Cakera Kuartz Gabungan Jernih Bulat Transmisi UV Tinggi

Bahan teras cakera kuarsa lebur adalah silika amorfus, yang tidak mempunyai kesan piezoelektrik. Walau bagaimanapun, sifat optiknya yang unggul (penghantaran cahaya tinggi, jalur penghantaran cahaya yang luas), pekali pengembangan haba yang sangat rendah, kestabilan kimia yang tinggi dan rintangan haba menjadikannya banyak digunakan dalam bidang optik, semikonduktor, komunikasi optik dan lain-lain.

 Inti proses pembuatan cakera kuarsa lebur jernih adalah meleburkan bahan mentah pasir kuarsa pada suhu tinggi untuk membentuk badan kaca homogen, diikuti dengan pembentukan panas dan kerja sejuk.

Fasa Pertama: Penyediaan bahan mentah dan peleburan

Ini adalah asas kepada keseluruhan proses, yang menentukan ketulenan dan sifat asas bahan.

1. Pemilihan dan pemprosesan bahan mentah plat kaca kuartz

• Bahan mentah: Pasir kuartz semula jadi kelulusan tinggi atau serbuk silikon sintetik digunakan. Untuk aplikasi gred optik, keperluan ketulenan adalah sangat tinggi, dan jumlah kandungan bendasing logam biasanya perlu kurang daripada beberapa bahagian sejuta (ppm).
• Pemprosesan: Bahan mentah perlu dinyahkotor melalui kaedah fizikal dan kimia seperti pengapungan, pemisahan magnetik, dan pembasuhan asid untuk mengeluarkan bendasing seperti ion logam dan habuk.

2. Peleburan

• Objektif: Untuk menukar pasir kuartz hablur (SiO ₂ ) kepada kaca kuartz lebur amorfus.
• Kaedah: Terdapat dua jenis utama
• Kaedah peleburan elektrik :

Di dalam relau elektrik yang dilindungi oleh vakum atau gas lengai (seperti argon), suhu melebihi 2000 °C dibekalkan oleh lengkung elektrik yang dihasilkan oleh elektrod atau pemanas grafit.

Kaedah ini boleh menghasilkan kuartz gabungan dengan kandungan hidroksil (OH ⁻) yang sangat rendah, yang sesuai untuk aplikasi dalam jalur ultralembayung

• Kaedah pelakuran nyala:

Serbuk pasir kuartz disembur ke atas sasaran melalui nyalaan hidrogen-oksigen atau nyalaan oksigen-hidrogen, kemudian dilapiskan lapis demi lapis secara salutan.

Kuartz terlakur yang dihasilkan melalui kaedah ini biasanya mengandungi kandungan OH yang agak tinggi, sesuai untuk jalur inframerah, dan boleh digunakan untuk pengeluaran bahan mentah bersaiz besar.

3. Pembentukan dan penyahkeupayaan

• Objektif: Untuk membentuk kaca kuartz lebur kepada bentuk awal yang diperlukan (seperti blok, rod, plat) dan menghilangkan tekanan dalaman.
• Proses: Cecair kaca kuartz lebur disuntik ke dalam acuan atau 'bahan mentah' berbentuk tertentu dibentuk dengan mengawal proses penyejukan. Seterusnya, bahan mentah tersebut dimasukkan ke dalam ketuhar penyahkeupayaan dan perlahan-lahan melalui julat suhu yang dikawal dengan tepat (contohnya, dari lebih 1100 °C hingga di bawah 800 °C). Proses ini boleh meminimumkan dan menghomogenkan tekanan haba dalaman sebanyak mungkin, mencegah retakan atau ubah bentuk semasa pemprosesan susulan atau penggunaan.

Kelebihan cakera kuartz:

• Sifat Optik Luar Biasa:

• Penghantaran Tinggi: Cakera kuartz menawarkan penghantaran yang sangat tinggi merentasi julat spektrum yang luas, dari ultraviolet (UV) dalam hingga inframerah dekat (NIR).
• Fluoresens Rendah: Cakera kuartz secara semula jadi mempunyai fluoresens latar belakang yang rendah, yang penting untuk ukuran optik yang sensitif.

• Kestabilan Haba Luar Biasa:

• Pepejal Muai Haba Sangat Rendah: Sangat tahan terhadap kejutan haba dan perubahan bentuk di bawah perubahan suhu yang pantas.
• Takat Pelunakan Tinggi: Cakera kuartz boleh menahan suhu operasi yang sangat tinggi. Plat kuartz boleh menahan suhu 1100 darjah untuk tempoh yang panjang dan suhu kerja jangka pendek adalah 1200 darjah.

• Ketulenan Kimia dan Rintangan yang Sangat Baik:

• Kebasahan: Sangat rintang kakisan oleh kebanyakan asid, garam, dan logam. Selain asid hidrofluorik, kaca kuarsa hampir tidak bertindak balas dengan asid lain untuk rawatan kimia, dan rintangan asidnya adalah 30 kali ganda berbanding rintangan asid seramik dan 150 kali ganda berbanding keluli tahan karat.

• Prestasi penebat elektrik yang sangat baik :

Nilai rintangan cakera kuarsa setara dengan 10,000 kali ganda berbanding kaca biasa. Ia merupakan bahan penebat elektrik yang sangat baik dan mengekalkan sifat elektrik yang baik walaupun pada suhu tinggi. ‌

• Ketulenan Tinggi: Cakera kuarsa boleh dihasilkan dengan tahap bendasing yang sangat rendah, mengelakkan pencemaran dalam proses sensitif.
• Penebatan Elektrik Unggul: Cakera kuarsa memiliki kekuatan dielektrik yang tinggi dan kehilangan dielektrik yang rendah.
• Ambang Kerosakan Laser yang Tinggi: Cakera kuarsa mampu menahan alur laser berkuasa tinggi tanpa rosak, menjadikannya ideal untuk aplikasi laser.

Bidang Aplikasi Utama:

• Optik dan Fotonik:

• Kanta, Tingkap, dan Prisma: Digunakan dalam peralatan litografi UV, sistem laser berkuasa tinggi, teleskop, dan instrumen spektroskopi.
• Fiber Optik: Bahan teras untuk fiber optik berkualiti tinggi yang digunakan dalam telekomunikasi dan penghantaran data.

• Pembuatan Semikonduktor:

• Pembawa Wafer & Tiub Pemprosesan: Digunakan sebagai kelongsong, tiub diffusi, dan bot wafer dalam proses suhu tinggi untuk menumbuhkan hablur silikon dan pembuatan cip kerana ketulenan dan kestabilan habanya.

• Pencahayaan:

• Lampu Pelepasan Berintensiti Tinggi (HID): Digunakan sebagai bahan pembungkus untuk lampu merkuri, metal halida, dan lampu lengkung xenon kerana ia mampu menahan suhu tinggi dan sinaran UV.

• Peralatan Makmal:

• Kuvet & Perkakas Makmal: Digunakan untuk spektroskopi UV-Vis dan dalam aplikasi yang memerlukan sifat lengai kimia dan rintangan terhadap kejutan haba.

Data Teknik Cakera Kuarza Jernih