Процесс производства кварцевых фланцев:
- Выбор сырья: в качестве исходного материала выбираются высокочистые природные кварцевые кристаллы или синтетический кварцевый песок. Содержание диоксида кремния обычно превышает 99,9 %, чтобы обеспечить превосходные свойства.
- Плавление: сырьё нагревается до очень высокой температуры (выше 1700 °°C) в вакуумной печи или в печи с инертной атмосферой (часто электрической сопротивления или индукционной), чтобы расплавить его в вязкий, беспузырьковый расплавленный кварц.
- Формование: расплавленный кварц затем формируется в фланцы одним из нескольких способов:
- Литье: заливка в прецизионные графитовые или керамические формы.
- Центробежное литье: вращение формы для получения полых цилиндрических заготовок, которые в дальнейшем обрабатываются механическим способом.
- Горячая штамповка/отделка: формование нагретой кварцевой заготовки под давлением для уплотнения и получения формы, близкой к конечной.
- Отжиг: сформированные фланцы проходят контролируемый медленный процесс охлаждения в печи для отжига. Это снимает внутренние термические напряжения, предотвращает растрескивание и обеспечивает структурную стабильность.
- Точная механическая обработка: отожженные заготовки тщательно обрабатываются с использованием алмазных покрытых инструментов. Включает шлифование, резку, сверление и полировку для достижения окончательных размеров, качества поверхности (часто оптического класса), плоскостности и точных поверхностей уплотнения (например, Ra < 0,4 μ м).
- Очистка и контроль качества: тщательная очистка (например, ультразвуковая, кислотная) удаляет загрязнения. Каждый фланец проверяется на соответствие размеров, наличие визуальных дефектов (пузырьки, включения) и оптических свойств. Продвинутые методы, такие как лазерная интерферометрия, проверяют плоскостность и параллельность.
Преимущества кварцевых фланцев:
- Исключительная тепловая стабильность: чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения (~5,5 x 10 ⁻⁷ /K) делают их highly resistant к тепловому удару. Они могут выдерживать быстрое нагревание и охлаждение от 1000 °C до комнатной температуры без растрескивания.
- Стойкость к высоким температурам: могут работать непрерывно при температурах до 1100 °C и кратковременно до 1300 °C, сохраняя структурную целостность, в то время как металлы стали бы мягкими или деформировались.
- Высокая химическая чистота и инертность: изготовлены из высокочистого SiO 2. , они не пористые и высоко устойчивы к коррозии большинством кислот, галогенов и агрессивных химикатов (за исключением плавиковой кислоты и горячей фосфорной кислоты). Это предотвращает загрязнение в чувствительных процессах.
- Отличные оптические свойства: высокая прозрачность в широком спектре от УФ до ближнего инфракрасного диапазона. Это позволяет визуально контролировать процесс, передавать УФ-излучение и использовать в лазерных приложениях.
- Выдающаяся электрическая изоляция: высокая диэлектрическая прочность и низкая электропроводность даже при повышенных температурах, что делает их идеальными для полупроводниковых и вакуумных применений.
-
Высокая механическая прочность и жесткость: хотя кварц хрупкий, плавленый кварц обладает высокой прочностью на сжатие и сохраняет форму под нагрузкой при высоких температурах, в отличие от многих полимеров.
- Совместимость с условиями сверхвысокого вакуума: чрезвычайно низкая проницаемость для газов и скорость дегазации. При правильной термообработке способствует достижению и поддержанию условий сверхвысокого вакуума (СВВ).
- Долгий срок службы и стабильность размеров: устойчив к атмосферным воздействиям, не разрушается и не стареет в типичных условиях, сохраняет точные размеры с течением времени благодаря своей стабильности.
-
Основной Применение: производство полупроводников (травление, диффузия, камеры для осаждения из газовой фазы CVD/LPCVD), оптические волокна, прецизионная оптика, лазерные системы, лабораторное и аналитическое оборудование, смотровые стекла для высоких температур и специальное освещение (лампы высокой интенсивности).
Основные области применения и использование кварцевых фланцев
Кварцевые фланцы являются критически важными компонентами в высокотехнологичных отраслях благодаря уникальному сочетанию своих свойств. Основные области применения и конкретное использование приведены ниже:
- Производство полупроводников и микроэлектроники
- Применение: в качестве смотровых окон, внутренних облицовок камер, газовых впускных отверстий и диагностических портов в оборудовании для обработки пластин.
- Ключевое оборудование: плазменные травильные установки, реакторы для химического осаждения из газовой фазы (CVD) и низкого давления (LPCVD), диффузионные печи и ионные имплантеры.
- Причина: их высокая чистота предотвращает загрязнение кремниевых пластин, а прозрачность позволяет проводить мониторинг процесса в режиме реального времени.
- Оптическая и фотонная промышленность
- Применение: в качестве торцевых окон, корпусов лазерных трубок и монтажных компонентов.
- Ключевые применения: высокомощные лазерные системы, УФ- и ИК-оптические системы, кюветы спектрофотометров и зеркала астрономических телескопов (в качестве подложек с низким коэффициентом теплового расширения).
- Причина: исключительная прозрачность в диапазоне от УФ до ИК и минимальное тепловое искажение при воздействии интенсивного света.
- Химическая переработка в условиях высокой чистоты/низкого давления
- Применение: в качестве футеровки реакторов, смотровых стекол для агрессивных жидкостей и соединительных элементов в опытных установках.
- Ключевые процессы: обращение с ультрачистыми кислотами, галогенсодержащими газами и специальными химикатами при высоких температурах.
- Причина: превосходная химическая инертность обеспечивает чистоту продукта и устойчивость ко всем кислотам, за исключением плавиковой и горячей фосфорной.
- Применение: в качестве колбы (наружной лампы) для газоразрядных ламп высокой интенсивности.
- Ключевые продукты: ртутные лампы, ксеноновые дуговые лампы и лампы для УФ-стерилизации.
- Причина: выдерживает чрезвычайно высокие рабочие температуры (>1000 °°C) и эффективно пропускает ультрафиолетовый свет.
- Научные исследования и аналитическое оборудование
- Применение: в качестве окон для вакуумных камер, держателей образцов в печах и компонентов в масс-спектрометрах.
- Ключевые среды: системы сверхвысокого вакуума (СВВ), электронные микроскопы и камеры имитации космических условий.
- Причина: чрезвычайно низкое выделение газов и высокая размерная стабильность в вакууме и при термоциклировании.
- Специализированные промышленные процессы
EN
