Cakram Kuarsa Gabungan Bening Bulat Transmisi UV Tinggi

Bahan inti cakram kuarsa lebur adalah silika amorf, yang tidak memiliki efek piezoelektrik. Namun, sifat optiknya yang sangat baik (transmitansi cahaya tinggi, rentang transmisi cahaya lebar), koefisien ekspansi termal yang sangat rendah, stabilitas kimia tinggi, dan tahan panas membuatnya banyak digunakan dalam bidang optik, semikonduktor, komunikasi optik, dan lainnya.

 Inti dari proses pembuatan cakram kuarsa lebur bening adalah melebur bahan baku pasir kuarsa pada suhu tinggi untuk membentuk badan kaca yang homogen, diikuti oleh pembentukan panas dan pengerjaan dingin.

Fase Satu: Persiapan bahan baku dan peleburan

Ini merupakan dasar dari seluruh proses, yang menentukan kemurnian dan sifat dasar material.

1. Pemilihan dan pengolahan bahan baku pelat kaca kuarsa

• Bahan baku: Digunakan pasir kuarsa alam dengan kemurnian tinggi atau serbuk silikon sintetis. Untuk aplikasi kelas optik, diperlukan kemurnian yang sangat tinggi, dan kandungan total pengotor logam biasanya harus kurang dari beberapa bagian per juta (ppm).
• Pengolahan: Bahan baku perlu dimurnikan melalui metode fisik dan kimia seperti pengapungan, pemisahan magnetik, dan pencucian asam untuk menghilangkan pengotor seperti ion logam dan debu.

2. Peleburan

• Tujuan: Mengubah pasir kuarsa kristalin (SiO 2. ) menjadi kaca kuarsa lebur amorf.
• Metode: Terutama terdapat dua jenis
• Metode peleburan listrik :

Di dalam tungku listrik yang dilindungi oleh vakum atau gas inert (seperti argon), suhu lebih dari 2000 °C disediakan oleh busur listrik yang dihasilkan oleh elektroda atau pemanas grafit.

Metode ini dapat menghasilkan kuarsa lebur dengan kandungan hidroksil (OH) yang sangat rendah ⁻) konten, yang cocok untuk aplikasi dalam kisaran ultraviolet

• Metode fusi nyala:

Bubuk pasir kuarsa disemprotkan ke target melalui nyala hidrogen-oksigen atau nyala oksigen-hidrogen, kemudian diendapkan lapis demi lapis dengan pelapisan.

Kuarsa lebur yang dihasilkan dengan metode ini biasanya mengandung kandungan OH yang relatif tinggi, cocok untuk kisaran inframerah, dan dapat digunakan untuk memproduksi bahan setengah jadi berukuran besar.

3. Pembentukan dan anil

• Tujuan: Membentuk kaca kuarsa cair menjadi bentuk awal yang dibutuhkan (seperti balok, batang, pelat) dan menghilangkan tegangan internal.
• Proses: Cairan kaca kuarsa cair dimasukkan ke dalam cetakan atau "bahan setengah jadi" berbentuk tertentu dibentuk dengan mengontrol proses pendinginan. Selanjutnya, bahan setengah jadi dikirim ke dalam tungku anil dan perlahan-lahan melewati rentang suhu yang dikontrol secara presisi (misalnya, dari di atas 1100 °C hingga di bawah 800 °C). Proses ini dapat meminimalkan dan menghomogenkan tegangan termal internal sebisa mungkin, mencegah retak atau deformasi selama proses lanjutan atau penggunaan.

Keunggulan cakram kuarsa:

• Sifat Optik Luar Biasa:

• Transmisi Tinggi: Cakram kuarsa menawarkan transmisi sangat tinggi pada rentang spektrum yang lebar, dari ultraviolet (UV) hingga inframerah dekat (NIR).
• Fluoresensi Rendah: Cakram kuarsa memiliki fluoresensi latar belakang yang secara alami rendah, yang penting untuk pengukuran optik yang sensitif.

• Stabilitas Termal Luar Biasa:

• Koefisien Ekspansi Termal Sangat Rendah: Sangat tahan terhadap kejut termal dan deformasi di bawah perubahan suhu yang cepat.
• Titik Pelunakan Tinggi: Cakram kuarsa dapat menahan suhu operasi yang sangat tinggi. Plat kuarsa dapat bertahan pada suhu 1100 derajat dalam waktu lama dan suhu kerja jangka pendeknya adalah 1200 derajat.

• Kemurnian Kimia dan Ketahanan yang Sangat Baik:

• Ketahanan Kimia: Sangat tahan terhadap korosi oleh sebagian besar asam, garam, dan logam. Selain asam fluorida, kaca kuarsa hampir tidak bereaksi dengan asam lainnya dalam proses kimia, dan ketahanan asamnya 30 kali lipat dibanding keramik serta 150 kali lipat dibanding baja tahan karat.

• Kinerja insulasi listrik yang sangat baik :

Nilai hambatan cakram kuarsa setara dengan 10.000 kali lipat kaca biasa. Ini merupakan bahan isolator listrik yang sangat baik dan mempertahankan sifat listrik yang baik bahkan pada suhu tinggi. ‌

• Kemurnian Tinggi: Cakram kuarsa dapat diproduksi dengan tingkat impuritas yang sangat rendah, mencegah kontaminasi dalam proses sensitif.
• Isolasi Listrik Unggul: Cakram kuarsa memiliki kekuatan dielektrik tinggi dan kehilangan dielektrik rendah.
• Ambang Batas Kerusakan Laser Tinggi: Cakram kuarsa dapat menahan sinar laser berdaya tinggi tanpa rusak, menjadikannya ideal untuk aplikasi laser.

Bidang Aplikasi Utama:

• Optik dan Fotonika:

• Lensa, Jendela, dan Prisma: Digunakan dalam peralatan litografi UV, sistem laser berdaya tinggi, teleskop, dan instrumen spektroskopi.
• Serat Optik: Bahan inti untuk serat optik berkebersihan tinggi yang digunakan dalam telekomunikasi dan transmisi data.

• Manufaktur Semikonduktor:

• Pembawa Wafer & Tabung Proses: Digunakan sebagai kelongsong, tabung difusi, dan perahu wafer dalam proses bersuhu tinggi untuk menumbuhkan kristal silikon dan fabrikasi chip karena kemurnian dan stabilitas termalnya.

• Pencahayaan:

• Lampu Discharge Intensitas Tinggi (HID): Digunakan sebagai bahan pembungkus untuk lampu merkuri, halida logam, dan lampu busur xenon karena mampu menahan suhu tinggi dan radiasi UV.

• Peralatan Laboratorium:

• Kuvet & Peralatan Lab: Digunakan untuk spektroskopi UV-Vis dan dalam aplikasi yang membutuhkan sifat inert secara kimiawi serta tahan terhadap kejutan termal.

Data Teknis Cakram Kuarsa Bening