Tube de quartz coloré de haute pureté pour semi-conducteur

Procédé de fabrication des tubes en quartz coloré

Les tubes en quartz coloré sont principalement fabriqués à partir de silice fondue de haute pureté (SiO ₂ ) et obtiennent leur couleur par l'ajout d'oxydes métalliques spécifiques dopants au cours du procédé de fabrication. La couleur n'est pas un revêtement de surface, mais est intégrée dans tout le matériau. Voici les étapes clés :

• Préparation des matières premières

Le matériau de base est constitué de cristaux de quartz naturel de haute pureté ou de tétrachlorure de silicium synthétique (SiCl ₄ ). Les colorants sous forme d'oxydes métalliques désirés sont préparés sous forme de poudre précise.

Les dopants courants incluent :

• Oxyde de cobalt (Co ₃ O ₄ ) : pour les tubes bleus.
• Oxyde de chrome (Cr ₂ O ₃ ) : pour les tubes verts.
• Oxyde de manganèse (Mn ₂ O ₃ ) : Pour les tubes violets/améthyste.
• Oxyde de titane (TiO ₂ ) et oxyde de fer (Fe ₂ O ₃ ) : Souvent utilisés en combinaison pour les tubes bronzes/ambre (qui assurent également un blocage des UV).
• Or (Au) ou sélénium (Se) : Pour les teintes rouges/roses.

• Dopage et homogénéisation

La quantité précise de poudre de colorant est mélangée uniformément avec la matière première de quartz broyée. Cette étape est cruciale pour garantir une répartition uniforme de la couleur. Dans certains procédés, notamment pour le quartz synthétique, les dopants peuvent être introduits sous forme gazeuse lors du dépôt chimique en phase vapeur.

• Fusion et mise en forme

Le mélange de quartz dopé est introduit dans un four à haute température. Il existe deux méthodes principales de fusion :

• Fusion par arc électrique : Utilisée pour les cristaux de quartz naturel. Le mélange est fondu dans un creuset en carbone à des températures dépassant 2000 °C. Je suis désolé.
• Dépôt chimique en phase vapeur (CVD) : Utilisé pour le quartz synthétique. Des composés gazeux (comme le SiCl ₄ et o ₂ ) ainsi que des colorants vaporisés sont introduits dans un réacteur à haute température, où ils se combinent et se déposent couche par couche sur un mandrin tournant pour former le tube.

Pendant ou après la fusion, le quartz visqueux est mis en forme en tubes à l’aide de procédés tels que la coulée centrifuge (rotation d’un moule pour former un tube creux) ou l’étirage (traction du quartz en fusion au-dessus d’un mandrin).

• Recuit

Les tubes formés sont lentement refroidis dans un four de recuit contrôlé. Cela élimine les contraintes thermiques internes, évite les fissures et stabilise les centres de couleur créés par les dopants.

• Finition

Après recuit, les tubes sont coupés à la longueur souhaitée, et leurs extrémités peuvent être polies à la flamme ou meulées afin d’obtenir la tolérance dimensionnelle et la finition de surface requises. Ils sont ensuite soigneusement nettoyés.

Clé  Caractéristiques  de  la  Processus :

• Permanent  Couleur :  La  couleur  is inhérent  et  va  pAS  fades  sous  élevé  températures  ou  UV  exposition.
• Haute température  Stabilité :  Coloré  quartz  tubes  conserver  la  excellent  thermique  propriétés  de  pur  quartz.
• Dépendant du dopant  PROPRIÉTÉS :  Quelques  colorants  (p. ex.,  titane/fer  pour  ambre)  intentionnellement  ajouter  fonctionnalité  comme ça  UV  absorption.

Ceci  process  résultats  dans  durable,  des performances élevées  coloré  quartz  tubes  utilisé  inlighting  (p. ex.,  halogène  lampes,  UV  lampes),  laboratoire  équipement,  semiconducteur  outils,  et  décoratif  .

Avantage

Les tubes en quartz coloré conservent les avantages fondamentaux du silice fondu pur tout en offrant des fonctionnalités spécialisées grâce à leurs colorants intégrés. Leurs principaux avantages sont les suivants :

• Transmission/Filtration sélective de la lumière : C'est l'avantage principal. Différentes couleurs absorbent et transmettent des longueurs d'onde spécifiques de la lumière.

• Exemple : Les tubes ambrés/bruns bloquent les ultraviolets (UV) et la lumière bleue à courte longueur d'onde, tout en transmettant la lumière visible. Les tubes violets foncés « verre de Wood » transmettent les UV-A à longue onde mais bloquent la lumière visible.

• Durabilité et stabilité accrues : La couleur n'est pas un revêtement de surface, mais est intégrée au sein de la matrice de quartz. Cela la rend :

• Inaltérable : Résistante au décolorage causé par les UV intenses, la lumière visible ou la chaleur.
• Résistante aux rayures : La couleur ne peut pas être rayée.
• Inerte chimiquement : Conserve une excellente résistance chimique face à la plupart des acides et solvants.

• Hautes performances thermiques : Comme le quartz incolore, les tubes colorés présentent :

• Résistance extrême à la chaleur : Résiste à des températures allant jusqu'à 1000-1100 °C. Je suis désolé.
• Faible dilatation thermique : Excellente résistance au choc thermique.
• Haute pureté : Évite la contamination dans les procédés sensibles.

• Indication visuelle et sécurité : La couleur permet une identification immédiate du type de source lumineuse, de la longueur d'onde ou du procédé, améliorant ainsi la sécurité et la clarté opérationnelle.

Applications principales

En raison de leurs avantages fonctionnels, les tubes en quartz colorés sont essentiels dans plusieurs industries :

• Éclairage

• Lampes halogènes et incandescentes : Les tubes ambrés ou rouges sont utilisés dans les lampes chauffantes, les pièges à insectes et les lampes de sécurité pour agrandissement photo.
• Lampes UV :

• Noir lumière bleu (BLB) : Tubes violets profonds utilisés dans le divertissement, l'inspection par fluorescence et la détection de faux billets.
• Germicide : Formulations spéciales permettant une transmission optimale du rayonnement UV-C (254 nm) pour la désinfection.

• Signalisation spécialisée et éclairage décoratif : Pour filtres colorés dans des luminaires à haute température.

• Fabrication de semi-conducteurs et photovoltaïque

• Fours de diffusion et d'oxydation : utilisés comme tubes de procédé. La couleur peut parfois indiquer le type de tube ou le dopage.
• Cure UV et photolithographie : tubes transmettant des longueurs d'onde UV spécifiques pour durcir les polymères ou exposer les photosensibles.

• Équipements de laboratoire et scientifiques

• Spectroscopie UV-Visible : en tant que cuvettes d'échantillonnage ou filtres.
• Réacteurs photochimiques : tubes permettant à des longueurs d'onde actiniques spécifiques de provoquer des réactions chimiques.
• Chambres environnementales : comme hublots avec un filtrage spectral spécifique.

• Procédés industriels et médicaux

• Purification de l'eau et de l'air : tubes transmettant les UV dans les systèmes de désinfection.
• Dispositifs médicaux : utilisés dans les lampes de photothérapie pour traiter la jaunisse (lumière bleue) ou des affections cutanées (lumière UV).
• Transformation alimentaire et des boissons : Pour les systèmes de traitement ou d'inspection UV.

• Décoratif et architectural

• Luminaires haut de gamme : Pour des éléments colorés permanents et résistants à la chaleur.
• Installations artistiques : Tirant parti de la durabilité et des propriétés lumineuses du matériau.

Spécifications techniques