Kvapková trubica z vysokočistého farebného kremeňa pre polovodiče

Výrobný proces farebných kremeňových trubíc

Farebné kremeňové trubice sa vyrábajú predovšetkým z vysokokvalitného fúzovaného kremenného skla (SiO ₂ ) a farbu získavajú pridaním špecifických oxidov kovov ako prísad počas výrobného procesu. Farba nie je povrchovým náterom, ale je integrovaná do celého materiálu. Tu sú hlavné procesy:

• Príprava surowiny

Základný materiál tvoria vysokokvalitné prírodné kremeňové kryštály alebo syntetický tetrachlorkremík (SiCl ₄ ). Požadované farbivá na báze kovových oxidov sa pripravia vo forme presne odmeraného prášku.

Bežné prísady zahŕňajú:

• Oxid kobaltnatý (Co ₃ O ₄ ): Pre modré trubice.
• Oxid chrómový (Cr ₂ O ₃ ): Pre zelené trubice.
• Oxid mangany (Mn ₂ O ₃ ): Pre fialové/ametystové trubice.
• Oxid titaničitý (TiO ₂ ) a oxid železitý (Fe ₂ O ₃ ): Často sa používa v kombinácii pre bronzové/ámbarové trubice (ktoré tiež poskytujú blokovanie UV lúčov).
• Zlato (Au) alebo selen (Se): Pre červené/rúžové odtiene.

• Dopovanie a homogenizácia

Presné množstvo farbiva sa rovnomerne zmieša s rozdrveným kremeňovým surovým materiálom. Tento krok je kritický pre zabezpečenie konzistentného rozloženia farby. V niektorých procesoch, najmä pri syntetickom kremeňovom sklá, môžu byť prísady pridávané vo forme plynu počas depozície chemických par.

• Spájanie a tvárnenie

Dopovaná kremeňová zmes sa privádza do vysokoteplotnej peci. Existujú dve hlavné metódy tavby:

• Tavenie elektrickým oblúkom: Používa sa pre prírodné kremeňové kryštály. Zmes sa taví v uhlíkovej tigelni pri teplotách vyšších ako 2000 °C.
• Chemická depozícia z plynného stavu (CVD): Používa sa pre syntetický kremeň. Plynné zlúčeniny (ako SiCl ₄ a O ₂ ) spolu s odpareneými farbivami sa privádzajú do vysokoteplotného reaktora, kde sa spájajú a usadzujú vrstvu po vrstve na rotujúci mandrín, čím vzniká trubica.

Počas alebo po tavení sa viskózny kremeň tvaruje do trubíc pomocou procesov, ako je odstredivé liatie (otáčanie formy na vytvorenie duté trubice) alebo ťahanie (vyťahovanie roztavenej kremeňovej hmoty cez mandrín).

• Žíhanie

Vyformované trubice sa pomaly chladia v riadenom žíhacom peci. Tým sa odstránia vnútorné tepelné napätia, predchádza sa praskaniu a stabilizujú sa farbivé centrá vytvorené dopantmi.

• Dokońčenie

Po žíhaní sa rúrky narežú na požadovanú dĺžku a ich koncovky môžu byť ohnivo leštené alebo broušené, aby sa dosiahli požadované rozmery a povrchová úprava. Následne sú dôkladne vyčistené.

Kľúč  Charakteristiky  vydržať  the  Spracovanie:

• Trvalý  Farba:  The  farba  is pôvodné  smykové  bude  nie  vyblednúť  pod  ťahové  teplotám  alebo  UV  vystavenie.
• Vysokoteplotné  Stabilita:  Obarvené  kvarts  trubky  uchovať  the  výborne  tepelné  vlastnosti  vydržať  čistá  kremeň.
• Závislé od prímese  Vlastnosti:  Niektoré  barvivá  (napr.,  titan/železo  pre  hnedá)  úmyselne  pridať  funkčnosť  ako  UV  absorpce.

Toto  proces  výsledky  v  odolný,  vysokovýkonnostné  obarvené  kvarts  trubky  použité  osvetlenie  (napr.,  halogen  svietidiel,  UV  lampy),  laboratórium  zariadenie,  polovodič  nástroje,  smykové  dekoratívne  aplikácie.

Výhoda

Farbené kremeňové rúrky dedia základné výhody čistého fúzovaného kremičitanu, pričom ich integrované farbivá pridávajú špecializované funkcie. Ich hlavné výhody zahŕňajú:

• Selektívne prenášanie/filtrácia svetla: Toto je základná výhoda. Rôzne farby pohlcujú a prenášajú špecifické vlnové dĺžky svetla.

• Príklad: Ambróvobrunátne trubice blokujú ultrafialové (UV) a krátkovlnné modré svetlo, pričom prenášajú viditeľné svetlo. Hlboko fialové trubice typu „Wood's glass“ prenášajú dlhovlnné UV-A, ale blokujú viditeľné svetlo.

• Zvýšená odolnosť a stabilita: Farba nie je povrchovým náterom, ale je spojená do kremeňovej mriežky. To znamená:

• Nevyblednutie: Odolné voči vyblednutiu spôsobenému intenzívnym UV žiarením, viditeľným svetlom alebo teplom.
• Odolnosť proti poškrabaniu: Farbu nie je možné odstrániť škrabaním.
• Chemická inertnosť: Zachováva vynikajúcu odolnosť voči väčšine kyselín a rozpúšťadiel.

• Vysoký tepelný výkon: Rovnako ako pri čistých kremeňových trubičkách aj farebné trubice vykazujú:

• Extrémnu odolnosť voči teplu: Odolnosť voči teplotám až do 1000-1100 °C.
• Nízka tepelná rozťažnosť: Vynikajúca odolnosť voči tepelnému šoku.
• Vysoká čistota: Zabraňuje kontaminácii pri citlivých procesoch.

• Vizuálna indikácia a bezpečnosť: Farba umožňuje okamžitú vizuálnu identifikáciu typu zdroja svetla, vlnovej dĺžky alebo procesu, čím zvyšuje bezpečnosť a prevádzkovú prehľadnosť.

Hlavné aplikácie

Na základe svojich funkčných výhod sú farebné kremenné trubice kritické v niekoľkých priemyselných odvetviach:

• OSVETLENIE

• Halogénové a žiarovkové lampy: Ambrné alebo červené trubice sa používajú v tepelných lampách, na lov hmyzu a ako bezpečnostné osvetlenie v tmavniach.
• UV lampy:

• Čierna modrá lampa (BLB): Hlboké fialové trubice používané v zábave, pri kontrole fluorescence a detekcii falzifikátov.
• Germicídne: Špeciálne zloženie umožňujúce optimálny prenos UV-C (254 nm) na účely dezinfekcie.

• Špeciálne signalizačné a dekoratívne osvetlenie: Farebné filtre pre vysokoteplotné svietidlá.

• Výroba polovodičov a fotovoltických článkov

• Difúzne a oxidačné peci: Používané ako procesné trubice. Farba niekedy môže označovať typ trubice alebo dopovanie.
• UV vytvrdzovanie a fotolitografia: Trubice prenášajúce špecifické UV vlnové dĺžky na vytvrdzovanie polymérov alebo expozíciu fotorezistov.

• Laboratórne a vedecké vybavenie

• UV-Vis spektroskopia: Ako vzorkové kality alebo filtre.
• Fotochemické reaktory: Trubice, ktoré umožňujú špecifické aktinické vlnové dĺžky na spúšťanie chemických reakcií.
• Environmentálne komory: Ako pozeradlá so špecifickým spektrálnym filtrovaním.

• Priemyselné a lekárske procesy

• Úprava vody a vzduchu: Trubice priepustné pre UV žiarenie v systémoch dezinfekcie.
• Lekárske prístroje: Používané v lampách fototerapie na liečbu žltačky (modré svetlo) alebo kožných ochorení (UV svetlo).
• Spracovanie potravín a nápojov: Pre UV ošetrenie alebo inšpekčné systémy.

• Dekoratívne a architektonické použitie

• Vysokotriedne osvetľovacie zariadenia: Pre trvalé, tepelne odolné farebné prvky.
• Inštalácie: Využitie odolnosti a svietivých vlastností materiálu.

Technické špecifikácie