Disque rond en quartz fondu transparent à haute transmission UV

Le matériau de base du disque en quartz fondu est la silice amorphe, qui ne présente pas d'effet piézoélectrique. Toutefois, ses excellentes propriétés optiques (haute transmittance lumineuse, large bande de transmission), son coefficient de dilatation thermique extrêmement faible, sa grande stabilité chimique et sa résistance à la chaleur le rendent largement utilisé dans les domaines de l'optique, des semiconducteurs, des communications optiques et d'autres secteurs.

 Le cœur du procédé de fabrication du disque en quartz fondu transparent consiste à fondre des matières premières de sable de quartz à haute température afin de former un corps vitreux homogène, suivi d'un formage à chaud et d'un usinage à froid.

Phase Une : Préparation et fusion des matières premières

Ceci constitue la base de l'ensemble du processus et détermine la pureté et les propriétés fondamentales du matériau.

1. Plaque en verre de quartz Sélection et traitement des matières premières

• Matières premières : Du sable de quartz naturel de haute pureté ou de la poudre de silicium synthétique est utilisée. Pour les applications optiques, une pureté extrêmement élevée est requise, et la teneur totale en impuretés métalliques doit généralement être inférieure à quelques parties par million (ppm).
• Traitement : Les matières premières doivent être purifiées par des méthodes physiques et chimiques telles que la flottation, la séparation magnétique et le lavage à l'acide afin d'éliminer les impuretés telles que les ions métalliques et les poussières.

2. Fusion

• Objectif : Convertir le sable de quartz cristallin (SiO ₂ ) en verre de quartz fondu amorphe.
• Méthodes : Il existe principalement deux types
• Méthode par fusion électrique :

Dans un four électrique protégé sous vide ou sous gaz inerte (comme l'argon), une température supérieure à 2000 °C est fournie par un arc généré par des électrodes ou un chauffage au graphite.

Cette méthode permet de produire du verre de quartz fondu avec une teneur extrêmement faible en groupements hydroxyle (OH ⁻) du contenu, qui convient aux applications dans la bande ultraviolette

• Méthode de fusion par flamme :

La poudre de sable de quartz est projetée sur la cible à travers une flamme hydrogène-oxygène ou oxygène-hydrogène, puis déposée couche par couche par revêtement.

Le quartz fondu produit par cette méthode contient généralement une teneur relativement élevée en OH, convient à la bande infrarouge et peut être utilisé pour fabriquer des pièces brutes de grande taille.

3. Mise en forme et recuit

• Objectif : Donner au verre de quartz en fusion la forme initiale requise (par exemple bloc, barreau, plaque) et éliminer les contraintes internes.
• Procédé : Le liquide de verre de quartz en fusion est injecté dans un moule ou une « pièce brute » de forme spécifique est formée en contrôlant le processus de refroidissement. Ensuite, la pièce brute est introduite dans le four de recuit et traverse lentement une plage de température précisément contrôlée (par exemple, de plus de 1100 °C à moins de 800 °C). Ce processus peut minimiser et homogénéiser au maximum la contrainte thermique interne, empêchant ainsi les fissures ou déformations pendant le traitement ultérieur ou l'utilisation.

Avantages du disque en quartz :

• Propriétés optiques exceptionnelles :

• Haute transmission : Le disque en quartz offre une transmission très élevée sur une large gamme spectrale, allant de l'ultraviolet profond (UV) jusqu'au proche infrarouge (NIR).
• Faible fluorescence : Le disque en quartz présente une fluorescence de fond intrinsèquement faible, ce qui est essentiel pour des mesures optiques sensibles.

• Stabilité thermique remarquable :

• Coefficient de dilatation thermique extrêmement faible : Très résistant aux chocs thermiques et aux déformations lors de variations rapides de température.
• Point de ramollissement élevé : Le disque en quartz peut supporter des températures de fonctionnement très élevées. La plaque en quartz peut résister à 1100 degrés pendant une longue durée et la température de fonctionnement à court terme est de 1200 degrés.

• Excellente pureté chimique et résistance :

• Inertie : Très résistant à la corrosion par la plupart des acides, sels et métaux. En dehors de l'acide fluorhydrique, le verre de quartz réagit presque pas avec d'autres acides lors du traitement chimique, et sa résistance aux acides est 30 fois supérieure à celle de la céramique et 150 fois supérieure à celle de l'acier inoxydable.

• Excellente performance d'isolation électrique :

La valeur de résistance du disque en quartz équivaut à 10 000 fois celle du verre ordinaire. C'est un excellent matériau isolant électrique et conserve de bonnes propriétés électriques même à haute température. ‌

• Haute pureté : Le disque en quartz peut être produit avec des niveaux extrêmement faibles d'impuretés, empêchant toute contamination dans les procédés sensibles.
• Isolation électrique supérieure : Le disque en quartz possède une grande rigidité diélectrique et de faibles pertes diélectriques.
• Seuil élevé de résistance aux dommages laser : Le disque en quartz peut supporter des faisceaux laser de haute puissance sans être endommagé, ce qui le rend idéal pour les applications laser.

Principaux domaines d'application :

• Optique et photonique :

• Lentilles, fenêtres et prismes : Utilisés dans les équipements de lithographie UV, les systèmes laser haute puissance, les télescopes et les instruments spectroscopiques.
• Fibres optiques : Matériau de base pour les fibres optiques hautement pures utilisées dans les télécommunications et la transmission de données.

• Fabrication de semi-conducteurs :

• Porte-baquiers et tubes de traitement : Utilisés comme creusets, tubes de diffusion et porte-baquiers dans les procédés à haute température pour la croissance des cristaux de silicium et la fabrication de puces en raison de leur pureté et de leur stabilité thermique.

• Éclairage :

• Lampes à décharge haute intensité (HID) : Utilisées comme matériau d'enveloppe pour les lampes au mercure, aux halogénures métalliques et aux arcs au xénon, car elles résistent aux hautes températures et au rayonnement UV.

• Équipement de laboratoire :

• Cuvettes et matériel de laboratoire : Utilisées en spectroscopie UV-Vis et dans les applications nécessitant une inertie chimique et une résistance aux chocs thermiques.

Données techniques du disque en quartz transparent