Aptaukots UV caurlaidīgs skaidrs kvarts diska veidā

Kausēta kvarta diska pamatmateriāls ir amorfs silīcijs, kam nav piezoelektriskā efekta. Tomēr tā izcilās optiskās īpašības (augsta gaismas caurlaidība, plaša gaismas caurlaidības josla), ļoti zems termiskās izplešanās koeficients, augsta ķīmiskā stabilitāte un siltumizturība padara to par plaši izmantotu materiālu optikā, pusvadītājos, optiskajā sakarē un citās jomās.

 Skaidra kausēta kvarta diska ražošanas procesa būtība ir kvarca smilšu izejvielu karsēšana līdz kušanas temperatūrai, lai veidotu homogēnu stikla masu, kam seko karstā formēšana un aukstā apstrāde.

Pirmais posms: Izejvielu sagatavošana un kausēšana

Tas ir visa procesa pamats, kas nosaka materiāla tīrību un pamatīpašības.

1. Kvarts stikla plātnes izejmateriālu izvēle un apstrāde

• Izejmateriāli: tiek izmantots augstas tīrības pakāpes dabiskais kvarts smilts vai sintētisks silīcija pulveris. Optiskajiem pielietojumiem nepieciešama ļoti augsta tīrība, un kopējai metālu piemaisījumu saturai parasti jābūt zem dažiem miljonās daļās (ppm).
• Apstrāde: Izejmateriāliem ir jāiziet attīrīšanas process, izmantojot fizikālas un ķīmiskas metodes, piemēram, flotāciju, magnētisko atdalīšanu un skābes mazgāšanu, lai noņemtu piemaisījumus, piemēram, metālu jonus un putekļus.

2. Izsilāšana

• Mērķis: Kristāliskā kvartsa smilšu (SiO ₂ ) pārvēršana amorfo saķepinātā kvartā stiklā.
• Metodes: Galvenokārt ir divu veidu
• Elektriskās kausēšanas metode :

Elektriskajā krāsnī, kuru aizsargā vakuumā vai inertgāzē (piemēram, argonā), elektrodi vai grafīta sildītājs rada loki, kas nodrošina temperatūru virs 2000 °°C.

Šī metode var ražot saķepinātu kvartu ar ļoti zemu hidroksila (OH) saturu ⁻) saturs, kas piemērots lietojumprogrammām ultravioletajā joslā

• Uguns fūzijas metode:

Kvarts smilšu pulveris tiek uzsmidzināts uz mērķa caur ūdeņraža-ogļskābes liesmu vai skābekļa-ūdeņraža liesmu un pēc tam nogulsnējas kārtiņās, veidojot apvalku.

Ar šo metodi iegūtais kausētais kvarts parasti satur salīdzinoši augstu OH saturu, ir piemērots infrasarkanajai joslai un var tikt izmantots liela izmēra заготовkas ražošanai.

3. Formēšana un atkausēšana

• Mērķis: No kausētā kvarta stikla izveidot vajadzīgo sākotnējo formu (piemēram, bloku, stieni, plāksni) un novērst iekšējos saspīlējumus.
• Process: Kausēto kvarta stikla šķidrumu ielej veidnē vai formas заготовku izveido, kontrolējot atdzišanas procesu. Pēc tam заготовka tiek ievietota atkausēšanas krāsnī un lēnām pārvietota cauri precīzi kontrolētam temperatūras diapazonam (piemēram, no virs 1100 °C līdz zem 800 °C). Šis process var minimizēt un homogenizēt iekšējo termisko saspīlējumu līdz maksimālajam mērījumam, novēršot plaisas vai deformāciju turpmākās apstrādes vai lietošanas laikā.

Kvarts diska priekšrocības:

• Izcilas optiskās īpašības:

• Augsta caurlaidība: Kvarts diski nodrošina ļoti augstu caurlaidību plašā spektrālā diapazonā — no dziļā ultravioletā (UV) līdz tuvajam infrasarkanajam (NIR).
• Zema fluorescence: Kvarts diskiem raksturīga iedzimta zema fona fluorescence, kas ir būtiski jutīgām optiskām mērīšanām.

• Izcila termiskā stabilitāte:

• Īpaši zems termiskās izplešanās koeficients: Augsti pretojas termiskajam triecienam un deformācijai strauju temperatūras maiņu apstākļos.
• Augsts mīkstināšanās punkts: Kvarts diski iztur ļoti augstas darba temperatūras. Kvarts plāksne ilgstoši iztur 1100 grādu temperatūru, bet īslaicīgi — līdz 1200 grādiem.

• Lieliska ķīmiskā tīrība un izturība:

• Inertums: Ļoti izturīgs pret lielākās skābes, sāļu un metālu koroziju. Papildus fluorūdeņražskābei kvēlspuldžu stikls gandrīz nereaģē ar citām skābēm ķīmiskās apstrādes laikā, un tā izturība pret skābēm ir 30 reizes lielāka nekā keramikai un 150 reizes lielāka nekā nerūsējošajam tēraudam.

• Izcila elektriskā izolācijas veiktspēja :

Kvēlspuldžu diska pretestība ir līdzvērtīga 10 000 reizēm lielākai par parasta stikla pretestību. Tas ir lielisks elektriskās izolācijas materiāls un saglabā labas elektriskās īpašības pat augstās temperatūrās. ‌

• Augsta tīrība: Kvēlspuldžu diski var tikt ražoti ar ļoti zemu piemaisījumu saturu, novēršot piesārņošanu jutīgos procesos.
• Pārāka elektriskā izolācija: Kvēlspuldžu diskiem piemīt augsta dielektriskā izturība un zema dielektriskā zuduma vērtība.
• Augsts lāzera bojājuma slieksnis: Kvēlspuldžu disks iztur spēcīgus lāzera starus, nepazaudējot integritāti, kas to padara par ideālu materiālu lāzera pielietojumiem.

Galvenās pielietošanas jomas:

• Optika un fotonika:

• Lēcas, logi un prizmas: izmantotas UV litogrāfijas aprīkojumā, augstas jaudas lāzera sistēmās, teleskopos un spektroskopiskos instrumentos.
• Optiskie šķiedras: pamatmateriāls augstas tīrības optiskajām šķiedrām, ko izmanto telekomunikācijās un datu pārraidē.

• Pusvadītāju ražošana:

• Plastinātāji un procesa caurules: izmantoti kā tieglis, difūzijas caurules un plastinātāju laivas augstas temperatūras procesos silīcija kristālu audzēšanai un čipu izgatavošanai, jo materiālam piemīt tīrība un termiskā stabilitāte.

• Apgaismojums:

• Augstspiediena izlādes (HID) lampas: izmantotas kā apvalka materiāls dzīvsudraba, metālhalogenīda un ksenona loka lampās, jo spēj izturēt augstas temperatūras un UV starojumu.

• Laboratorijas aprīkojums:

• Kivetes un laboratorijas trauki: izmantoti UV-Red spektroskopijā un lietojumos, kuros nepieciešama ķīmiska inerces un termiskās trieciņizturība.

Dzidra kvarta diska tehniskie dati