Ergimiş kuvars diskin temel malzemesi amorf silika olup, piezoelektrik etkiye sahip değildir. Ancak mükemmel optik özellikleri (yüksek ışık geçirgenliği, geniş ışık iletim bandı), son derece düşük termal genleşme katsayısı, yüksek kimyasal kararlılık ve ısıya dayanımı sayesinde optik, yarı iletkenler, optik iletişim ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Şeffaf ergimiş kuvars diskin üretim sürecinin anahtarı, kum hammaddelerini yüksek sıcaklıklarda eriterek homojen bir cam gövde oluşturmak ve ardından sıcak şekillendirme ile soğuk işlemeyi içermektedir.
Birinci Aşama: Hammaddelerin hazırlanması ve eritilmesi
Bu süreç, malzemenin saflığını ve temel özelliklerini belirleyen tüm sürecin temelidir.
1. Birinci sınıf. Kuvars cam plaka ham madde seçimi ve işleme
- Ham maddeler: Yüksek saflıkta doğal kuvars kum veya sentetik silikon tozu kullanılır. Optik sınıf uygulamaları için son derece yüksek saflık gereklidir ve toplam metal kirlilik içeriğinin genellikle milyonda birkaç parçadan (ppm) daha az olması gerekir.
- İşleme: Ham maddelerin, metal iyonları ve toz gibi kirlilikleri çıkarmak için flotasyon, manyetik ayrım ve asit yıkama gibi fiziksel ve kimyasal yöntemlerle arındırılması gerekir.
2. Erime
- Amaç: Kristal kuvars kumunun (SiO) dönüştürülmesi 2 - 2 ) amorf erimiş kuvars camına dönüştürülür.
- Metotlar: Temel olarak iki tür vardır
-
Elektrikli erime yöntemi :
Vakum veya inert gaz (argon gibi) ile korunan bir elektrik fırında, 2000'den fazla sıcaklık °C, elektrotlar veya bir grafit ısıtıcısı tarafından üretilen bir yayla sağlanır.
Bu yöntem, aşırı düşük hidroksil (OH) oranında erimiş kuvars üretebilir. ⁻) içeriği, ultraviyole bandında uygulamalar için uygundur
Kuvars kum tozu, hidrojen-oksijen alevi veya oksijen-hidrojen alevi ile hedefe püskürtülür ve ardından kaplama yoluyla katman katman biriktirilir.
Bu yöntemle üretilen ergimiş kuvars genellikle nispeten yüksek OH içeriğine sahiptir, infrared bandı için uygundur ve büyük boyutlu ham parçaların üretiminde kullanılabilir.
3. Şekillendirme ve gerilim giderme
- Amaç: Ergimiş kuvars camını istenen ilk şekle (örneğin blok, çubuk, levha) dönüştürmek ve iç gerilmeleri ortadan kaldırmak.
- İşlem: Ergimiş kuvars cam sıvısı kalıba dökülür veya soğuma süreci kontrol edilerek belirli bir şekle sahip bir "ham parça" oluşturulur. Daha sonra ham parça tav fırınına gönderilir ve hassas bir şekilde kontrol edilen bir sıcaklık aralığından (örneğin 1100 °C'den 800'ün altına °C). Bu işlem, sonraki işlemler veya kullanım sırasında çatlama veya deformasyonu önlemek için iç termal gerilmeyi mümkün olduğu kadar azaltır ve homojen hale getirir.
Kuvars diskin avantajları:
- Olağanüstü Optik Özellikler:
- Yüksek Geçirgenlik: Kuvars disk, derin ultraviyole (UV) bölgesinden yakın kızılötesine (NIR) kadar geniş bir spektral aralıkta çok yüksek geçirgenlik sunar.
- Düşük floresans: Kuvars diskin doğası gereği düşük arka plan floresansı vardır ve bu da hassas optik ölçümler için kritik öneme sahiptir.
- Olağanüstü Termal Stabilite:
- Aşırı Düşük Termal Genleşme Katsayısı: Hızlı sıcaklık değişimleri altında termal şoka ve deformasyona karşı oldukça dirençlidir.
- Yüksek Yumuşama Noktası: Kuvars disk çok yüksek işletme sıcaklıklarına dayanabilir. Kuvars levha uzun süre 1100 dereceye dayanabilir ve kısa süreli çalışma sıcaklığı 1200 derecedir.
- Mükemmel Kimyasal Saflık ve Direnç:
- Pasivite: Çoğu asit, tuz ve metal tarafından oluşturulan korozyona karşı oldukça dayanıklıdır. Hidroflorik aside ek olarak, kuvars camı kimyasal işlem için neredeyse diğer asitlerle reaksiyona girmez ve asit direnci seramiğin 30 katı, paslanmaz çeliğin 150 katıdır.
-
Mükemmel elektrik yalıtım performansı :
Kuvars diskin direnç değeri sıradan camın 10.000 katına eşdeğerdir. Yüksek sıcaklıklarda bile iyi elektriksel özelliklerini koruyan mükemmel bir elektrik yalıtım malzemesidir.
- Yüksek Saflık: Kuvars disk, hassas işlemlerde kontaminasyonu önlemek amacıyla son derece düşük safsızlık seviyelerinde üretilebilir.
- Üstün Elektrik Yalıtımı: Kuvars disk yüksek dielektrik mukavemetine ve düşük dielektrik kaybına sahiptir.
- Yüksek Laser Hasar Eşik Değeri: Kuvars disk, yüksek güçlü lazer ışınlarına zarar görmeden dayanabilir ve bu da onu lazer uygulamaları için ideal hale getirir.
Ana Uygulama Alanları:
- Lensler, Pencereler ve Prizmalar: UV litografi ekipmanları, yüksek güçlü lazer sistemleri, teleskoplar ve spektroskopik cihazlarda kullanılır.
- Optik Fiberler: Telekomünikasyon ve veri iletiminde kullanılan yüksek saflıktaki optik fiberlerin temel malzemesidir.
- Wafır Taşıyıcıları ve İşlem Tüpleri: Saflığı ve termal stabilitesi nedeniyle silikon kristallerinin büyümesi ve çip üretimi için yüksek sıcaklıklı işlemlerde pota, difüzyon tüpleri ve wafır botları olarak kullanılır.
- Yüksek Şiddetli Deşarj (HID) Lambalar: Cıva, metal halojenür ve ksenon ark lambalarının zarf malzemesi olarak kullanılır çünkü yüksek sıcaklıklara ve UV radyasyona dayanabilir.
- Küvetler ve Laboratuvar Malzemeleri: Kimyasal inertlik ve termal şok direnci gerektiren uygulamalarda UV-Vis spektroskopi için kullanılır.
Şeffaf Kuvars diskin teknik verileri
EN
