หลอดควอตซ์สีบริสุทธิ์สำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

กระบวนการผลิตหลอดควอตซ์สี

หลอดควอตซ์สีส่วนใหญ่ทำจากซิลิกาฟิวส์บริสุทธิ์สูง (SiO 2 ) และได้รับสีจากการเติมสารเจือปนออกไซด์ของโลหะเฉพาะในระหว่างกระบวนการผลิต สีไม่ใช่การเคลือบผิว แต่ถูกผสมเข้าไปทั่วทั้งวัสดุ ต่อไปนี้คือขั้นตอนสำคัญ:

• การเตรียมวัตถุดิบ

วัสดุพื้นฐานคือผลึกควอตซ์ธรรมชาติบริสุทธิ์สูงหรือซิลิคอนเตตระคลอไรด์สังเคราะห์ (SiCl 4 ) เตรียมสารให้สีออกไซด์ของโลหะที่ต้องการในรูปผงอย่างแม่นยำ

สารเจือปนที่ใช้โดยทั่วไป ได้แก่:

• โคบอลต์ออกไซด์ (Co 3 O 4 ): สำหรับหลอดสีน้ำเงิน
• โครเมียมออกไซด์ (Cr 2 O 3 ): สำหรับหลอดสีเขียว
• แมงกานีสออกไซด์ (Mn 2 O 3 ) : สำหรับหลอดสีม่วง/สีแอมethyst
• ไทเทเนียมออกไซด์ (TiO 2 ) และเหล็กออกไซด์ (Fe 2 O 3 ) : มักใช้ร่วมกันสำหรับหลอดสีบรอนซ์/สีอำพัน (ซึ่งยังช่วยป้องกันรังสี UV ได้)
• ทองคำ (Au) หรือซีลีเนียม (Se) : สำหรับเฉดสีแดง/สีชมพู

• การเติมสารเจือปนและการทำให้สม่ำเสมอ

ผงสารให้สีที่ถูกต้องจะถูกผสมอย่างสม่ำเสมอกับวัตถุดิบควอตซ์ที่บดละเอียด ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการรับประกันการกระจายสีอย่างสม่ำเสมอ ในบางกระบวนการ โดยเฉพาะสำหรับควอตซ์สังเคราะห์ สารเจือปนสามารถนำเข้าในรูปแบบก๊าซระหว่างกระบวนการตกตะกอนจากไอทางเคมี

• การหลอมและการขึ้นรูป

ส่วนผสมของควอตซ์ที่เติมสารเจือปนจะถูกป้อนเข้าไปในเตาอุณหภูมิสูง ซึ่งมีสองวิธีการหลอมหลัก:

• การหลอมด้วยอาร์กไฟฟ้า: ใช้สำหรับผลึกควอตซ์ธรรมชาติ โดยส่วนผสมจะถูกละลายในเตาเผาคาร์บอนที่อุณหภูมิเกิน 2000 °C.
• การสะสมไอเคมี (CVD): ใช้สำหรับควอตซ์สังเคราะห์ สารประกอบในรูปแก๊ส (เช่น SiCl 4 และ o 2 ) พร้อมกับสารให้สีในรูปไอ จะถูกนำเข้าไปในปฏิกรณ์อุณหภูมิสูง ซึ่งจะเกิดการรวมตัวและสะสมทีละชั้นลงบนเพลากลางที่หมุน เพื่อสร้างเป็นหลอด

ระหว่างหรือหลังจากการหลอม ควอตซ์ที่อยู่ในสถานะหนืดจะถูกขึ้นรูปเป็นหลอดโดยกระบวนการต่างๆ เช่น การหล่อแบบเหวี่ยง (การหมุนแม่พิมพ์เพื่อสร้างหลอดกลวง) หรือการดึง (การดึงควอตซ์ที่หลอมแล้วผ่านเพลากลาง)

• การปรับปรุง

หลอดที่ขึ้นรูปแล้วจะถูกทำให้เย็นช้าๆ ในเตาอบแอนนีลแบบควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ ซึ่งจะช่วยลดความเครียดภายในจากความร้อน ป้องกันการแตกร้าว และทำให้ศูนย์สีที่เกิดจากสารโดปานต์มีความคงตัว

• การตกแต่ง

หลังจากกระบวนการแอนนีล หลอดจะถูกตัดให้ได้ความยาวที่ต้องการ และปลายอาจถูกขัดเงาด้วยเปลวไฟหรือเจียรเพื่อให้ได้ค่าความคลาดเคลื่อนทางมิติและผิวสัมผัสที่ต้องการ จากนั้นจะทำความสะอาดอย่างทั่วถึง

คีย์  ลักษณะเฉพาะ  ของ  the  กระบวนการ:

• ตลอดเวลา  สี:  The  สี  is ในตัว  และ  จะ  ไม่  จางลง  ภายใต้  แรงสูง  อุณหภูมิ  หรือ  Uv  การถูกเปิดเผย
• สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง  ความมั่นคง:  สี  ควอตซ์  หลอด  การเก็บรักษา  the  ยอดเยี่ยม  เทอร์มอล  คุณสมบัติ  ของ  บริสุทธิ์  ควอตซ์
• ขึ้นอยู่กับสารโดปานต์  คุณสมบัติ:  บาง  สีผสมอาหาร  (เช่น  ไทเทเนียม/เหล็ก  สำหรับ  สีชา  อย่างตั้งใจ  เพิ่ม  ฟังก์ชันการทำงาน  ชอบ  Uv  การดูดซึม.

นี้  กระบวนการ  ผลลัพธ์  ใน  ทนทาน,  ความสามารถสูง  สี  ควอตซ์  หลอด  ใช้งาน  การส่องสว่าง  (เช่น  ฮาโลเจน  โคมไฟ  Uv  โคมไฟ),  ห้องปฏิบัติการ  อุปกรณ์,  หม้อลม  เครื่องมือ,  และ  เครื่องประดับ  การใช้งาน

ข้อได้เปรียบ

หลอดควอตซ์สีสันต่างๆ สืบทอดคุณสมบัติพื้นฐานของซิลิกาบริสุทธิ์ พร้อมเพิ่มฟังก์ชันพิเศษผ่านสารให้สีที่ผสมอยู่ภายใน โดยข้อได้เปรียบหลัก ได้แก่:

• การส่งผ่าน/กรองแสงแบบเลือกสรร: นี่คือข้อดีหลัก โดยสีต่างๆ จะดูดซับและส่งผ่านความยาวคลื่นของแสงในช่วงเฉพาะ

• ตัวอย่าง: หลอดสีชา/สีน้ำตาลจะป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) และแสงสีน้ำเงินช่วงคลื่นสั้น แต่ยังคงส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้ หลอด "วูดส์กลาส" (Wood's glass) สีม่วงเข้มจะส่งผ่านรังสี UV-A ช่วงคลื่นยาว แต่ป้องกันแสงที่มองเห็นได้

• ความทนทานและความเสถียรที่ดีขึ้น: สีไม่ใช่การเคลือบผิว แต่ถูกผสมผสานเข้าไปในโครงสร้างควอตซ์โดยตรง ทำให้:

• ไม่จางหาย: ทนต่อการจางจากแสง UV เข้มข้น แสงที่มองเห็นได้ หรือความร้อน
• ทนต่อการขีดข่วน: สีไม่สามารถถูกขูดออกได้
• เฉื่อยต่อสารเคมี: รักษาระดับความต้านทานต่อกรดและตัวทำละลายส่วนใหญ่ได้อย่างยอดเยี่ยม

• ประสิทธิภาพความร้อนสูง: เช่นเดียวกับหลอดควอตซ์ใส หลอดสีก็แสดงคุณสมบัติด้านความร้อนที่ดีเยี่ยม

• ทนต่อความร้อนสูงเป็นพิเศษ: สามารถทนอุณหภูมิได้สูงถึง 1000-1100 °C.
• การขยายตัวจากความร้อนต่ำ: มีความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้อย่างยอดเยี่ยม
• ความบริสุทธิ์สูง: ป้องกันการปนเปื้อนในกระบวนการที่ต้องการความละเอียดอ่อน

• แสดงสัญญาณและการปลอดภัย: สีช่วยให้ระบุประเภทของแหล่งกำเนิดแสง ความยาวคลื่น หรือกระบวนการได้ทันที เพิ่มความปลอดภัยและความชัดเจนในการดำเนินงาน

การใช้งานหลัก

จากการได้เปรียบเชิงหน้าที่ หลอดควอตซ์สีจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในหลายอุตสาหกรรม:

• แสงสว่าง

• หลอดฮาโลเจนและหลอดไส้: หลอดสีชาหรือสีแดงใช้ในหลอดให้ความร้อน เครื่องดักแมลง และไฟส่องสว่างสำหรับห้องมืด
• หลอดยูวี:

• แบล็คลายท์บลู (BLB): หลอดสีม่วงเข้มที่ใช้ในงานบันเทิง การตรวจสอบเรืองแสง และการตรวจธนบัตรปลอม
• ฆ่าเชื้อโรค: สูตรพิเศษที่ช่วยให้การส่งผ่านรังสียูวี-ซี (254 นาโนเมตร) ได้อย่างเหมาะสมเพื่อการฆ่าเชื้อ

• สัญญาณพิเศษและการให้แสงตกแต่ง: สำหรับตัวกรองสีในโคมไฟที่ใช้งานในอุณหภูมิสูง

• การผลิตเซมิคอนดักเตอร์และโฟโตโวลเทอิก

• เตาดิฟฟิวชันและออกซิเดชัน: ใช้เป็นท่อกระบวนการ สีบางครั้งสามารถบ่งบอกประเภทของท่อหรือการโดปป์ได้
• การอบแข็งด้วยรังสี UV และโฟโตลิโธกราฟี: ท่อที่ส่งผ่านความยาวคลื่น UV เฉพาะเพื่อใช้ในการอบโพลิเมอร์หรือเปิดผิวเรซินไวต่อแสง

• อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการและทางวิทยาศาสตร์

• สเปกโตรสโกปี UV-Vis: ใช้เป็นเซลล์ตัวอย่างหรือตัวกรอง
• ปฏิกรณ์โฟโตเคมี: ท่อที่อนุญาตให้ความยาวคลื่นแอคตินิกเฉพาะผ่านเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาเคมี
• ห้องควบคุมสิ่งแวดล้อม: ใช้เป็นช่องมองภาพที่มีการกรองสเปกตรัมเฉพาะ

• กระบวนการอุตสาหกรรมและทางการแพทย์

• การบำบัดน้ำและอากาศ: ท่อที่ส่งผ่านรังสี UV ใช้ในระบบฆ่าเชื้อ
• อุปกรณ์ทางการแพทย์: ใช้ในหลอดไฟบำบัดด้วยแสงเพื่อรักษาอาการตัวเหลือง (แสงสีฟ้า) หรือภาวะผิวหนัง (แสง UV)
• การแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม: สำหรับระบบบำบัดหรือตรวจสอบด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต

• ตกแต่งและสถาปัตยกรรม

• โคมไฟระดับพรีเมียม: สำหรับองค์ประกอบสีที่คงทนและทนความร้อน
• งานติดตั้งศิลปะ: ใช้คุณสมบัติความทนทานและการเรืองแสงของวัสดุ

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค