Fused Quartz Glass: Egenskaber, applikationer og købsvejledning | Nantong Xiangyang

Et pumpelaservindue i en fotonik-enhed er netop svigtet efter 200.000 termiske cyklusser. Fejlrapporten peger på natriummigrering og devitrifikation i borosilikatvinduet. Dette er et tilbagevendende problem, når almindeligt glas bruges i optiske systemer med dyb UV eller høj temperatur. Smeltet kvartsglas fejler ikke på den måde. Det er i det væsentlige rent silica (SiO2) i amorf form, og dets kontinuerlige silica-netværk giver det en termisk udvidelseskoefficient, der er omtrent seks gange lavere end borosilikatglas. Det transmitterer lys fra det dybe ultraviolette lys gennem det mellem-infrarøde, og det modstår kemiske angreb, der nedbryder standardglas. Det er grunden til, at halvlederbehandling, fotolitografi, spektroskopi og højtemperaturobservationssystemer specificerer smeltet kvartsglas som standardløsningen. Denne vejledning forklarer, hvad smeltet kvartsglas er, hvordan det kan sammenlignes med andre glasfamilier, og hvad du bør tjekke, før du specificerer det til dit system.

Hvad er smeltet kvartsglas?

Fused quartzglas er et ikke-krystallinsk glas lavet af næsten ren siliciumdioxid. I et standard floatglas bryder netværksmodifikatorer som natrium, kalium og calcium silicanetværket op og skaber svagere bindingsstrukturer. I smeltet kvartsglas forbliver netværket en kontinuerlig SiO2-ramme. Denne ramme er den fysiske årsag bag materialets høje blødgøringspunkt, lave termiske ekspansion, dybe UV-transmission og kemikalieresistens.

Produktionsvejen påvirker også de endelige egenskaber. Sammensmeltet kvarts starter normalt fra naturligt kvartskrystal, som knuses og smeltes ved omkring 2000 °C. Sammensmeltet silica starter fra en syntetisk precursor såsom siliciumtetrachlorid, som hydrolyseres i en flamme eller plasma. Begge produkter er amorf SiO2, men syntetisk smeltet silica har højere renhed og mere kontrolleret hydroxylindhold. Til mange optiske vindues-, substrat- og filterapplikationer leverer smeltet kvartsglas fra en erfaren processor den nødvendige transmission og termiske stabilitet til en lavere pris end syntetisk smeltet silica.

Hos Nantong Xiangyang Optical Element Co., Ltd. er farveløst optisk kvartsglas et af de farveløse optiske glasprodukter, vi behandler og leverer. Den er tilgængelig i ark-, plade- og formede formater til optiske filtre, vinduer, prismer og underlag.

Farveløst optisk kvartsglas til højtemperaturoptiske systemer Dette smeltede kvartsglas tilbyder fremragende gennemsigtighed, lav kromatisk aberration og høj transmittans, velegnet til præcisionsinstrumenter, lasersystemer og optiske linser, der kræver termisk stabilitet. Se produkt →

Sammensmeltet kvarts vs. Sammensmeltet silica vs. Standard Glass

En sammenligningstabel er den hurtigste måde at placere smeltet kvartsglas i den rigtige kategori. De vigtigste variabler er renhed, UV-transmission, termisk stabilitet, kemisk holdbarhed og relative omkostninger.

Den praktiske takeaway er, at borosilikatglas forbliver nyttigt til laboratorieglas og almindelige vinduer, og soda-kalkglas er fint til hverdagsglas. Men hvis dit system har brug for fungerende transmission ned til 185 nm eller kontinuerlig drift over 450 °C, er ingen af ​​materialerne tilstrækkelige. Smeltet kvartsglas, der går i spænd med acceptable omkostninger og dokumenteret optisk ydeevne.

Nøgleegenskaber for smeltet kvartsglas

Optiske ingeniører tjekker først to egenskaber: termisk ekspansion og spektral transmission. Søjlediagrammet nedenfor viser, hvordan termisk udvidelseskoefficient (CTE) for smeltet kvartsglas sammenlignes med almindelige alternativer.

Smelt kvartsglas har en CTE på cirka 0,55 × 10 ^-6 /K. Det er omkring seks gange lavere end borosilikatglas og seksten gange lavere end soda-kalkglas. Rent praktisk ændrer et 100 mm smeltet kvartsvindue dimension med omkring 0,005 mm, når det opvarmes 100 K, mens et sodakalkvindue vokser med næsten 0,09 mm. Når komponenter skal holde på linje under kontinuerlig opvarmning, afgør denne forskel, om systemet forbliver i tolerance.

Den næste ydelsesfaktor er spektral transmission. Skemaet nedenfor sammenligner transmissionskurver for smeltet kvarts, borosilikat og soda-kalkglas over 200-2000 nm-området.

Det samme materiale giver også kontinuerlig transmission fra 185 nm til det mellem-infrarøde med ubetydelig absorption i området 200-2000 nm. På grund af denne bredbåndsgennemsigtighed bruger spektroskopi, lasersystemer og fotolitografi smeltet kvarts som vindue, prisme og substratmateriale. I et oxiderende miljø kan den køre kontinuerligt ved 1100 °C, og korte ture til 1300 °C er mulige med passende støtte.

Hvordan fremstilles smeltet kvartsglas?

Produktionsvejen opdeles i naturlig kvartssmeltning og syntetisk aflejring. For smeltet kvarts starter processen med renset naturlig kvartskrystal, knust til kontrolleret størrelse og derefter smeltet i en kontinuerlig ovn ved omkring 2000 °C. Smelten strømmer fra en platin- eller keramisk dyse og afkøles langsomt for at forhindre afglasning. Den isometriske struktur nedenfor illustrerer den pladeform, som de fleste optiske komponenter bruger.

Efter smeltning og langsom afkøling gennemgår glasset skæring, grovslibning og finpolering. For optiske komponenter når den endelige overfladekvalitet sædvanligvis 40/20 scratch-dig eller bedre, med fladhed kontrolleret til en brøkdel af en bølgelængde. Inspektion dækker dobbeltbrydning, bobleindhold og transmission ved de bølgelængder, hvor kunden vil køre komponenten.

I den syntetiske vej hydrolyseres siliciumtetrachlorid i en højtemperaturflamme eller plasma for at afsætte SiO2 direkte. Den resulterende smeltede silica har lavere metallisk urenhed og kan konstrueres til specifikt OH-indhold, hvilket betyder noget, når applikationen har brug for høj transmission nær 2,7 µm. Imidlertid er behandlingsomkostningerne betydeligt højere end for smeltet kvarts, så valget afhænger af det nødvendige spektralbånd og budget.

Hvor bruges smeltet kvartsglas?

Smeltet kvartsglas bevæger sig fra råmateriale til højværdi slutprodukter i flere teknologisektorer.

• Halvlederbehandling: kvartsvinduer, udsigtsåbninger og ovnkomponenter håndterer gentagne termiske cyklusser og ætsende gasser.
• UV-fotolitografi: maskesubstrater og linsevinduer kræver dyb UV-transmission med minimal absorption.
• Spektroskopi: kuvetter og prøveceller har brug for bred spektral gennemsigtighed for præcise analytiske resultater.
• Lasersystemer: strålesplittere og beskyttende vinduer bruger materialet som et pålideligt optisk medium.
• Højtemperaturskueglas: Ovnsobservationsporte har brug for modstand mod termisk stød og oxidativt angreb.
• Præcisionsoptik: Prismer, spejle og filtersubstrater drager fordel af lav termisk forvrængning og ensartet brydningsindeks.

For virksomheder, der har brug for smeltet kvartsglas til disse applikationer, er det mere vigtigt at vælge en processor med ægte optisk erfaring end at sammenligne basispriser. Vores produktionsanlæg hos Nantong Xiangyang behandler farveløst optisk kvartsglas og andre farveløse optiske glastyper til kundetegninger til både indenlandske og eksportkunder.

Sådan vælger du kvalitetssmeltet kvartsglas

En kort indkøbstjekliste er mere nyttig i praksis end et langt specifikationsark. De følgende fem punkter dækker de beslutninger, der påvirker den faktiske systemydelse.

1. Match transmissionskravet til OH-indhold. Til UV-applikationer giver lav-OH smeltet kvarts bedre dyb-UV-transmission. Til mid-IR-brug kan højt OH-indhold reducere absorptionen nær 2,7 µm.
2. Bekræft den termiske specifikation. Tjek den kontinuerlige driftstemperatur og kortvarige peak med leverandøren, fordi blødgøringstemperaturen afhænger af renhed og formningsmetode.
3. Tjek overfladekvalitet og planhed. For optiske vinduer er 40/20 scratch-dig et almindeligt udgangspunkt. Hvis komponenten går ind i et laserhulrum, anmod om strammere fladhed og lavere bølgefrontfejl.
4. Bekræft renhed og bobletolerance. Tilstedeværelsen af ​​bobler og metalliske urenheder påvirker direkte spredning og absorption i krævende systemer.
5. Spørg om tilpasning. Ikke-standardstørrelser, formede prismer, huller og monteringsspalter er alle praktiske, når leverandøren kan behandle glas internt.

For et typisk UV-vindue skal leverandøren levere dokumenterede transmissionsdata. At bede om en transmissionskurve fra 185 nm til 2500 nm giver en direkte sammenligning med dit systemkrav, der adskiller et korrekt behandlet glas fra en generisk materialekvalitet. For et bredere blik på, hvordan farveløst optisk glas bruges på tværs af industrier, henvises til denne vejledning om farveløse optiske glasapplikationer .

Ultra-hvidt farveløst optisk glas til præcisionsbilleddannelse Med ekstremt lavt indhold af urenheder og høj gennemsigtighed er dette ultrahvide glas ideelt til kameralinser, mikroskoper og lasersystemer, hvor klare, nøjagtige billeder er afgørende. Se produkt →

Når applikationen kræver den lavest mulige absorption over det synlige bånd, er ultrahvidt farveløst optisk glas en passende mulighed. Den bevarer en poleret overflade og lavt bobleindhold til præcisionsbilleddannelse og belysningssystemer.

Ofte stillede spørgsmål