耐熱性カスタマイズ透明石英ペトリ皿

透明石英ペトリ皿の製造工程および作業手順

この方法では、ガス圧と金型を使用して、あらかじめ作られた石英管を二次熱成形し、るつぼ形状に成形します。

ステージ1：準備段階

1. 原材料の準備
・材料：高純度で欠陥のない透明石英管。この管は通常、電気的または炎溶融プロセスによって製造され、その品質が最終的なるつぼの性能を左右します。
・金型の準備：高精度で耐熱性のある黒鉛または耐火合金製の金型を使用します。金型の空洞部分がるつぼの外側形状（例：球形、円筒形、カスタム形状など）を決定します。


2. 石英管の前処理
・切断：石英管を所定の長さに切断します。
・洗浄：チューブは高純度の洗浄（例：超純水、酸エッチング、超音波洗浄）を経て、内壁および外壁からのすべての不純物を除去します。
・一端の密封：チューブの一端を水素-酸素バーナーで加熱し、溶融させて閉じ合わせ、滑らかな半球形のドーム状に成形します。これがるつぼの底部となります。

工程2：熱成形工程 - 核心プロセス

これは専用のガラス加工旋盤または自動成形機で行われる最も重要な工程です。

1. 加熱と軟化
・前処理済みの石英管（先に密封した端から）を旋盤に取り付け、予め加熱された金型内に配置します。
・目的の領域（将来のるつぼ本体部分）を回転させながら、水素-酸素炎またはプラズマトーチで均等に加熱します。均一な加熱のために回転は極めて重要です。
・石英はその軟化点（約1650～1800℃）まで加熱され、完全に溶けることなく柔軟な状態になります。

2. ガス加圧と成形
・石英が軟化している間に、高純度の不活性ガス（例：窒素、アルゴン）を開放端から管内に導入し、その圧力を正確に制御します。
・内部のガス圧により、柔らかくなった石英の壁が均等に外側に膨張し、金型の内面形状に完全に適合するまで拡大します。
・金型が最終的な外部形状を決定し、ガス圧が寸法精度と滑らかな表面仕上げを保証します。

3. 熱処理および冷却
・成形後、石英製ペトリ皿は金型内またはその近傍で直ちに熱処理されます。広く柔らかい炎を使用して、急加熱および急冷によって生じた熱応力を除去します。
・成形された石英製ペトリ皿は、金型から取り外す前に、制御された条件下で室温まで冷却されます。

工程3：後処理および仕上げ

1. 切断および開口
・成形された石英製ペトリ皿の開放端は、ダイヤモンドホイールソーまたはレーザー切断機を用いて、指定された正確な高さおよび直角度になるように切断します。
・鋭い切断エッジは、その後、火炎研磨または機械的に滑らかで丸みを帯びた仕上げに研削され、欠けや応力集中を防ぎます。

2. 高強度洗浄および検査
・洗浄：石英製ペトリ皿は、酸洗浄、超音波洗浄、超純水によるすすぎなどの多段階の高純度洗浄プロセスを経て、加工中に付着したすべての不純物を除去します。
· 検査:
・寸法検査：直径、高さ、壁厚の確認を行います。
・外観検査：制御された照明下で、内面および外面の気泡、傷、くぼみ、その他の不規則性を検査します。

ステージ4：特別な高品位処理－内面火炎研磨

半導体や高級太陽光発電用途に使用される高品位るつぼの場合、追加の重要な工程が実施されます。
・内面火炎研磨
・目的：透明石英製ペトリ皿の内面に、完全に緻密で滑らか、鏡面のような透明層を形成すること。
・方法：水素-酸素炎またはプラズマトーチを内部に挿入し、透明石英ペトリ皿の内面全体を走査しながら、ペトリ皿を回転させる。
・効果：
・微小孔を密封：透明石英製ペトリ皿により、微細な亀裂や微小孔が除去される。
・表面粗さの低減：透明石英製ペトリ皿は原子レベルで滑らかな表面を形成し、物質の付着を防止して清掃を容易にする。
・脱ガラス化耐性の向上：高温下での結晶化（脱ガラス化）に対する透明石英製ペトリ皿の耐性を大幅に改善し、るつぼの使用寿命を延長する。

透明石英製ペトリ皿の概要フローダイアグラム：
高純度石英管 → 切断 → 洗浄 → 片端密封 → 型への取付け → 回転加熱および軟化 → ガス圧成形 → アニール処理 → 型外し → 切断／開口 → 縁の研磨 → （内面火炎研磨） → 高強度洗浄 → 最終検査 → 清浄包装

透明石英製ペトリ皿の利点：
・高純度：高純度の石英管を使用した透明石英ペトリ皿で、汚染を最小限に抑えます。
・高精度：透明石英ペトリ皿は金型成形により、優れた寸法の一貫性を実現します。
・形状の柔軟性：複雑かつカスタムの幾何学的形状を製作可能です。
・優れた表面品質：透明石英ペトリ皿の火炎研磨により、卓越した内面仕上げを達成します。

主要な用途:
・半導体産業：高温拡散、酸化プロセス、エピタキシー用。
・研究室およびR&D：材料合成、結晶成長、高温化学反応用。
・太陽電池研究開発：実験的なシリコン成長および処理用。
・光エレクトロニクス：蛍光体の焼結、レーザー結晶、その他の特殊材料用。

  
技術仕様