Disco rotondo in quarzo fuso trasparente con elevata trasmissione UV

Il materiale principale del disco in quarzo fuso è silice amorfa, che non presenta effetto piezoelettrico. Tuttavia, le sue eccellenti proprietà ottiche (alta trasmissione della luce, ampio intervallo di trasmissione luminosa), il coefficiente termico di espansione estremamente basso, l'elevata stabilità chimica e la resistenza al calore lo rendono ampiamente utilizzato nei settori dell'ottica, dei semiconduttori, delle comunicazioni ottiche e altri campi.

 Il cuore del processo produttivo del disco in quarzo fuso trasparente consiste nel fondere materie prime di sabbia di quarzo a temperature elevate per formare un corpo vetreo omogeneo, seguito da lavorazione a caldo e lavorazione a freddo.

Fase Uno: Preparazione e fusione della materia prima

Questa è la base dell'intero processo, che determina la purezza e le proprietà fondamentali del materiale.

1. Piastra in vetro di quarzo Selezione e lavorazione della materia prima

• Materie prime: Si utilizza sabbia di quarzo naturale ad alta purezza o polvere di silicio sintetico. Per applicazioni di grado ottico, è richiesta una purezza estremamente elevata, e il contenuto totale di impurità metalliche deve solitamente essere inferiore a pochi parti per milione (ppm).
• Lavorazione: Le materie prime devono essere purificate attraverso metodi fisici e chimici come flottazione, separazione magnetica e lavaggio acido per rimuovere impurità come ioni metallici e polveri.

2. Fusione

• Obiettivo: Convertire la sabbia di quarzo cristallino (SiO 2 - 2 ) in vetro di quarzo fuso amorfo.
• Metodi: Ne esistono principalmente due tipi
• Metodo di fusione elettrica :

In un forno elettrico protetto da vuoto o gas inerte (ad esempio argon), una temperatura superiore a 2000 °°C viene fornita da un arco generato da elettrodi o da un riscaldatore in grafite.

Questo metodo può produrre vetro di quarzo fuso con contenuto estremamente basso di idrossile (OH ⁻) contenuto, adatto per applicazioni nella banda ultravioletta

• Metodo di fusione a fiamma:

La polvere di sabbia di quarzo viene spruzzata sul bersaglio attraverso una fiamma idrogeno-ossigeno o ossigeno-idrogeno, e successivamente depositata strato dopo strato mediante rivestimento.

Il quarzo fuso prodotto con questo metodo contiene solitamente un contenuto relativamente elevato di OH, è adatto per la banda infrarossa e può essere utilizzato per la produzione di grezzi di grandi dimensioni.

3. Formatura e ricottura

• Obiettivo: Modellare il vetro di quarzo fuso nella forma iniziale richiesta (ad esempio blocco, barra, piastra) ed eliminare le tensioni interne.
• Processo: Il liquido di vetro di quarzo fuso viene iniettato nello stampo oppure un "grezzo" di forma specifica viene formato controllando il processo di raffreddamento. Successivamente, il grezzo viene inserito nel forno di ricottura e passa lentamente attraverso un intervallo di temperatura precisamente controllato (ad esempio, da oltre 1100 °C a sotto 800 °C). Questo processo può minimizzare ed omogeneizzare al massimo lo stress termico interno, prevenendo fessurazioni o deformazioni durante le successive lavorazioni o l'uso.

Vantaggi del disco in quarzo:

• Proprietà ottiche eccezionali:

• Alta trasmissione: Il disco in quarzo offre un'elevata trasmissione su un ampio intervallo spettrale, dal profondo ultravioletto (UV) al vicino infrarosso (NIR).
• Bassa fluorescenza: Il disco in quarzo presenta una fluorescenza di fondo intrinsecamente bassa, elemento fondamentale per misurazioni ottiche sensibili.

• Eccellente stabilità termica:

• Coefficiente estremamente basso di espansione termica: Altamente resistente a shock termici e deformazioni in caso di variazioni rapide di temperatura.
• Punto di rammollimento elevato: Il disco in quarzo può sopportare temperature operative molto elevate. La lastra in quarzo può resistere a 1100 gradi per lungo tempo e la temperatura di lavoro a breve termine è di 1200 gradi.

• Eccellente purezza chimica e resistenza:

• Inerzia: Altamente resistente alla corrosione da parte della maggior parte degli acidi, sali e metalli. Oltre all'acido fluoridrico, il vetro al quarzo quasi non reagisce con altri acidi durante il trattamento chimico, e la sua resistenza agli acidi è 30 volte quella della ceramica e 150 volte quella dell'acciaio inossidabile.

• Eccellente proprietà di isolamento elettrico :

Il valore di resistenza del disco in quarzo equivale a 10.000 volte quello del vetro comune. È un materiale isolante elettrico eccellente e mantiene buone proprietà elettriche anche a temperature elevate. ‌

• Alta Purezza: Il disco in quarzo può essere prodotto con livelli estremamente bassi di impurità, prevenendo contaminazioni in processi sensibili.
• Eccellente Isolamento Elettrico: Il disco in quarzo possiede un'elevata rigidità dielettrica e basse perdite dielettriche.
• Elevata Soglia di Danno Laser: Il disco in quarzo può resistere a fasci laser ad alta potenza senza subire danni, rendendolo ideale per applicazioni laser.

Principali Campi di Applicazione:

• Ottica e Fotonica:

• Lenti, Finestre e Prismi: Utilizzati in apparecchiature per litografia UV, sistemi laser ad alta potenza, telescopi e strumenti spettroscopici.
• Fibre Ottiche: Il materiale principale per fibre ottiche ad alta purezza utilizzate nelle telecomunicazioni e nella trasmissione dati.

• Produzione di semiconduttori:

• Portawafers e Tubi di Processo: Utilizzati come crogioli, tubi per diffusione e portawafers in processi ad alta temperatura per la crescita di cristalli di silicio e la fabbricazione di chip grazie alla loro purezza e stabilità termica.

• Illuminazione:

• Lampade ad Arco ad Alta Intensità (HID): Utilizzate come materiale dell'involucro per lampade a mercurio, a ioduri metallici e a arco allo xenon perché in grado di resistere ad alte temperature e radiazioni UV.

• Attrezzature di Laboratorio:

• Cuvette e Materiale di Laboratorio: Utilizzate per la spettroscopia UV-Vis e in applicazioni che richiedono inerzia chimica e resistenza agli shock termici.

Dati Tecnici del Disco in Quarzo Trasparente