1. ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસનો સામાન્ય પરિચય
1.1 વ્યાખ્યા અને નિર્માણ
ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસ, જેને ફ્યુઝ્ડ સિલિકા ગ્લાસ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, એક વિશેષ ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળો અકાર્બનિક ગ્લાસ સામગ્રી છે જેમાં ઉત્તમ સંપૂર્ણ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો હોય છે. તેનું ઉત્પાદન ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા ક્વાર્ટ્ઝ ક્રિસ્ટલ અથવા સિન્થેટિક સિલિકા કાચની સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને મૂળ સામગ્રી તરીકે કરવામાં આવે છે, જેને અત્યંત ઉચ્ચ તાપમાને પિઘાડવા, સ્પષ્ટતા મેળવવા, આકાર આપવા અને ચોકસાઈપૂર્ણ એનીલિંગ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
સામાન્ય ગ્લાસથી અલગ, ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસમાં 2000–2300℃ની અત્યંત ઉચ્ચ તાપમાને પિઘાડવાની ટેકનોલોજી નો ઉપયોગ કરીને સિલિકાની કાચની સામગ્રીને સંપૂર્ણપણે પિઘાડવામાં આવે છે અને આંતરિક ક્રિસ્ટલ રચનાને દૂર કરીને એકસમાન અક્રિસ્ટલીય (એમોર્ફસ) ગ્લાસ સ્થિતિ બનાવવામાં આવે છે. કડક શીતન અને તણાવ દૂર કરવાની પ્રક્રિયા પછી, સામગ્રીને સ્થિર રચનાત્મક ગુણધર્મો પ્રાપ્ત થાય છે. ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસની કાચની સામગ્રી અને પૂર્ણ ઉત્પાદનોનું મુખ્યત્વે ચીન, સંયુક્ત રાજ્ય અમેરિકા, જર્મની અને જાપાન જેવા ઔદ્યોગિક પ્રદેશોમાં ઉત્પાદન અને પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, જે વિશ્વભરમાં ઉચ્ચ-અંતના ઔદ્યોગિક અને ચોકસાઈપૂર્ણ ઉત્પાદનના ક્ષેત્રોને સેવા આપે છે.
1.2 વર્ગીકરણ અને ગ્રેડ માપદંડ
ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ અને કાચા માલના પ્રકાર પર આધારિત, ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસને મુખ્યત્વે બે શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: પ્રાકૃતિક ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસ અને સિન્થેટિક ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસ .
પ્રાકૃતિક ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસને ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા પ્રાકૃતિક ક્વાર્ટ્ઝ રેતને સીધી રીતે પિગલાવીને બનાવવામાં આવે છે, જેમાં સામાન્ય ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સ માટે સ્થિર કામગીરી અને ખર્ચના ફાયદા હોય છે. સિન્થેટિક ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસને ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા સિલિકોન સંયોજનોના વાયુ-તબક્કી જળવિભાજન દ્વારા ઉત્પાદિત કરવામાં આવે છે, જેમાં અત્યંત ઓછી અશુદ્ધિઓ અને ઉત્તમ પ્રકાશીય કામગીરી હોય છે.
ઉચ્ચ-અંત પ્રકાશીય-ગ્રેડ, સેમીકન્ડક્ટર-ગ્રેડ અને મેડિકલ-ગ્રેડ ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસને બહુ-તબક્કી શુદ્ધિકરણ અને ઉચ્ચ-ચોકસાઈવાળી એનીલિંગ પ્રક્રિયાથી પસાર કરવામાં આવે છે, જે SEMI સેમીકન્ડક્ટર માપદંડો, FDA અને EU ઔદ્યોગિક સુરક્ષા વિનિયમોને અનુસરે છે SEMI સેમીકન્ડક્ટર માપદંડો, FDA અને EU ઔદ્યોગિક સુરક્ષા વિનિયમો અત્યંત ઉચ્ચ શુદ્ધતા, અત્યંત તાપમાન પ્રતિરોધકતા અને ઉત્તમ પ્રકાશીય સ્થિરતા સાથે, ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસ એક અપ્રતિસ્પર્ધી ઉન્નત નવી સામગ્રી છે જેના ઉચ્ચ-અંત એપ્લિકેશન્સના ક્ષેત્રો ઝડપથી વિસ્તાર પામી રહ્યાં છે.
2. ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ
2.1 ભૌતિક રચનાની લાક્ષણિકતાઓ
ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસની શારીરિક શ્રેષ્ઠતા તેની એકરૂપ અક્રમ્બ સિલિકા નેટવર્ક રચનાથી , સાથે અત્યંત ઓછો ઉષ્મીય પ્રસારણ ગુણાંક તેની મુખ્ય શારીરિક વિશેષતા તરીકે.
તેની પાસે ઉત્તમ રચનાત્મક સંકુચિતતા અને પરિમાણાત્મક સ્થિરતા , જેનો ઉષ્મીય પ્રસારણ ગુણાંક 5.0×10⁻⁷/℃ જેટલો ઓછો છે, જે સામાન્ય બોરોસિલિકેટ ગ્લાસના 1/20 જેટલો છે. તે ફાટવા અથવા વિકૃતિ વિના તીવ્ર શીત અને ઉષ્ણ તાપમાનની આદાન-પ્રદાન સહન કરી શકે છે. આ સામગ્રીમાં ઉચ્ચ કઠોરતા, ઉચ્ચ સમતલતા અને ઉત્તમ પ્રકાશ પારગમ્યતા , જે માઇક્રોન-સ્તરની અને તો પણ નેનો-સ્તરની ચોકસાઈની ઘટકોની જરૂરિયાતોને પૂરી કરવા માટે અત્યંત ચોકસાઈની પ્રક્રિયાને સમર્થન આપે છે.
એકમાત્ર શારીરિક મર્યાદાઓ એ ઉચ્ચ કઠોરતાને કારણે કાપવો અને પ્રક્રિયા કરવો મુશ્કેલ હોવો અને ઓછી ટકાઉપણા છે, જેને ચોકસાઈપૂર્ણ ગ્રાઇન્ડિંગ અને વિશિષ્ટ ટેમ્પરિંગ સાથે અસરકારક રીતે સુધારી શકાય છે.
2.2 રાસાયણિક ગુણધર્મો
ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસનો મુખ્ય રાસાયણિક ઘટક એ અક્રમી SiO₂ (99.95%–99.9999%) , જેમાં Al₂O₃, Fe₂O₃ અને ધાતુ આયનો જેવી સૂક્ષ્મ અશુદ્ધિઓ ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ગ્રેડ્સ માટે ppb સ્તરે કડક રીતે નિયંત્રિત હોય છે.
તેની વિશેષતા છે અત્યંત મજબૂત રાસાયણિક નિષ્ક્રિયતા હોય છે , જે સામાન્ય અને ઉચ્ચ તાપમાનની પરિસ્થિતિઓ હેઠળ લગભગ બધા એસિડ્સ, ક્ષારો અને કાર્બનિક દ્રાવકોથી સંક્ષારણનો પ્રતિકાર કરે છે, જેમાં ફક્ત હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ અને ગરમ સાંદ્ર ફોસ્ફોરિક એસિડ જ સંક્ષારણ કરી શકે છે. તેમ છતાં, ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસ એ નિર્વિષ, હાનિકારક નહીં અને અવક્ષેપિત નહીં છે, જે સેમિકન્ડક્ટર, મેડિકલ, રસાયણિક અને ખોરાક પ્રક્રિયાકરણના ક્ષેત્રોમાં સુરક્ષિત અને પ્રદૂષણ-મુક્ત ઉપયોગનો ખાતરીલ સંચાલન સુનિશ્ચિત કરે છે.
2.3 ઉષ્મીય કામગીરી
ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસમાં અત્યંત તાપમાન પ્રતિકારકતા છે, જેનો સોફ્ટનિંગ પોઇન્ટ 1730℃ છે અને એ લાંબા સમય સુધીનું સતત સેવા તાપમાન 1200℃ છે . તેની ઉત્તમ ઉચ્ચ તાપમાનની ઉષ્મા સ્થાયિત્વ અને અત્યંત નીચી ઉષ્મા વાહકતા છે, જે લાંબા સમય સુધીની ઉચ્ચ તાપમાનની કાર્યક્ષમતા હેઠળ વિકૃતિ, બુલબુલાઓ અથવા ક્રિસ્ટલાઇઝેશન વિના ભૌતિક અને પ્રકાશીય ગુણધર્મોને સ્થિર રાખે છે.
તેની ઉત્કૃષ્ટ ઉષ્મા આઘાત પ્રતિકારકતા તેને વિશ્વસનીય ઉચ્ચ તાપમાનની ઉષ્મા ઇન્સુલેશન, ઉષ્મા સ્થિરતા અને બરફની રોકથામ માટેનો સામગ્રી અત્યંત ઔદ્યોગિક ઉચ્ચ તાપમાનની પરિસ્થિતિઓમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.
3. ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસના ફાયદા
3.1 અત્યંત વિસ્તૃત સ્પેક્ટ્રમનું પ્રકાશ પસાર થવાનું પ્રદર્શન
સંપૂર્ણ સ્પેક્ટ્રમનું ઉચ્ચ પ્રકાશ પસાર થવાનું દર ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસનો મુખ્ય સ્પર્ધાત્મક લાભ છે. સામાન્ય ઑપ્ટિકલ ગ્લાસથી અલગ, તે સ્થિર ઉચ્ચ પસાર થવાનું દર પ્રાપ્ત કરે છે જે ઊંડા અલ્ટ્રાવાયોલેટ, દૃશ્યમાન પ્રકાશ અને મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ બેન્ડ્સ સુધી વિસ્તરે છે .
તે સ્પેક્ટ્રમનું વિકૃતિ વિના વિશેષ અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ સ્ત્રોતોને કાર્યક્ષમતાપૂર્વક પસાર કરી શકે છે, જેથી ઑપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સની ઉચ્ચ ચોકસાઈ અને ઉચ્ચ સ્થિરતા સુનિશ્ચિત થાય છે. તેનું સંપૂર્ણ ઑપ્ટિકલ પ્રદર્શન સામાન્ય ગ્લાસ અને પોલિમર ઑપ્ટિકલ સામગ્રીઓની તુલનામાં ઘણું ઉત્તમ છે, જે ચોકસાઈયુક્ત ઑપ્ટિક્સ અને ફોટોઇલેક્ટ્રોનિક ઉદ્યોગોની કડક આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરે છે.
3.2 અત્યંત સ્થિર રાસાયણિક અને ઉચ્ચ શુદ્ધતાનું પ્રદર્શન
લાભ મેળવીને અત્યંત ઉચ્ચ રાસાયણિક નિષ્ક્રિયતા અને અત્યંત નીચી અશુદ્ધિ સામગ્રી ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસ ઉચ્ચ તાપમાન અને કાટકારક વાતાવરણમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ કે ધાતુના આયનોનું અવક્ષેપણ ઉત્પન્ન કરતું નથી. તેને કાટરોધક કોટિંગ અથવા સહાયક સુરક્ષા પગલાંની જરૂર નથી, અને તે સચોટ સાધનો, રસાયણિક દ્રાવણો અને સેમિકન્ડક્ટર વેફર્સ પર દ્વિતીયક પ્રદૂષણ માટે જવાબદાર બનતું નથી, જે અત્યંત ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માપદંડોને પૂર્ણ કરે છે.
3.3 ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિરોધકતા અને તાપીય ધક્કો પ્રતિરોધકતા
ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસની વિશેષતાઓ અત્યંત ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિરોધકતા અને ઝડપી તાપમાન પરિવર્તન પ્રતિરોધકતા . તે લાંબા સમય સુધીના ઉચ્ચ તાપમાને સંચાલન અને તાત્કાલિક ઠંડુ-ગરમ વૈકલ્પિક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ વિકૃત થતું નથી કે નુકસાન પામતું નથી. તે ઔદ્યોગિક સાધનો અને પ્રકાશિક સાધનોની ઉચ્ચ તાપમાન સ્થિરતા અને સેવા જીવનને અસરકારક રીતે સુધારે છે, જે અત્યંત કઠિન કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓમાં ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતાવાળા સામગ્રી કામગીરીને સાચવે છે.
3.4 ટકાઉ અને ઉચ્ચ ખર્ચ-પ્રદર્શન
ઉચ્ચ-પ્રદર્શનવાળી અકાર્બનિક કાર્યકારી સામગ્રી તરીકે, ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસમાં અત્યંત લાંબો સેવા જીવન, શૂન્ય વયજન અને શૂન્ય ક્ષીણતા અવારન્ત સ્થાને તેની વારંવાર બદલાયેલી અને જાળવણીની જરૂર નથી. જોકે પ્રક્રિયા ટેકનોલોજી સારી છે, તેનો લાંબા ગાળે સંપૂર્ણ ઉપયોગનો ખર્ચ વિશેષ મિશ્ર ધાતુ અને ઉચ્ચ-અંત પોલિમર સામગ્રીઓની સરખામણીમાં ઘણો ઓછો છે.
તેમાં પર્યાવરણ મિત્રતા, ગૈર-વિકિરણ અને પુનઃઉપયોગની ક્ષમતા છે, જે ઉચ્ચ-અંતના ઔદ્યોગિક સચોટ ઉત્પાદન અને સતત હરિત વિકાસની આવશ્યકતાઓને સંપૂર્ણપણે પૂરી કરે છે.
4. ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસની ઉદ્યોગ-વિશિષ્ટ એપ્લિકેશન્સ
4.1 સેમિકન્ડક્ટર અને ઑપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ઉદ્યોગ
સેમિકન્ડક્ટર્સ માટેની મુખ્ય ઉચ્ચ-શુદ્ધતા સહાયક સામગ્રી તરીકે, ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે વેફર ડિફ્યુઝન ફર્નેસ, એચિંગ ચેમ્બર અને લિથોગ્રાફી ઑપ્ટિકલ કોમ્પોનન્ટ્સ માં. તેની અત્યંત ઉચ્ચ શુદ્ધતા અને સ્થિર ઑપ્ટિકલ કામગીરી વેફર પર દૂષણ અને ઑપ્ટિકલ વિચલનને અસરકારક રીતે રોકે છે, જે ઉચ્ચ-સચોટ ચિપ ઉત્પાદનને સમર્થન આપે છે.
4.2 રસાયણ અને પ્રયોગશાળા ઉદ્યોગ
મજબૂત કોરોઝન પ્રતિકારકતા અને ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકારકતાને કારણે, તેને ક્વાર્ટ્ઝ ક્રુસિબલ્સ, પ્રતિક્રિયા પાત્રો, સંઘનન ટ્યુબ્સ અને પ્રયોગાત્મક સાધનો ઉચ્ચ તાપમાનની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા, દ્રાવણ શુદ્ધિકરણ અને સૂક્ષ્મ પ્રયોગશાળા પરીક્ષણ પરિસ્થિતિઓ માટે યોગ્ય.
4.3 ઑપ્ટિકલ અને પ્રકાશન ઉદ્યોગ
ઉત્તમ અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને ઇન્ફ્રારેડ પારગમ્યતા સાથે, ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસનો ઉપયોગ યુવી લેમ્પ ટ્યુબ્સ, ઇન્ફ્રારેડ હીટિંગ લેન્સ, સૂક્ષ્મ ઑપ્ટિકલ લેન્સ અને લેઝર ઉપકરણની વિંડોઝ માટે કરવામાં આવે છે તે મેડિકલ ડિસઇન્ફેક્શન લેમ્પ, ઔદ્યોગિક હીટિંગ સાધનો અને ઑપ્ટિકલ કમ્યુનિકેશન ઉપકરણો માટેનો આવશ્યક મુખ્ય સામગ્રી છે.
4.4 ઉચ્ચ તાપમાનનું ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન
ક્વાર્ટ્ઝ ટ્યુબ્સ, ક્વાર્ટ્ઝ પ્લેટ્સ અને વિશિષ્ટ આકારના રચનાત્મક ભાગોમાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ ઔદ્યોગિક ભઠ્ઠીની ઉષ્ણતા રોધકતા, ઉચ્ચ તાપમાનની અવલોકન વિંડોઝ અને ઉષ્ણતા-પ્રતિરોધી રચનાત્મક એક્સેસરીઝમાં થાય છે. તે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન લાઇનોની ઉચ્ચ તાપમાનની સુરક્ષા અને સંચાલનની સ્થિરતાને અસરકારક રીતે સુધારે છે.
4.5 મેડિકલ અને પર્યાવરણ સંરક્ષણ ઉદ્યોગ
ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળો મેડિકલ-ગ્રેડનો ક્વાર્ટ્ઝ ગ્લાસ વિષહીન અને સ્ટેરાઇલ છે, જેનો વ્યાપક રીતે મેડિકલ UV ડિસઇન્ફેક્શન ઉપકરણો, બાયોલોજિકલ પ્રતિક્રિયા પાત્રો અને પાણી શુદ્ધિકરણ સ્ટેરિલાઇઝેશન ઉપકરણોમાં ઉપયોગ થાય છે . તેનું સ્થિર અને સુરક્ષિત પ્રદર્શન કડક મેડિકલ અને પર્યાવરણ સંરક્ષણ સ્વચ્છતા માપદંડોને પૂર્ણ કરે છે.
સ્પષ્ટ ક્વાર્ટઝ ગ્લાસ ટ્યૂબનો તકનીકી માહિતી
| ગુણધર્મ સામગ્રી |
એકમ |
ગુણધર્મ સૂચકાંક |
| SIO2 શુદ્ધતા |
% |
99.95 |
| ઘનત્વ |
કે ગ્રામ/સેમી³ |
2.2×103 |
| શક્તિ |
KHN 100 |
570 |
| ટેન્સિલ શક્તિ |
પાસ્કલ(N/ ㎡) |
4.8×107 |
| સંકુચિત શક્તિ |
Pa |
>1.1×109 |
| ઉષ્મીય પ્રસરણનો ગુણાંક |
સે.મી./સે.મી.℃ |
5.5×10-7 |
| ઉષ્મા વાહકતા |
વોટ/મીટર℃ |
1.4 |
| વિશિષ્ટ ઉષ્મતા |
J/કિગ્રા℃ |
660 |
| સૉફટનિંગ પોઇન્ટ |
℃ |
1630 |
| સતત મહત્તમ કાર્યકારી તાપમાન |
℃ |
1100 |
EN
