Đĩa Petri thạch anh trong suốt tùy chỉnh chịu nhiệt

Quy trình sản xuất và quy trình làm việc của đĩa Petri thạch anh trong suốt

Phương pháp này bao gồm định hình nhiệt lần thứ hai một ống thạch anh đã được chế tạo sẵn thành dạng chén nung bằng áp suất khí và khuôn.

Giai đoạn 1: Giai đoạn chuẩn bị

1. Chuẩn bị nguyên liệu thô
· Vật liệu: Ống thạch anh trong suốt độ tinh khiết cao, không khuyết tật. Ống này thường được sản xuất thông qua quá trình nóng chảy điện hoặc bằng ngọn lửa, và chất lượng của nó quyết định hiệu suất của chén nung thành phẩm.
· Chuẩn bị khuôn: Sử dụng khuôn hợp kim chịu lửa hoặc graphite có độ chính xác cao, chịu nhiệt tốt. Khoang khuôn sẽ định hình hình dạng bên ngoài của chén nung (ví dụ: hình cầu, hình trụ, hình dạng tùy chỉnh).


2. Xử lý sơ bộ ống thạch anh
· Cắt: Ống thạch anh được cắt thành độ dài yêu cầu.
· Làm sạch: Ống được làm sạch độ tinh khiết cao (ví dụ: bằng nước siêu tinh khiết, ăn mòn axit, làm sạch siêu âm) để loại bỏ mọi chất nhiễm bẩn trên thành trong và thành ngoài.
· Bịt kín một đầu: Một đầu của ống được đun nóng bằng ngọn đuốc hydro-oxy cho đến khi nóng chảy và dính liền lại, tạo thành một mái vòm hình bán cầu nhẵn, sẽ trở thành đáy của chén nung.

Giai đoạn 2: Giai đoạn Đúc nhiệt - Quá trình cốt lõi

Đây là bước quan trọng nhất, được thực hiện trên máy tiện thổi thủy tinh chuyên dụng hoặc máy tạo hình tự động.

1. Đun nóng và làm mềm
· Ống thạch anh đã qua xử lý trước (đầu đã bịt kín đi trước) được lắp lên máy tiện và đặt vào khuôn đã được đun nóng sẵn.
· Khu vực mục tiêu (thân tương lai của chén nung) được quay và đun nóng đều bằng ngọn lửa hydro-oxy hoặc ngọn đuốc plasma. Việc quay là yếu tố then chốt để đảm bảo nhiệt độ phân bố đồng đều.
· Thạch anh được đun nóng đến điểm mềm hóa (khoảng 1650-1800°C), lúc này vật liệu trở nên dẻo nhưng chưa nóng chảy hoàn toàn.

2. Tạo áp suất khí và định hình
· Trong khi thạch anh ở trạng thái mềm, khí trơ độ tinh khiết cao (ví dụ: Nitơ, Argon) được đưa vào trong ống thông qua đầu hở, với áp suất được kiểm soát chính xác.
· Áp suất khí bên trong làm thành thạch anh mềm giãn nở đều ra ngoài cho đến khi khớp hoàn toàn với hình dạng bề mặt bên trong của khuôn.
· Khuôn xác định hình dạng bên ngoài cuối cùng, trong khi áp suất khí đảm bảo độ chính xác về kích thước và bề mặt nhẵn mịn.

3. Ủ nhiệt và Làm nguội
· Sau khi tạo hình, đĩa Petri bằng thạch anh được ủ nhiệt ngay lập tức trong khi vẫn còn ở trong hoặc gần khuôn. Một ngọn lửa rộng và dịu được sử dụng để giải phóng các ứng suất nhiệt sinh ra do gia nhiệt và làm nguội nhanh.
· Đĩa Petri bằng thạch anh đã tạo hình sau đó được làm nguội trong điều kiện kiểm soát đến nhiệt độ phòng trước khi được lấy ra khỏi khuôn.

Giai đoạn 3: Xử lý sau và Hoàn thiện

1. Cắt và Tạo miệng hở
· Đầu hở của đĩa Petri bằng thạch anh đã tạo hình được cắt đến đúng chiều cao và độ vuông vức theo yêu cầu bằng lưỡi cưa kim cương hoặc máy cắt laser.
· Cạnh cắt sắc được làm mịn bằng lửa hoặc mài cơ học để tạo thành bề mặt trơn, bo tròn nhằm ngăn ngừa hiện tượng vỡ vụn và tập trung ứng suất.

2. Làm Sạch và Kiểm Tra Cường Độ Cao
· Làm sạch: Đĩa Petri thạch anh trải qua quy trình làm sạch độ tinh khiết cao nhiều bước (làm sạch bằng axit, làm sạch siêu âm, tráng bằng nước siêu tinh khiết) để loại bỏ mọi chất nhiễm bẩn từ quá trình gia công.
· Kiểm tra:
· Kiểm tra kích thước: Xác minh đường kính, chiều cao và độ dày thành.
· Kiểm tra bằng mắt: Quan sát các bọt khí, vết xước, vết lõm hoặc bất kỳ dị thường nào trên bề mặt trong và ngoài dưới ánh sáng được kiểm soát.

Giai đoạn 4: Xử Lý Cao Cấp Đặc Biệt - Làm Mịn Bề Mặt Trong Bằng Lửa

Đối với các thố cao cấp dùng trong ứng dụng bán dẫn hoặc quang điện cao cấp, một bước bổ sung quan trọng được thực hiện:
· Làm Mịn Bề Mặt Trong Bằng Lửa
· Mục đích: Tạo ra một lớp trong suốt hoàn hảo, đặc chắc, nhẵn mịn như gương trên bề mặt trong của đĩa Petri thạch anh.
· Phương pháp: Đĩa Petri thạch anh được xoay trong khi ngọn lửa hydro-oxy hoặc mỏ hàn plasma được đưa vào và quét qua toàn bộ bề mặt bên trong.
· Tác dụng:
· Bít kín các lỗ li ti: Đĩa Petri thạch anh trong suốt loại bỏ các vết nứt vi mô và các lỗ nhỏ li ti.
· Giảm độ nhám: Đĩa Petri thạch anh trong suốt tạo ra bề mặt trơn láng ở cấp độ nguyên tử, ngăn ngừa sự bám dính vật liệu và thuận tiện cho việc làm sạch dễ dàng.
· Tăng cường khả năng chống mất thủy tinh hóa: Cải thiện đáng kể khả năng chống kết tinh của đĩa Petri thạch anh trong suốt ở nhiệt độ cao, từ đó kéo dài tuổi thọ sử dụng của bình phản ứng.

Sơ đồ quy trình tổng hợp của đĩa Petri thạch anh trong suốt:
Ống thạch anh độ tinh khiết cao → Cắt → Làm sạch → Hàn kín một đầu → Gá lắp vào khuôn → Nung nóng và làm mềm bằng cách quay → Tạo hình bằng áp lực khí → Ủ nhiệt → Tháo khuôn → Cắt/Mở → Mài bóng mép → (Mài bóng ngọn lửa bề mặt trong) → Làm sạch cường độ cao → Kiểm tra cuối cùng → Đóng gói sạch

Ưu điểm của đĩa Petri thạch anh trong suốt:
· Độ tinh khiết cao: Đĩa Petri thạch anh trong suốt sử dụng ống thạch anh độ tinh khiết cao, giảm thiểu nhiễm bẩn.
· Độ chính xác cao: Đúc khuôn đĩa Petri thạch anh trong suốt đảm bảo độ nhất quán về kích thước tuyệt vời.
· Linh hoạt về hình dạng: Có khả năng sản xuất các hình học phức tạp và theo thiết kế riêng.
· Chất lượng bề mặt vượt trội: Mài bóng bằng lửa đĩa Petri thạch anh trong suốt đạt được lớp hoàn thiện bề mặt bên trong tuyệt hảo.

Ứng dụng chính:
· Ngành công nghiệp bán dẫn: Dùng cho quá trình khuếch tán nhiệt độ cao, oxy hóa và epitaxy.
· Phòng thí nghiệm & Nghiên cứu phát triển: Dùng cho tổng hợp vật liệu, nuôi tinh thể và các phản ứng hóa học ở nhiệt độ cao.
· Nghiên cứu và phát triển quang điện: Dùng cho thí nghiệm tăng trưởng và xử lý silicon.
· Quang điện tử: Dùng để thiêu kết phosphor, tinh thể laser và các vật liệu đặc chủng khác.

  
Thông số kỹ thuật