisessa käsittelyssä, ja sen haponkestävyys on 30 kertaa sen haponkestävyyttä keraamisia ja ruostumatonta terästä vastaan 150 kertaa.

• Erinomainen sähköeristysominaisuus :

Kvartsilevyn resistanssiarvo on 10 000-kertainen tavalliseen lasiin verrattuna. Se on erinomainen sähköeristysmateriaali ja säilyttää hyvät sähköominaisuudet jopa korkeissa lämpötiloissa ‌

• Korkea puhdasuus: Kvartsilevy voidaan valmistaa erittäin alhaisilla epäpuhtauspitoisuuksilla, mikä estää saastumisen herkillä prosesseilla.
• Erinomainen sähköeristys: Kvartsilevyllä on korkea dielektrinen lujuus ja alhainen dielektrinen häviö.
• Korkea laserivaurioraja: Kvartsilevy kestää tehokkaita laserkeiloja vahingoittumatta, mikä tekee siitä ideaalin lasersovelluksiin.

Pääasialliset käyttökohteet:

• Optiikka ja fotoninikka:

• Linssit, ikkunat ja prismat: Käytetään UV-litografialaitteissa, suuritehoisissa lasersysteemeissä, teleskoopeissa ja spektroskooppisissa laitteissa.
• Optiset langat: Ydinmateriaali korkean puhtauden optisissa kuiduissa, joita käytetään teleliikenteessä ja datansiirrossa.

• Puolijohteiden valmistus:

• Waferkannattimet ja prosessiputket: Käytetään kruisibeleinä, diffuusioputkina ja waferveneinä korkealämpötilaisten prosessien aikana silikonikidejen kasvatuksessa ja piirien valmistuksessa sen puhtaudesta ja lämpötilavakautesta johtuen.

• Valaistus:

• Suuritehokset purkauslamput (HID): Käytetään verhousmateriaalina elohopea-, metallihalidi- ja ksenonkaarialampuissa, koska se kestää korkeita lämpötiloja ja UV-säteilyä.

• Laboratoriovälineet:

• Kvessit ja laboratoriovälineet: Käytetään UV-VIS-spektroskopiassa ja sovelluksissa, joissa vaaditaan kemiallista inertiaa ja termistä järkytyskestävyyttä.

Kirkkaan kvartsin tekniset tiedot