Ống thạch anh màu độ tinh khiết cao cho ngành bán dẫn

Quy trình sản xuất ống thạch anh màu

Ống thạch anh màu chủ yếu được làm từ silica nóng chảy độ tinh khiết cao (SiO 2 ) và có màu nhờ việc bổ sung các tạp chất oxit kim loại cụ thể trong quá trình sản xuất. Màu sắc không phải là lớp phủ bề mặt mà được tích hợp xuyên suốt vật liệu. Dưới đây là các quy trình chính:

• Chuẩn bị nguyên liệu thô

Vật liệu nền là các tinh thể thạch anh tự nhiên độ tinh khiết cao hoặc silicon tetrachloride tổng hợp (SiCl 4 ). Các chất tạo màu oxit kim loại mong muốn được chuẩn bị dưới dạng bột với độ chính xác cao.

Các tạp chất phổ biến bao gồm:

• Oxit Cobalt (Co 3 O 4 ): Dành cho ống màu xanh.
• Oxit Crom (Cr 2 O 3 ): Dành cho ống màu xanh lá.
• Oxit Mangan (Mn 2 O 3 ): Dành cho các ống màu tím/amethyst.
• Oxit Titan (TiO 2 ) & Oxit Sắt (Fe 2 O 3 ): Thường được sử dụng kết hợp để tạo ra các ống màu đồng/hổ phách (đồng thời cũng có khả năng chặn tia UV).
• Vàng (Au) hoặc Selen (Se): Dành cho các sắc đỏ/hồng.

• Pha tạp và Đồng nhất

Lượng bột chất tạo màu chính xác được trộn đều với nguyên liệu thô thạch anh đã nghiền nhỏ. Bước này rất quan trọng để đảm bảo sự phân bố màu sắc đồng đều. Trong một số quy trình, đặc biệt là đối với thạch anh tổng hợp, các chất pha tạp có thể được đưa vào dạng khí trong quá trình lắng đọng hơi hóa học.

• Nung chảy và Tạo hình

Hỗn hợp thạch anh đã pha tạp được đưa vào lò nung nhiệt độ cao. Có hai phương pháp nóng chảy chính:

• Nung chảy hồ quang điện: Được sử dụng cho tinh thể thạch anh tự nhiên. Hỗn hợp được nung chảy trong một chén nung bằng carbon ở nhiệt độ vượt quá 2000 °C.
• Lắng đọng hơi hóa học (CVD): Được sử dụng cho thạch anh tổng hợp. Các hợp chất dạng khí (như SiCl 4 và o 2 ) cùng với các chất tạo màu dạng hơi được đưa vào một lò phản ứng nhiệt độ cao, nơi chúng kết hợp và lắng đọng từng lớp lên một trục quay để tạo thành ống.

Trong hoặc sau quá trình nung chảy, thạch anh nhớt được định hình thành ống bằng các quy trình như đúc ly tâm (quay khuôn để tạo ống rỗng) hoặc kéo (kéo thạch anh nóng chảy qua một trục).

• Lấy nước

Các ống đã tạo hình được làm nguội chậm trong lò ủ kiểm soát nhiệt độ. Quá trình này làm giảm ứng suất nhiệt nội tại, ngăn ngừa nứt vỡ và ổn định các tâm màu được tạo ra bởi các tạp chất pha.

• Hoàn thiện

Sau khi ủ, các ống được cắt theo chiều dài yêu cầu, và hai đầu có thể được mài bóng bằng ngọn lửa hoặc mài để đạt được dung sai kích thước và độ hoàn thiện bề mặt cần thiết. Sau đó, chúng được làm sạch kỹ lưỡng.

Chìa khóa  Đặc điểm  của  the  Quy trình:

• Vĩnh viễn  Màu sắc:  The  màu sắc  is độ bền vốn có  và  sẽ  không  mờ dần  dưới  cao  nhiệt độ  hoặc  U  phơi bày.
• Môi trường nhiệt độ cao  Ổn định:  Màu  đá Thạch Anh  ống  lưu giữ  the  xuất sắc  nhiệt  của cải  của  thuần khiết  thạch anh.
• Phụ thuộc vào tạp chất pha  TÍNH CHẤT:  Một số  chất Tạo Màu  (ví dụ,  titan/sắt  cho  hổ phách)  cố ý  thêm  chức năng  như  U  hút ẩm.

Điều này  quy trình  kết quả  tRONG  bền,  hiệu suất cao  màu  đá Thạch Anh  ống  đã sử dụng  chiếu sáng  (ví dụ,  halogen  đèn chiếu  U  đèn),  phòng thí nghiệm  thiết bị,  máy bán dẫn  công cụ,  và  trang trí  ứng dụng.

Ưu Thế

Ống thạch anh màu kế thừa những lợi ích cơ bản của thạch anh tinh khiết trong khi bổ sung chức năng chuyên biệt thông qua các chất tạo màu tích hợp. Những ưu điểm chính bao gồm:

• Truyền/Lọc ánh sáng chọn lọc: Đây là lợi thế cốt lõi. Các màu khác nhau hấp thụ và truyền các bước sóng ánh sáng cụ thể.

• Ví dụ: Ống màu hổ phách/nâu chặn tia cực tím (UV) và ánh sáng xanh bước sóng ngắn, trong khi vẫn truyền ánh sáng nhìn thấy được. Ống "kính Wood" màu tím đậm truyền tia UV-A bước sóng dài nhưng chặn ánh sáng nhìn thấy.

• Độ bền & ổn định vượt trội: Màu sắc không phải là lớp phủ bề mặt mà được nung chảy vào ma trận thạch anh. Điều này làm cho nó:

• Không phai màu: Chống phai do tác động của tia UV mạnh, ánh sáng nhìn thấy hoặc nhiệt.
• Chống trầy xước: Màu sắc không thể bị trầy xước.
• Trơ về mặt hóa học: Duy trì khả năng chống chịu hóa chất tuyệt vời trước hầu hết các axit và dung môi.

• Hiệu suất Nhiệt Cao: Giống như thạch anh trong suốt, các ống màu thể hiện:

• Chịu Nhiệt Cực Cao: Chịu được nhiệt độ lên tới 1000-1100 °C.
• Giãn Nở Nhiệt Thấp: Khả năng chịu sốc nhiệt tuyệt vời.
• Độ Tinh Khiết Cao: Ngăn ngừa nhiễm bẩn trong các quá trình nhạy cảm.

• Chỉ Báo Hình Ảnh & An Toàn: Màu sắc cung cấp nhận diện trực quan ngay lập tức về loại nguồn sáng, bước sóng hoặc quá trình, tăng cường độ an toàn và sự rõ ràng trong vận hành.

Ứng dụng chính

Dựa trên những lợi thế chức năng của chúng, các ống thạch anh màu rất quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp:

• Chiếu sáng

• Đèn Halogen & Đèn Sợi Đốt: Các ống màu hổ phách hoặc đỏ được dùng trong đèn sưởi, bẫy côn trùng và đèn an toàn trong buồng tối.
• Đèn UV:

• Ánh sáng Xanh Đen (BLB): Các ống màu tím đậm được dùng trong giải trí, kiểm tra huỳnh quang và phát hiện tiền giả.
• Khử trùng: Các công thức đặc biệt cho phép truyền dẫn tối ưu tia UV-C (254 nm) để khử trùng.

• Chiếu sáng Tín hiệu & Trang trí Đặc biệt: Dùng làm bộ lọc màu trong các thiết bị chịu nhiệt độ cao.

• Sản xuất Bán dẫn & Quang điện

• Lò khuếch tán & Oxy hóa: Được dùng làm ống công nghệ. Màu sắc đôi khi cho biết loại ống hoặc loại pha tạp.
• Ủ bằng tia UV & Quang khắc: Các ống truyền dẫn bước sóng UV cụ thể để đóng rắn polymer hoặc phơi sáng lớp keo ảnh.

• Thiết bị Phòng thí nghiệm & Khoa học

• Quang phổ UV-Vis: Dùng làm buồng mẫu hoặc bộ lọc.
• Phản ứng quang hóa: Các ống cho phép các bước sóng tác động cụ thể đi qua để thúc đẩy phản ứng hóa học.
• Buồng môi trường: Dùng làm cửa quan sát có khả năng lọc quang phổ cụ thể.

• Quy trình Công nghiệp & Y tế

• Lọc Nước & Không Khí: Ống truyền tia UV trong các hệ thống khử trùng.
• Thiết Bị Y Tế: Được sử dụng trong đèn chiếu sáng liệu pháp quang học để điều trị vàng da (ánh sáng xanh) hoặc các bệnh về da (ánh sáng UV).
• Chế Biến Thực Phẩm & Đồ Uống: Dùng trong xử lý bằng tia UV hoặc các hệ thống kiểm tra.

• Trang Trí & Kiến Trúc

• Thiết Bị Chiếu Sáng Cao Cấp: Dành cho các yếu tố màu sắc cố định, chịu nhiệt.
• Tác Phẩm Nghệ Thuật: Tận dụng độ bền và tính chất phát sáng của vật liệu.

Thông số kỹ thuật