Tiub kuarsa berwarna kelulusan tinggi untuk semikonduktor

Proses Pembuatan Tiub Kuartz Berwarna

Tiub kuartz berwarna terutamanya diperbuat daripada silika lebur berkadar tinggi (SiO ₂ ) dan memperoleh warnanya melalui pengenalan doping oksida logam tertentu semasa proses pembuatan. Warna tersebut bukan salutan permukaan tetapi disepadukan sepanjang bahan. Berikut adalah proses utama:

• Persediaan Bahan Mentah

Bahan asasnya ialah hablur kuartz semula jadi berkadar tinggi atau silicon tetraklorida sintetik (SiCl ₄ ). Pewarna oksida logam yang diingini disediakan dalam bentuk serbuk tepat.

Doping yang biasa digunakan termasuk:

• Oksida Kobalt (Co ₃ O ₄ ): Untuk tiub biru.
• Oksida Kromium (Cr ₂ O ₃ ): Untuk tiub hijau.
• Oksida Mangan (Mn ₂ O ₃ ): Untuk tiub ungu/ametis.
• Oksida Titanium (TiO ₂ ) & Oksida Besi (Fe ₂ O ₃ ): Sering digunakan secara gabungan untuk tiub bronze/amber (yang juga memberikan penghalang UV).
• Emas (Au) atau Selenium (Se): Untuk warna merah/merah jambu.

• Pendopan dan Penghomogenan

Jumlah tepat serbuk pewarna dicampur secara sekata dengan bahan mentah kuarsa yang telah dihancurkan. Langkah ini adalah kritikal untuk memastikan taburan warna yang konsisten. Dalam sesetengah proses, terutamanya untuk kuarsa sintetik, pendopan boleh diperkenalkan dalam bentuk gas semasa pemendapan wap kimia.

• Pelakuran dan Pembentukan

Campuran kuarsa yang didop dimasukkan ke dalam relau suhu tinggi. Terdapat dua kaedah peleburan utama:

• Peleburan Lengkung Elektrik: Digunakan untuk hablur kuarsa asli. Campuran tersebut dilebur dalam kelongsong karbon pada suhu melebihi 2000 °C.
• Pemendapan Wap Kimia (CVD): Digunakan untuk kuarsa sintetik. Sebatian gas (seperti SiCl ₄ dan o ₂ ) bersama pewarna dalam bentuk wap dimasukkan ke dalam reaktor suhu tinggi, di mana ia bercantum dan mendeposit lapis demi lapis ke atas mandrel berputar untuk membentuk tiub.

Semasa atau selepas peleburan, kuarsa likat dibentuk menjadi tiub menggunakan proses seperti pengecoran sentrifugal (memutar acuan untuk membentuk tiub berongga) atau penarikan (menarik kuarsa lebur di atas mandrel).

• Penggilingan

Tiub yang terbentuk disejukkan secara perlahan dalam relau annealing yang terkawal. Ini mengurangkan tekanan haba dalaman, mencegah retakan, dan menstabilkan pusat-pusat warna yang terbentuk oleh dopan.

• Penamat

Selepas proses annealing, tiub dipotong mengikut panjang yang diperlukan, dan hujungnya mungkin dipoles dengan nyala atau digilap untuk mencapai had dimensi dan kemasan permukaan yang diperlukan. Kemudian, tiub dibersihkan dengan teliti.

Kunci  Ciri-ciri  bagi  the  Proses:

• Kekal  Warna:  The  warna  is wujud  dan  akan  tidak  pudar  di bawah  tinggi  suhu  aTAU  UV  pendedahan.
• Suhu tinggi  Kestabilan:  Berwarna  kuarsa  paip  mengekalkan  the  cemerlang  termal  ciri-ciri  bagi  murni  kuarsa.
• Bergantung Kepada Dopan  CIRI-CIRI:  Beberapa  pewarna  (contohnya,  titanium/besi  untuk  jernai)  sengaja  tambah  fungsi  seperti  UV  penyerapan.

Ini  proses  keputusan  dI  tahan lama,  prestasi tinggi  berwarna  kuarsa  paip  terpakai  pencahayaan  (contohnya,  halogen  lampu,  UV  lampu),  makmal  peralatan udara,  semikonduktor  alatan,  dan  hiasan  aplikasi.

Kelebihan

Tiub kuartz berwarna mewarisi faedah asas silika tulen yang dilebur sambil menambah fungsi khas melalui pewarna terpadu. Kelebihan utama mereka termasuk:

• Pemindahan/Penapisan Cahaya Pilihan: Ini adalah kelebihan utama. Warna yang berbeza menyerap dan memancarkan panjang gelombang cahaya tertentu.

• Contoh: Tiub jernai/perang menyekat ultraungu (UV) dan cahaya biru berpanjang gelombang pendek, sambil memancarkan cahaya kelihatan. Tiub "kaca Wood" ungu tua memancarkan UV-A berpanjang gelombang panjang tetapi menyekat cahaya kelihatan.

• Ketahanan & Kestabilan Ditingkatkan: Warna tersebut bukan salutan permukaan tetapi telah dilebur ke dalam matriks kuartz. Ini menjadikannya:

• Tidak luntur: Rintang luntur akibat UV kuat, cahaya kelihatan, atau haba.
• Rintang calar: Warna tidak boleh dikikis.
• Lengai secara kimia: Mengekalkan rintangan kimia yang sangat baik terhadap kebanyakan asid dan pelarut.

• Prestasi Termal Tinggi: Seperti kuartz lutsinar, tiub berwarna menunjukkan:

• Rintangan Haba Melampau: Menahan suhu sehingga 1000-1100 °C.
• Pengembangan Terma Rendah: Rintangan kejutan terma yang sangat baik.
• Ketulenan Tinggi: Mencegah pencemaran dalam proses sensitif.

• Petunjuk Visual & Keselamatan: Warna memberikan pengenalan visual serta-merta jenis sumber cahaya, panjang gelombang, atau proses, meningkatkan keselamatan dan kejelasan operasi.

Aplikasi Utama

Berdasarkan kelebihan fungsianya, tiub kuartz berwarna adalah penting dalam beberapa industri:

• Pencahayaan

• Lampu Halogen & Lampu Suling: Tiub warna amber atau merah digunakan dalam lampu pemanas, perangkap serangga, dan lampu selamat bilik gelap.
• Lampu UV:

• Cahaya Hitam Biru (BLB): Tiub ungu gelap yang digunakan dalam hiburan, pemeriksaan fluoresen, dan pengesanan wang palsu.
• Germisid: Racukan khas yang membolehkan penghantaran UV-C (254 nm) secara optimum untuk penyucian.

• Pencahayaan Isyarat & Hiasan Khas: Untuk penapis berwarna dalam fiting suhu tinggi.

• Pembuatan Semikonduktor & Fotovoltaik

• Relau Resapan & Pengoksidaan: Digunakan sebagai tiub proses. Warna kadangkala boleh menunjukkan jenis tiub atau pendopan.
• Pengeringan UV & Litografi Foto: Tiub yang menghantar panjang gelombang UV tertentu untuk mengeringkan polimer atau mendedahkan resist foto.

• Peralatan Makmal & Saintifik

• Spektroskopi UV-Vis: Sebagai sel sampel atau penapis.
• Reaktor Fotokimia: Tiub yang membenarkan panjang gelombang aktinik tertentu untuk memacu tindak balas kimia.
• Kebuk Persekitaran: Sebagai tingkap dengan penapisan spektral tertentu.

• Proses Industri & Perubatan

• Pengurnian Air & Udara: Tiub telus UV dalam sistem penyahkuman.
• Peranti Perubatan: Digunakan dalam lampu fototerapi untuk merawat kuning (cahaya biru) atau keadaan kulit (cahaya UV).
• Pemprosesan Makanan & Minuman: Untuk rawatan UV atau sistem pemeriksaan.

• Hiasan & Seni Bina

• Kelengkapan Lampu Berkualiti Tinggi: Untuk elemen berwarna kekal dan tahan haba.
• Pemasangan Seni: Memanfaatkan ketahanan dan sifat bercahaya bahan tersebut.

Spesifikasi Teknikal