Ronde heldere gesmolten kwartschijf met hoge UV-doorlaat

Het basismateriaal van de gesmolten kwartschijf is amorfe siliciumdioxide, dat niet beschikt over het piezoelektrische effect. Echter, door de uitstekende optische eigenschappen (hoge lichtdoorgang, breed lichttransmissiebereik), extreem lage thermische uitzettingscoëfficiënt, hoge chemische stabiliteit en hittebestendigheid wordt het veel gebruikt in de optica, halfgeleiders, optische communicatie en andere toepassingsgebieden.

 De kern van het productieproces van de heldere gesmolten kwartschijf bestaat uit het bij hoge temperatuur smelten van ruwe kwartszandmaterialen om een homogene glasmassa te vormen, gevolgd door warmvormen en koudverwerking.

Fase één: Voorbereiding en smelten van grondstoffen

Dit is de basis van het gehele proces en bepaalt de zuiverheid en basiskenmerken van het materiaal.

1. Selectie en verwerking van grondstoffen voor kwartsglasplaat

• Grondstoffen: Er wordt gebruikgemaakt van hoogzuiver natuurlijk kwartsand of synthetisch siliciumpoeder. Voor optische toepassingen is uiterst hoge zuiverheid vereist, waarbij het totale gehalte aan metalenverontreinigingen meestal minder dan enkele delen per miljoen (ppm) moet bedragen.
• Verwerking: De grondstoffen moeten worden gezuiverd via fysieke en chemische methoden zoals drijfmethode, magnetische scheidingsmethode en zurenwassen om onzuiverheden zoals metalenionen en stof te verwijderen.

2. Smelten

• Doel: Om kristallijn kwartsand (SiO 2. ) om te zetten in amorfe gesmolten kwartsglas.
• Methoden: Er zijn hoofdzakelijk twee typen
• Smeltmethode met elektriciteit :

In een elektrische oven die beschermd wordt door vacuüm of inert gas (zoals argon), wordt een temperatuur van meer dan 2000 °C verkregen via een boog gegenereerd door elektroden of een grafietverwarmer.

Deze methode kan gesmolten kwartsglas produceren met zeer laag gehalte aan hydroxyl (OH ⁻) inhoud, die geschikt is voor toepassingen in de ultraviolette band

• Vlamfusiemethode:

Quarzzandpoeder wordt via een waterstof-zuurstofvlam of een zuurstof-waterstofvlam op het doel gespoten en vervolgens laag voor laag afgezet door omhulselvorming.

Het gesmolten kwarts dat met deze methode wordt geproduceerd, bevat meestal een relatief hoog OH-gehalte, is geschikt voor de infrarode band en kan worden gebruikt voor de productie van platen van grote afmetingen.

3. Vormen en spanningsverwijdering

• Doel: Gesmolten kwartsglas vormen tot de vereiste initiële vorm (zoals blok, staaf, plaat) en interne spanningen elimineren.
• Proces: De gesmolten kwartsglasvloeistof wordt in een mall geïnjecteerd of er wordt een "blank" van een specifieke vorm gevormd door het koelproces te beheersen. Vervolgens wordt de blank in de spanningsverwijderingsoven gebracht en langzaam door een nauwkeurig geregeld temperatuurbereik geleid (bijvoorbeeld van boven de 1100 °C naar onder de 800 °Dit proces kan interne thermische spanningen zoveel mogelijk minimaliseren en homogeniseren, waardoor scheuren of vervormingen tijdens verdere bewerking of gebruik worden voorkomen.

Voordelen van kwartschijf:

• Uitzonderlijke optische eigenschappen:

• Hoge transmissie: Kwartschijf biedt zeer hoge doorklaarheid over een breed spectraalbereik, van diep ultraviolet (UV) tot nabij-infrarood (NIR).
• Lage fluorescentie: Kwartschijf heeft van nature een laag achtergrondfluorescentieniveau, wat essentieel is voor gevoelige optische metingen.

• Uitstekende thermische stabiliteit:

• Extreem lage uitzettingscoëfficiënt bij temperatuurverandering: Zeer bestand tegen thermische schokken en vervorming bij snelle temperatuurschommelingen.
• Hoog verglijpunt: Kwartschijf kan zeer hoge bedrijfstemperaturen weerstaan. Kwartsplaat kan langdurig 1100 graden aan en de kortdurende bedrijfstemperatuur is 1200 graden.

• Uitstekende chemische zuiverheid en weerstand:

• Inertie: Zeer bestand tegen corrosie door de meeste zuren, zouten en metalen. Naast waterstoffluorzuur reageert kwartsglas bijna niet met andere zuren tijdens chemische behandeling, en zijn zuurbestendigheid is 30 keer zo groot als die van keramiek en 150 keer zo groot als die van roestvrij staal.

• Uitstekende elektrische isolatieprestaties :

De weerstandswaarde van een kwartschijf is gelijk aan 10.000 maal die van gewoon glas. Het is een uitstekend elektrisch isolatiemateriaal en behoudt goede elektrische eigenschappen, zelfs bij hoge temperaturen. ‌

• Hoge Zuiverheid: Kwartschijven kunnen worden geproduceerd met extreem lage gehalten aan onzuiverheden, waardoor verontreiniging in gevoelige processen wordt voorkomen.
• Uitstekende Elektrische Isolatie: Kwartschijf heeft een hoge diëlektrische sterkte en lage diëlektrische verliezen.
• Hoog Laserschade-Threshold: Kwartschijf kan hoogvermogen laserstralen weerstaan zonder beschadigd te raken, waardoor het ideaal is voor laserapplicaties.

Belangrijkste Toepassingsgebieden:

• Optica en Fotonica:

• Lenzen, vensters en prisma's: Gebruikt in UV-lithografieapparatuur, hoogvermogen lasersystemen, telescopen en spectroscopische instrumenten.
• Glasvezels: Het basismateriaal voor hoogzuivere glasvezels die worden gebruikt in telecommunicatie en datatransmissie.

• Halfgeleiderproductie:

• Waferdragers en procesbuizen: Gebruikt als smeltkruiken, diffusiebuizen en waferboten bij hoge-temperatuurprocessen voor het kweken van siliciumkristallen en de fabricage van chips vanwege de zuiverheid en thermische stabiliteit.

• Verlichting:

• Ontladingslampen met hoog vermogen (HID): Gebruikt als omhullingsmateriaal voor kwik-, metaalhalide- en xenonbooglampen omdat het bestand is tegen hoge temperaturen en UV-straling.

• Laboratoriumapparatuur:

• Cuvetten en laboratoriumartikelen: Gebruikt voor UV-VIS-spectroscopie en in toepassingen waarbij chemische inertie en weerstand tegen thermische schok vereist zijn.

Technische gegevens van doorzichtig kwartschijf