Provetta in quarzo con un'estremità chiusa per apparecchiature da laboratorio

Definizione di tubo di prova in quarzo

I tubi di quarzo sono componenti industriali e di laboratorio ad alte prestazioni indispensabili, realizzati in silice fusa ad alta purezza, con un contenuto di silice tipicamente pari o superiore al 99,9%, mentre le varianti di qualità superiore raggiungono una purezza del 99,99% di SiO₂. Il processo produttivo prevede la fusione di cristalli di quarzo naturale a temperature ultra-elevate di circa 2000°C, seguita da tecniche di lavorazione di precisione come lo stiramento e la modellatura, per garantire uno spessore uniforme delle pareti e l'integrità strutturale. Questi tubi si distinguono dal vetro comune e dalle alternative in borosilicato grazie alla loro eccezionale combinazione di proprietà termiche, chimiche, ottiche e meccaniche, risultando così insostituibili in numerose applicazioni ad alto requisito.

Processi del tubo di quarzo

I tubi di quarzo sono prodotti attraverso processi continui di fusione e trafilatura. La materia prima viene alimentata in un forno ad alta temperatura, dove viene fusa. Il quarzo fuso viene quindi estratto su un mandrino per formare un tubo continuo con un diametro e uno spessore della parete specifici. Il processo richiede un controllo preciso per garantire l'accuratezza dimensionale ed evitare la formazione di bolle e impurità. I passaggi successivi possono includere il taglio, la lucidatura a fuoco delle estremità per prevenire crepe e diverse operazioni di lavorazione meccanica.

Caratteristiche del tubo di quarzo

1. Eccezionali proprietà termiche
Resistenza ad alte temperature: I tubi di quarzo hanno un punto di rammollimento estremamente elevato e possono essere utilizzati continuativamente a temperature fino a 1100°C. Questo li rende ideali per forni, processi di diffusione e protezione di termocoppie ad alta temperatura.
Eccellente Resistenza agli Shock Termici: Possono sopportare cambiamenti rapidi ed estremi di temperatura senza rompersi, una proprietà derivata dal loro coefficiente di espansione termica estremamente basso.

2. Eccellente Trasparenza Ottica
I tubi in quarzo, specialmente quelli realizzati in quarzo fuso ad alta purezza, offrono un'elevata trasmissione su un ampio spettro luminoso. Sono altamente trasparenti alla luce ultravioletta (UV), visibile e infrarossa (IR). Ciò li rende ideali per l'illuminazione UV (ad esempio lampade a vapori di mercurio), la fotolitografia nei semiconduttori e vari strumenti ottici.

3. Alta Purezza e Stabilità Chimica
Il quarzo è intrinsecamente chimicamente inerte. I tubi in quarzo sono altamente resistenti alla maggior parte degli acidi, sali e alogeni (come cloro e bromo) a temperature elevate. Questa elevata purezza previene contaminazioni in processi sensibili come la fabbricazione di wafer per semiconduttori e la produzione farmaceutica.

4. Buona Isolazione Elettrica
Grazie all'elevata resistività elettrica e alle ridotte perdite dielettriche, i tubi in quarzo sono eccellenti isolanti elettrici, anche a temperature molto elevate. Questo è fondamentale per applicazioni nell'illuminazione, nei sistemi laser e negli elementi riscaldanti elettrici ad alta temperatura.

5. Proprietà meccaniche e fisiche
Possiedono una buona resistenza meccanica e rigidità sotto carichi di compressione. Tuttavia, come la maggior parte delle attrezzature in vetro, sono fragili e possono essere soggetti a urti o danni meccanici se non manipolati correttamente.

Applicazione del tubo in vetro di quarzo

1. Ricerca scientifica e campo laboratoristico (Scenari applicativi principali)
I reattori chimici ad alta temperatura sono adatti per esperimenti che richiedono temperature elevate prolungate o istantanee, come la verifica dell'attività dei catalizzatori, la sintesi di materiali inorganici (ad esempio la preparazione di cristalli di ossido) e le reazioni di decomposizione termica (ad esempio la decomposizione ad alta temperatura dei carbonati). Resistono a temperature elevate continue di 1200 °C e a temperature elevate brevi di 1450 °C, con eccellente stabilità termica per resistere a variazioni rapide di temperatura (ad esempio il prelievo diretto da un forno ad alta temperatura fino a temperatura ambiente) senza creparsi.

2. Pretrattamento e analisi del campione
Rilevamento di metalli pesanti: utilizzati come vasi di digestione del campione per la spettroscopia di assorbimento atomico (AAS) e la spettrometria di emissione ottica al plasma accoppiato induttivamente (ICP-OES), resistono alla corrosione causata da acidi forti come l'acido nitrico concentrato e l'acido fluoridrico, evitando contaminazioni del campione e garantendo l'accuratezza delle analisi.

Purificazione organica/inorganica: Applicata in operazioni di distillazione, rettifica, riflusso e altre, particolarmente adatta per la separazione e purificazione di campioni con alto punto di ebollizione e fortemente corrosivi (ad esempio, trattamento di composti organici alogenati).

I recipienti di supporto per l'analisi spettroscopica presentano un'elevatissima trasmissione della luce (>90%) nell'intervallo spettrale da 190 nm a 2500 nm (ultravioletto, visibile, infrarosso vicino). Sono spesso utilizzati come cuvette per spettrofotometri UV-Vis e come celle campione per spettroscopia di fluorescenza, consentendo l'osservazione in tempo reale dei processi reattivi senza interferire con i segnali spettrali.

Nella ricerca biologica e farmaceutica, vengono utilizzati per la sterilizzazione ad alta temperatura di campioni biologici (ad esempio, trattamento ad alta temperatura di terreni di coltura microbici), test di stabilità dei farmaci (simulazione di ambienti di stoccaggio a alta temperatura) e rilevamento della purezza di vaccini e agenti biologici (digestione resistente ad acidi/basi per evitare contaminazioni da proteine/acidi nucleici). La loro superficie non porosa impedisce l'adsorbimento microbico, soddisfacendo i requisiti di sterilità.

3. Settori ottico e medico
Produzione di dispositivi ottici: utilizzato per il tiraggio dei preforme per fibre ottiche e per la formatura ad alta temperatura di lenti ottiche. L'elevata trasmissione della luce e la stabilità dimensionale garantiscono l'uniformità dell'indice di rifrazione e la precisione dei dispositivi ottici.

  
Parametri tecnici