Dräi Virbereedungsmethoden fir héichrein Quarzglas

Natierlecht Siliziumdioxidglas

Déi éischt Kategorie ëmfaasst d'Schmelze vun natierleche Quarz Kristaller oder Siliziumdioxid fir natierlecht Quarzglas ze produzéieren, wat weider a Methoden ënnerdeelt ka ginn, wéi ‌elektrescht Schmelzen‌, ‌Gasverbrennung‌ a ‌Plasmaschmelzen‌, baséiert op Hëtztquellen a Prozesser.

Bei der elektrescher Schmelzmethod ginn pulveriséiert Quarz-Rohmaterialien an engem Tiegel duerch elektresch Heizung (inklusiv Widderstandsheizung an elektromagnetesch Induktiounsheizung) geschmolz, gefollegt vun engem schnelle Killprozess duerch Vitrifikatioun fir Quarzglas14 ze bilden. Wärend dem Schmelzen mécht d'Quarzkristallstruktur Phaseniwwergäng vu β-Quarz op α-Quarz, dann op α-Kristobalit (begleet vun der Bildung vun enger amorpher Phas), bis se ongeféier 1723°C erreecht, wou d'Quarzschmëlz ufänkt sech ze bilden.

Héichreine Quarzsand

De Schmelzprozess vu Quarzpulver gëtt normalerweis an engem Héichvakuumëmfeld (0.1~10 Pa) duerchgefouert, fir de Gas ze entfernen, deen dobäi fräigesat gëtt, an den Inhalt vu Blasen am Quarzglas ze reduzéieren. D'Qualitéit vu Quarzglas, dat mat der elektrescher Schmelzmethod virbereet gëtt, hänkt haaptsächlech vun der Rengheet vun de Réimaterialien of. Metallverunreinheeten a Quarzréimaterialien si meeschtens schwéier ze entfernen, dofir si Metallverunreinheeten am geschmolzene Quarzglas am Allgemengen héich a schwéier ze kontrolléieren. D'Fiichtegkeet am Quarzpulver kann effektiv duerch Trocknung ewechgeholl ginn, sou datt Quarzglas mat engem niddregen Hydroxylgehalt mat der elektrescher Schmelzmethod virbereet ka ginn.

Synthetescht Quarzglas

Déi zweet Kategorie ëmfaasst d'Synthese Quarzglas duerch chemesch Reaktiounen mat Siliziumhaltege Verbindungen (z.B. Halosilanen, Hydrosilanen an Organosilikonen) als Rohmaterial, déi als synthetescht Quarzglas bezeechent ginn. Baséierend op de Reaktiounsprinzipien ass dës Kategorie weider an dräi Methoden opgedeelt.

1) Plasmachemesch Dampoflagerung (PCVD): Siliziumhalteg Verbindungen ënnerleien thermescher Oxidatioun an enger wasserfräier Ëmwelt fir SiO₂ ze generéieren.

2) ‌Flamhydrolyseoflagerung (FHD)‌: Siliziumhalteg Verbindungen ënnerleien enger Hydrolyse (dacks begleet vun Oxidatioun) an enger Waasserstoff-Sauerstoff-Flam.

3)‌Sol-Gel Method‌: Siliziumhalteg Verbindungen ënnerleien Hydrolyse an engem wässeregen Ëmfeld.

Ënnert dësen ass ‌FHD‌ déi am wäitesten a reifst industriell Technologie, déi ‌direkt Synthese‌ an ‌indirekt Synthese‌ ëmfaasst.

● ‌Direkt Synthese‌: Héichtemperatur-Hydrolyse produzéiert geschmollte SiO₂-Partikelen, déi direkt op e Substrat ofgesat a gekillt ginn, fir Quarzglas ze bilden.

● ‌Indirekt Synthese‌: Hydrolyse bei niddreger Temperatur generéiert ruesähnlech SiO₂-Partikelen, déi e poröse SiO₂-Kierper bilden. Dëse poröse Kierper gëtt Dehydratioun, Dotierung, Sinterung a Killung duerchgefouert, fir Quarzglas ze kréien.

An industriellen Uwendungen ass déi heefeg benotzt direkt Synthesemethod d'chemesch Vapor Deposition (CVD). Indirekt Synthesemethoden enthalen modifizéiert Approchen baséiert op CVD, wéi z. B. Zwei-Schrëtt-CVD, Vapor-Phase Axial Deposition (VAD) an Outside Vapor Deposition (OVD).

Dës Methoden ënnerscheede sech a Virbereedungsprozesser a fäerdege Produkter. Zum Beispill ginn ‌CVD‌ an ‌Zwei-Schrëtt-CVD‌ haaptsächlech benotzt fir grouss ‌Quarzglasbarren‌ ze produzéieren, während ‌VAD‌ an ‌OVD‌ haaptsächlech fir d'Produktioun vu ‌Quarzglasfaser-Preforme‌ agesat ginn. Trotz dësen Ënnerscheeder sinn all dës Techniken grondleeënd op de Prinzipie vun der ‌Flammhydrolyse-Oflagerung (FHD)‌ verankert.

Quarzglasbarren

Optesch Faserpräform

Method vun der thermescher Modifikatioun

An prakteschen industriellen Uwendungen sinn d'Formufuerderunge vu Quarzglasprodukter entscheedend. Zum Beispill gi Quarzglasréier mat héijer Rengheet a Quarzglasstangen an der Hallefleiterindustrie wäit verbreet. Dofir spillt d'Ëmformung (Reforméierung) vu Produkter eng grouss Bedeitung an der Quarzglasproduktioun. Aktuell ass d'thermesch Reforméierungsmethod déi primär industriell Approche fir d'Modifikatioun vu Quarzglas. Quarzglas Produkter. Dobäi gëtt d'Quarzglas bis zu sengem Weichmachungspunkt erhëtzt an duerno seng Form no praktesche Bedierfnesser geännert.

Synthetesch Quarzglasröhre

Wéi d'Temperatur eropgeet, gëtt de Quarzglas De Virform gëtt méi mëll, wouduerch en vun engem Zéiapparat no ënnen gezunn ka ginn, fir Quarzglasstangen oder -réier ze bilden. Duerch d'Uewentemperatur an d'Zuchgeschwindegkeet kënnen Staangen oder Réier mat verschiddenen Duerchmiesser produzéiert ginn. D'Spulearrangement an d'Uewenstruktur vum elektromagneteschen Induktiounsheizuewen beaflossen d'Temperaturverdeelungsfeld am Uewen wesentlech. An der praktescher Produktioun ass eng strikt Kontroll vun dësem Temperaturfeld essentiell, fir d'Qualitéit vun de Quarzglasprodukter ze garantéieren.

Quarzglasstangen a Quarzglasréier

(Deeler op der Foto: 1-Quartzglas-Mammestang; 2-Heizelement; 3-Quartzglas-Staang; 4-Quartzglas-Mammeröhr; 5-Induktionsspule; 6-Quartzglasröhr; 7-Traktor)