उष्णता-प्रतिरोधक वैयक्तिकृत सपाट तळाचे क्वार्ट्ज काचेचे क्रूसिबल

सिलिका क्वार्ट्ज काचेचे क्रूसिबल:

पारदर्शक क्वार्ट्ज क्रूसिबल (TQC) हे फ्यूज्ड सिलिका काचेपासून (SiO₂) तयार केलेले उच्च-शुद्धतेचे कंटेनर आहे,  ज्याची शुद्धता ≥99.99% आहे आणि ज्यामध्ये उत्कृष्ट प्रकाश पारगम्यता (दृश्य प्रकाशासाठी ≥93%) आहे. ते मुख्यत्वे अशुद्धींच्या प्रमाणावर आणि कामगिरीच्या निर्देशांकांवर आधारित तीन ग्रेड्समध्ये (QSG1, QSG2, QSG3) वर्गीकृत केले जाते, जे उद्योग मानकानुसार निर्दिष्ट केले आहे.

• क्वार्ट्ज क्रूसिबल हे PV (फोटोव्होल्टाइक) आणि अर्धवाहक क्षेत्रात व्यापकपणे वापरले जाते.
• ते सौर आणि अर्धवाहक ग्राहकांच्या उच्च तापमानात लांब वेळ पर्यंत सातत्याने क्रिस्टल खेचण्यास (crystal pulling) समर्थन प्रदान करू शकते.

क्वार्ट्ज क्रूसिबलमध्ये इतर साहित्यांमध्ये नसलेले एकत्रित कार्यक्षमता आहे. त्यामध्ये उष्णता कंपनांविरुद्ध प्रतिरोध, अत्यंत उच्च विकृती आणि विस्ताराचे तापमान, अत्यंत कमी उष्णता संचरण आणि डायइलेक्ट्रिक हानी, अत्यंत विस्तृत यूव्ही स्पेक्ट्रा ऑप्टिकल क्षमता यासारख्या उत्कृष्ट गुणधर्मांचा समावेश आहे.

आर्क क्वार्ट्ज क्रूसिबलचा वापर सेमीकंडक्टर क्षेत्रात व्यापकपणे केला जातो.

ते नैसर्गिक क्वार्ट्जपासून वितळविणे आणि त्यानंतर त्याचे अत्यंत सूक्ष्म पीसणे या प्रक्रियेद्वारे तयार केले जाते.

त्यामध्ये उच्च शुद्धता, उष्णता प्रतिरोधकता आणि संक्षार प्रतिरोधकता आहे, तसेच त्याचा उष्णतेमुळे होणारा प्रसार गुणांक कमी आहे.

त्यामध्ये हवेचे बुडबुड नसतात आणि त्याची शुद्धता PPM (पार्ट्स पर मिलियन) पातळीवर नियंत्रित केली जाते; त्यामध्ये उच्च तापमानासहिष्णुता, रासायनिक स्थिरता, अत्यंत चांगली विद्युतरोधकता आणि पारदर्शकता यासारखे उत्कृष्ट गुणधर्म आहेत.

मुख्य वैशिष्ट्ये आणि फायदे

• अत्यंत उच्च शुद्धता: धातूंच्या अशुद्धींचा (Na, K, Fe, इ.) एकूण प्रमाण १० ppm पेक्षा कमी ठेवले जाते, ज्यामुळे उच्च तापमानावरील प्रक्रियेदरम्यान वितळलेल्या पदार्थांमध्ये कोणतीही अशुद्धी प्रवेश करू शकत नाही.
• अत्यंत उच्च तापमान प्रतिरोध: मऊ होण्याचा बिंदू १७३०°सी पर्यंत असतो, ज्यामुळे ते ११००°सी पर्यंतच्या तापमानात दीर्घकालीन वापरासाठी आणि १४५०°सी पर्यंतच्या तापमानात अल्पकालीन शिखर वापरासाठी विकृतीशिवाय वापरता येते.
• उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता: हायड्रोफ्लुओरिक ऍसिड आणि गरम फॉस्फोरिक ऍसिड वगळता, ते बहुतेक ऍसिड्स, क्षार आणि वितळलेल्या धातूंशी प्रतिक्रिया करत नाही; त्याची ऍसिड प्रतिरोधक क्षमता सिरॅमिक्सपेक्षा ३० पट आणि स्टेनलेस स्टीलपेक्षा १५० पट जास्त आहे.
• उत्कृष्ट तापीय धक्का प्रतिरोध: त्याचा तापीय प्रसाराचा गुणोत्तर अत्यंत कमी (५.५×१०⁻⁷/के) आहे, ज्यामुळे ते ११००°सी पासून कोठडीच्या तापमानापर्यंतच्या झटपट तापमानातील बदलांना फूट पडल्याशिवाय सामोरे जाऊ शकते.
• उत्कृष्ट विद्युतरोधकता आणि प्रकाश पारगाम्यता: उच्च तापमानावर त्याची आयतन प्रतिरोधकता १०¹⁶ Ω·cm पेक्षा जास्त आहे आणि ते पराबैंगनी किरणांच्या ८०% आणि दृश्य प्रकाशाच्या ९३% भागाचे पारगमन करते, जे प्रकाशिक आणि उच्च तापमानावरील संवेदना अनुप्रयोगांसाठी योग्य आहे.
• दृढ विद्युतरोधन: क्वार्ट्ज काचेची प्रतिकार किंमत सामान्य काचेच्या १०,००० पट आहे, जी एक अत्यंत चांगली विद्युतरोधक साहित्य आहे आणि ती कोठेही तापमानावर चांगले विद्युतरोधन कार्य करते.
• चांगली प्रकाश पारगाम्यता: पूर्ण प्रकाशवर्णक्रमात (पराबैंगनी ते इन्फ्रारेड तरंगलांबी) चांगली प्रकाश पारगाम्यता आहे; दृश्य प्रकाशासाठी ९३% किंवा त्यापेक्षा जास्त पारगाम्यता आहे, तर पराबैंगनी क्षेत्रात ८० किंवा त्यापेक्षा जास्त पारगाम्यता आहे.

मुख्य वापराची क्षेत्रे: स्पष्ट सिलिका/क्वार्ट्ज काचेच्या सिलिंडर भांड्याचा मुख्य वापर:

भट्टीतील वितळवणे, प्रयोगशाळेतील दाबसंघटना/वितळवणे, विद्युत हीटर, मफल भट्टीतील तापन, अर्धवाहक, प्रकाशिकी,  संपर्क, सैन्य, रसायनशास्त्र, यांत्रिक,  विद्युत, पर्यावरण संरक्षण आणि इतर क्षेत्रे.

• अर्धसंवाहक उद्योग

हे सीझोच्राल्स्की प्रक्रियेमध्ये एकल-क्रिस्टलीय सिलिकॉनच्या खेचणीसाठी मुख्य कंटेनर म्हणून कार्य करते, ज्याची वार्षिक ग्लोबल मागणी १ कोटीपेक्षा जास्त तुकडे आहे. अत्यंत उच्च शुद्धता सिलिकॉन क्रिस्टलच्या वाढीदरम्यान अशुद्धींच्या प्रवेशास रोखते, ज्यामुळे संख्यात्मक सर्किट्सचा उत्पादन प्रमाण (यील्ड) प्रत्यक्षपणे प्रभावित होतो.

फोटोव्होल्टाइक सोलर सेल उत्पादनामध्ये बहु-क्रिस्टलीय सिलिकॉन इंगॉटच्या ओतण्यासाठी वापरले जाते; प्रत्येक क्रूसिबलचा सेवा आयुष्य ५० ते ८० तास असतो, जो उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या सोलर वेफर्सच्या उत्पादनाला समर्थन देतो.

• प्रयोगशाळा आणि रासायनिक विश्लेषण

त्याच्या संक्षार प्रतिरोधकता आणि अशुद्धी-मुक्त गुणधर्मामुळे उच्च तापमानावरील रासायनिक प्रयोगांमध्ये, जसे की नमुन्यांचे पचन, वितळणे विश्लेषण आणि दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचे शुद्धीकरण, यामध्ये व्यापकपणे वापरले जाते. मानक विशिष्टता १० मिली, २५ मिली, ५० मिली आणि १०० मिली या आकारांमध्ये उपलब्ध आहेत.

• ऑप्टिकल आणि इलेक्ट्रॉनिक उद्योग

उच्च शुद्धतेच्या ऑप्टिकल काच आणि लेझर क्रिस्टल्सच्या वितळण्याच्या प्रक्रियेमध्ये वापरले जाते, जिथे त्याची उत्कृष्ट प्रकाश पारगम्यता आणि उष्णता प्रतिरोधकता अंतिम उत्पादनाच्या ऑप्टिकल एकसमानतेची हमी देते.

इलेक्ट्रॉनिक घटक निर्मितीमध्ये पातळ-फिल्म जमा उपकरणासाठी उच्च-तापमानाचे कंटेनर म्हणून कार्य करतो, ज्यामुळे शून्यावरील वातावरणात स्थिर कामगिरी राखली जाते.

• धातुविज्ञान आणि साहित्य संश्लेषण

उच्च-शुद्धतेच्या धातूंचे (उदा., टायटॅनियम, झिर्कोनियम) वितळवणे आणि प्रगत सिरॅमिक साहित्य तयार करण्यासाठी वापरले जाते, ज्यामुळे उच्च-तापमानाच्या प्रक्रियेदरम्यान धातूचे ऑक्सिडेशन आणि दूषण टाळले जाते.

उत्पादन प्रक्रिया

कच्च्या साहित्याची निवड: उत्पादनाची शुद्धता सुनिश्चित करण्यासाठी 0.001% पेक्षा कमी Fe₂O₃ सामग्री असलेल्या उच्च-शुद्धतेच्या नैसर्गिक क्वार्ट्ज द्रव्याचा किंवा सिंथेटिक सिलिका पावडरचा वापर केला जातो.

वितळवणे आणि आकार देणे:

• विद्युत् वितळवणे पद्धत: कच्चे साहित्य ग्रॅफाइट साचात ठेवले जाते, शून्यावरील किंवा संरक्षक वातावरणात कंस डिस्चार्जद्वारे 1800–2000°C तापमानावर ते वितळवले जाते आणि गुरुत्वाकर्षण आणि पृष्ठभागाच्या तन्यतेद्वारे क्रूसिबलचा आकार तयार केला जातो.
• ज्वाळा वितळवणे पद्धत: क्वार्ट्ज पावडरचे हायड्रोजन-ऑक्सिजन ज्वाळेने वितळवणे आणि फिरत्या साचाच्या सहाय्याने इच्छित आकारात ढाळणे, जे लहान आकाराच्या क्रूसिबल्ससाठी योग्य आहे.
• पोस्ट-प्रोसेसिंग: यामध्ये थंड करणे, कापणे, आतल्या भिंतीचे पॉलिशिंग आणि स्वच्छता यांचा समावेश असतो, ज्यामुळे पृष्ठभागाची खुरचटपणा Ra <0.2 μm राखली जाते आणि मापाची अचूकता ±0.5 mm च्या मर्यादेत ठेवली जाते.

गुणवत्ता तपासणी: बुडबुडीच्या दोषांसाठी (व्यास <0.5 mm, प्रति cm² मध्ये संख्या <5), अशुद्धींच्या प्रमाणासाठी आणि तापीय धक्का प्रतिरोधकतेसाठी कडक तपासणी केली जाते, ज्यामुळे औद्योगिक वापराच्या मानकांना तोंड देता येते.

तंत्रज्ञान प्रमाण