ภาชนะทรงถ้วยทำจากแก้วควอตซ์แบบก้นแบนที่สามารถปรับแต่งได้และทนความร้อน

ภาชนะทรงถ้วยควอตซ์ซิลิกา:

ภาชนะทรงถ้วยควอตซ์แบบโปร่งใส (TQC) คือภาชนะที่ทำจากแก้วฟิวซ์ซิลิกา (SiO₂)  มีความบริสุทธิ์สูง (ความบริสุทธิ์ ≥99.99%) พร้อมคุณสมบัติในการส่งผ่านแสงได้ดีเยี่ยม (≥93% สำหรับแสงที่มองเห็น) โดยจัดจำแนกออกเป็นสามเกรดหลัก (QSG1, QSG2, QSG3) ตามปริมาณสิ่งเจือปนและตัวชี้วัดประสิทธิภาพ ตามที่ระบุไว้ในมาตรฐานอุตสาหกรรม

• ภาชนะทรงถ้วยควอตซ์ถูกใช้อย่างแพร่หลายในสาขาพลังงานแสงอาทิตย์ (PV) และเซมิคอนดักเตอร์
• สามารถรองรับกระบวนการดึงผลึกอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานภายใต้อุณหภูมิสูง ทั้งสำหรับลูกค้าด้านพลังงานแสงอาทิตย์และเซมิคอนดักเตอร์

เบ้าหลอมควอตซ์มีคุณสมบัติรวมที่วัสดุชนิดอื่นไม่มี โดยมีคุณสมบัติโดดเด่นในการทนต่อการสั่นสะเทือนจากความร้อน จุดเปลี่ยนรูปและจุดอ่อนตัวที่อุณหภูมิสูงมาก การนำความร้อนต่ำมาก และการสูญเสียพลังงานไดอิเล็กตริกต่ำมาก รวมทั้งมีความสามารถทางแสงในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลต (UV) ที่กว้างมาก

เบ้าหลอมควอตซ์แบบอาร์กใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

ผลิตจากควอตซ์ธรรมชาติผ่านกระบวนการหลอมและการบดละเอียด

มีความบริสุทธิ์สูง ทนความร้อนและทนต่อการกัดกร่อนได้ดี รวมทั้งมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำ

ไม่มีฟองอากาศ และควบคุมระดับสิ่งเจือปนให้อยู่ในระดับ PPM มีคุณสมบัติเด่น เช่น ทนความร้อนสูง ความเสถียรทางเคมีสูง ฉนวนไฟฟ้าสมบูรณ์แบบ และการส่งผ่านแสงที่ดีเยี่ยม เป็นต้น

คุณลักษณะและข้อดีหลัก

• ความบริสุทธิ์สูงพิเศษ: ปริมาณรวมของสิ่งเจือปนโลหะ (เช่น Na, K, Fe) ควบคุมให้ต่ำกว่า 10 ppm เพื่อให้มั่นใจว่าจะไม่เกิดการปนเปื้อนวัสดุที่หลอมละลายระหว่างกระบวนการที่ใช้อุณหภูมิสูง
• ทนความร้อนสุดขั้ว: จุดเริ่มอ่อนตัวอยู่ที่ 1730°C ทำให้สามารถใช้งานได้เป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูงสุดถึง 1100°C และสามารถใช้งานชั่วคราวที่อุณหภูมิสูงสุด 1450°C โดยไม่เกิดการเปลี่ยนรูป
• เสถียรภาพทางเคมีสุดยอด: ยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดฟอสฟอริกที่ร้อนจัด วัสดุชนิดนี้ไม่ทำปฏิกิริยากับกรด ส่วนใหญ่ ด่าง และโลหะหลอมเหลวเกือบทั้งหมด โดยมีค่าความต้านทานต่อกรดสูงกว่าเซรามิก 30 เท่า และสูงกว่าสแตนเลส 150 เท่า
• ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลันได้เยี่ยมยอด: มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงความร้อนต่ำมาก (5.5×10⁻⁷/K) จึงสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วจาก 1100°C ลงสู่อุณหภูมิห้องโดยไม่แตกร้าว
• ฉนวนไฟฟ้าและแสงผ่านได้ดีเยี่ยม: ค่าความต้านทานปริมาตรสูงกว่า 10¹⁶ Ω·cm ที่อุณหภูมิสูง และสามารถส่งผ่านรังสีอัลตราไวโอเลตได้ 80% และแสงที่มองเห็นได้ 93% จึงเหมาะสำหรับการประยุกต์ใช้งานด้านออปติกและการตรวจวัดที่อุณหภูมิสูง
• ฉนวนกันความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง: ค่าความต้านทานของกระจกควอตซ์เทียบเท่ากับกระจกทั่วไปถึง 10,000 เท่า จึงเป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าที่ดีมาก และมีสมรรถนะในการเป็นฉนวนที่ดีที่อุณหภูมิห้อง
• การส่งผ่านแสงได้ดี: มีความสามารถในการส่งผ่านแสงได้ดีในช่วงสเปกตรัมทั้งหมด ตั้งแต่รังสีอัลตราไวโอเลตจนถึงรังสีอินฟราเรด โดยอัตราการส่งผ่านแสงในช่วงแสงที่มองเห็นได้มีค่าไม่น้อยกว่า 93% และในช่วงสเปกตรัมอัลตราไวโอเลตมีอัตราการส่งผ่านไม่น้อยกว่า 80%

สาขาการใช้งานหลัก: การใช้งานหลักของภาชนะทรงกระบอกทำจากแก้วซิลิกา/ควอตซ์ใส:

การหลอมในเตาเผา การเผาหรือหลอมในห้องปฏิบัติการ เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า การให้ความร้อนในเตาแบบปิด (muffle furnace) อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ และอุตสาหกรรมแสง  โทรคมนาคม กลาโหม เคมี กลศาสตร์  ไฟฟ้า สิ่งแวดล้อม และสาขาอื่นๆ

• อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

ทำหน้าที่เป็นภาชนะหลักสำหรับการดึงซิลิคอนแบบโมโนคริสตัลไลน์ในกระบวนการซีโซฮ์รัลสกี (Czochralski process) โดยมีความต้องการทั่วโลกเกิน 10 ล้านชิ้นต่อปี ความบริสุทธิ์สูงพิเศษนี้ช่วยป้องกันไม่ให้สิ่งเจือปนเข้าไประหว่างการเติบโตของผลึกซิลิคอน ซึ่งส่งผลโดยตรงต่ออัตราการได้ผลิตภัณฑ์วงจรรวม (IC yield)

ใช้ในการหล่อแท่งซิลิคอนแบบโพลีคริสตัลไลน์สำหรับการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์แบบโฟโตโวลเทอิก โดยแต่ละภาชนะมีอายุการใช้งาน 50–80 ชั่วโมง สนับสนุนการผลิตแผ่นเวเฟอร์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูง

• ห้องปฏิบัติการและการวิเคราะห์ทางเคมี

นำมาใช้อย่างแพร่หลายในการทดลองทางเคมีที่อุณหภูมิสูง เช่น การย่อยตัวอย่าง การวิเคราะห์สารหลอมเหลว และการแยกธาตุกลุ่มเรียร์เอิร์ธให้บริสุทธิ์ เนื่องจากมีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนและไม่ก่อให้เกิดการปนเปื้อน ขนาดมาตรฐานประกอบด้วย 10 มล., 25 มล., 50 มล. และ 100 มล.

• อุตสาหกรรมออปติกและอิเล็กทรอนิกส์

ใช้ในกระบวนการหลอมแก้วออปติกความบริสุทธิ์สูงและผลึกเลเซอร์ โดยคุณสมบัติการส่งผ่านแสงที่ยอดเยี่ยมและความทนทานต่อความร้อนของวัสดุนี้ ช่วยรับประกันความสม่ำเสมอของคุณสมบัติทางออปติกของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ทำหน้าที่เป็นภาชนะทนอุณหภูมิสูงสำหรับอุปกรณ์การสะสมฟิล์มบางในกระบวนการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ โดยรักษาประสิทธิภาพที่เสถียรในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ

• โลหะวิทยาและการสังเคราะห์วัสดุ

ใช้สำหรับหลอมโลหะความบริสุทธิ์สูง (เช่น ไทเทเนียม ไซโคนิอัม) และเตรียมวัสดุเซรามิกขั้นสูง โดยป้องกันไม่ให้โลหะเกิดออกซิเดชันและปนเปื้อนระหว่างกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง

กระบวนการผลิต

การคัดเลือกวัตถุดิบ: ใช้แร่ควอตซ์ธรรมชาติความบริสุทธิ์สูง หรือผงซิลิกาสังเคราะห์ที่มีปริมาณ Fe₂O₃ ต่ำกว่า 0.001% เพื่อให้มั่นใจในความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์

การหลอมและการขึ้นรูป

• วิธีการหลอมด้วยไฟฟ้า: ใส่วัตถุดิบลงในแม่พิมพ์กราไฟต์ จากนั้นหลอมที่อุณหภูมิ 1800–2000°C ด้วยการปล่อยประจุอาร์คในสภาวะสุญญากาศหรือบรรยากาศป้องกัน และขึ้นรูปภาชนะครูซิเบิลโดยอาศัยแรงโน้มถ่วงและแรงตึงผิว
• วิธีการหลอมด้วยเปลวไฟ: หลอมผงควอตซ์ด้วยเปลวไฟไฮโดรเจน-ออกซิเจน แล้วขึ้นรูปให้ได้รูปร่างที่ต้องการโดยใช้แม่พิมพ์หมุน เหมาะสำหรับภาชนะครูซิเบิลขนาดเล็ก
• การประมวลผลหลังการผลิต: รวมถึงการระบายความร้อน การตัดแต่ง การขัดผนังด้านใน และการทำความสะอาด เพื่อควบคุมความหยาบของพื้นผิว (Ra < 0.2 ไมครอน) และรับประกันความแม่นยำของมิติภายในช่วง ±0.5 มม.

การตรวจสอบคุณภาพ: ดำเนินการตรวจสอบอย่างเข้มงวดสำหรับข้อบกพร่องจากฟองอากาศ (เส้นผ่านศูนย์กลาง < 0.5 มม. และจำนวน < 5 จุดต่อพื้นที่ 1 ตร.ซม.) เนื้อสิ่งสกปรก และความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน เพื่อให้สอดคล้องตามมาตรฐานสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค