Disc rotund din cuarț fuzionat transparent, cu înaltă transmitere UV

Materialul de bază al discului de cuarț fuzionat este silica amorfa, care nu are efect piezoelectric. Totuși, proprietățile sale optice excelente (transmitere ridicată a luminii, bandă largă de transmisie a luminii), coeficientul extrem de scăzut de dilatare termică, stabilitatea chimică ridicată și rezistența la căldură îl fac utilizat pe scară largă în optică, semiconductori, comunicații optice și alte domenii.

 Nucleul procesului de fabricare al discului clar de cuarț fuzionat constă în topirea materiilor prime de nisip de cuarț la temperaturi înalte pentru a forma un corp omogen de sticlă, urmat de formare la cald și prelucrare la rece.

Faza una: Pregătirea materiei prime și topirea

Aceasta este baza întregului proces, care determină puritatea și proprietățile de bază ale materialului.

1. Placă din sticlă de cuarț Selecția materiei prime și prelucrarea

• Materii prime: Se utilizează nisip natural de cuarț înalt pur sau pulbere sintetică de siliciu. Pentru aplicații optice, este necesară o puritate extrem de ridicată, iar conținutul total de impurități metalice trebuie să fie de obicei mai mic de câțiva ppm (părți pe milion).
• Prelucrare: Materiile prime trebuie purificate prin metode fizice și chimice, cum ar fi flotația, separarea magnetică și spălarea cu acid, pentru a elimina impuritățile precum ionii metalici și praful.

2. Topire

• Scop: Transformarea nisipului de cuarț cristalin (SiO 2. ) în sticlă de cuarț fuzionată amorfa.
• Metode: Există în principal două tipuri
• Metoda topirii electrice :

Într-un cuptor electric protejat de vid sau gaz inert (cum ar fi argonul), temperatura depășește 2000 °C, asigurată de un arc generat de electrozi sau de un încălzitor din grafit.

Această metodă poate produce sticlă de cuarț fuzionată cu un conținut extrem de scăzut de hidroxil (OH ⁻) conținut, care este potrivit pentru aplicații în domeniul ultraviolet

• Metoda de fuziune prin flacără:

Pulberea de nisip de cuarț este pulverizată pe țintă printr-o flacără hidrogen-oxigen sau o flacără oxigen-hidrogen, apoi depusă strat cu strat prin îmbrăcăminte.

Cuarțul fuzionat produs prin această metodă conține de obicei un conținut relativ ridicat de OH, este potrivit pentru banda infraroșie și poate fi utilizat pentru fabricarea semifabricatelor de dimensiuni mari.

3. Formare și revenire

• Scop: Transformarea sticlei de cuarț topite în forma inițială dorită (de exemplu, bloc, bară, placă) și eliminarea tensiunilor interne.
• Proces: Lichidul de sticlă de cuarț topit este injectat într-o formă sau se formează un „semifabricat” de o formă specifică prin controlul procesului de răcire. Ulterior, semifabricatul este introdus în cuptorul de revenire și trece lent printr-un interval de temperatură precis controlat (de exemplu, de la peste 1100 °C la sub 800 °C). Acest proces poate minimiza și omogeniza la maximum stresul termic intern, prevenind crăparea sau deformarea în timpul prelucrării ulterioare sau utilizării.

Avantajele discului de cuarț:

• Proprietăți optice excepționale:

• Transmisie ridicată: Discul de cuarț oferă o transmisie foarte mare pe o gamă largă spectrală, de la ultraviolet (UV) profund până la infraroșu apropiat (NIR).
• Fluorescență scăzută: Discul de cuarț are o fluorescență de fond intrinsec scăzută, ceea ce este esențial pentru măsurătorile optice sensibile.

• Stabilitate termică remarcabilă:

• Coeficient extrem de scăzut de dilatare termică: Foarte rezistent la socurile termice și la deformare în condițiile variațiilor rapide de temperatură.
• Punct de înmuiere ridicat: Discul de cuarț poate suporta temperaturi foarte mari de funcționare. Placa de cuarț poate rezista 1100 de grade pentru perioade lungi, iar temperatura de lucru pe termen scurt este de 1200 de grade.

• Purete chimică excelentă și rezistență:

• Inerție: Foarte rezistent la coroziunea cauzată de majoritatea acizilor, sărurilor și metalelor. În afară de acidul fluorhidric, sticla de cuarț aproape nu reacționează cu alți acizi în procesele chimice, iar rezistența sa la acizi este de 30 de ori mai mare decât cea a ceramicilor și de 150 de ori mai mare decât cea a oțelului inoxidabil.

• Performanță excelentă de izolare electrică :

Valoarea rezistenței discului de cuarț este echivalentă cu de 10.000 de ori față de sticla obișnuită. Este un material izolator electric excelent și își păstrează proprietățile electrice bune chiar și la temperaturi ridicate. ‌

• Puritate înaltă: Discul de cuarț poate fi produs cu niveluri extrem de scăzute de impurități, prevenind contaminarea în procesele sensibile.
• Izolație electrică superioară: Discul de cuarț posedă o rigiditate dielectrică ridicată și o pierdere dielectrică scăzută.
• Prag înalt de deteriorare prin laser: Discul de cuarț poate suporta fascicule laser de înaltă putere fără a se deteriora, ceea ce îl face ideal pentru aplicații laser.

Principalele domenii de aplicare:

• Optică și fotonica:

• Lentile, Ferestre și Prismele: Utilizate în echipamentele de litografie UV, sistemele laser de înaltă putere, telescoape și instrumente spectroscopice.
• Fibre Optice: Materialul principal pentru fibrele optice de înaltă puritate utilizate în telecomunicații și transmisia datelor.

• Producția Semiconductorilor:

• Purtători de Waferi și Tuburi de Proces: Utilizați ca creuzete, tuburi de difuzie și bărci pentru waferi în procesele la temperatură înaltă pentru creșterea cristalelor de siliciu și fabricarea cipurilor, datorită purității și stabilității termice.

• Iluminat:

• Lămpi cu Descărcare de Înaltă Intensitate (HID): Utilizate ca material de înveliș pentru lămpile cu mercur, halogeni metalici și arcul cu xenon, deoarece pot rezista la temperaturi ridicate și radiația UV.

• Echipament de Laborator:

• Cuvete și Vase de Laborator: Utilizate pentru spectroscopia UV-VIS și în aplicații care necesită inerție chimică și rezistență la șocuri termice.

Date Tehnice ale Discului de Cuartz Transparent