Il-ħġieġ tal-kwarz jikkonsisti biss f'dijossidu tas-silikon, u l-mudell strutturali li huwa aċċettat b'mod wiesa' bħalissa huwa l-mudell tan-netwerk każwali kontinwu (CRN). F'dan il-mudell, l-atomi Si u O jiffurmaw strutturi tetraedriċi Si-O tridimensjonali kważi perfetti. Dijagramma skematika li turi l-mikrostruttura planari ta '-ħġieġ tal-kwarz ta' purità għolja u l-arranġament spazjali tagħha tidher fil-figura. Ir-rabtiet kimiċi Si-O għandhom enerġija ta 'bonds għolja u tul ta' bond qasir, li jirriżulta fi struttura spazjali kompatta ħafna. Minħabba l-integrità u l-issikkar tal-istruttura tan-netwerk mikroskopika tiegħu, il-ħġieġ tal-kwarz ta 'purità għolja -juri serje ta' proprjetajiet komprensivi eċċellenti u uniċi, bħal trażmissjoni ottika superjuri, reżistenza għar-radjazzjoni, stabbiltà termali u stabbiltà kimika.
L-istorja tal-preparazzjoni tal-ħġieġ tal-kwarz tmur lura għall-1839, meta l-Franċiż Gandin ipproduċa b'suċċess biċċa opaka tal-ħġieġ tal-kwarz billi dewweb ramel tal-kwarz bi fjamma tal-idroġenu-ossiġnu. Minn dakinhar, pajjiżi madwar id-dinja impenjaw ruħhom b'mod attiv fir-riċerka u l-iżvilupp ta 'teknoloġiji tal-manifattura tal-ħġieġ tal-kwarz. Tfaċċaw metodi ta 'produzzjoni ġodda, proċessi ta' manifattura tjiebu kontinwament, u l-industrija esperjenzat tkabbir mgħaġġel.
Il-metodu ta 'raffinar tal-gass jinvolvi l-użu ta' fjamma ta 'l-idroġenu-ossiġnu biex idub il-kwarz naturali, u mbagħad tiddepożita gradwalment il-materjal imdewweb fuq il-wiċċ ta' mira tal-ħġieġ tal-kwarz biex tikseb ingott tal-ħġieġ tal-kwarz. Il-materja prima kemm għall-metodu tat-tidwib elettriku kif ukoll għall-metodu ta 'raffinar tal-gass huma ramel tal-kwarz. Il-ħġieġ tal-kwarz ta 'purità għolja-għandu rekwiżiti stretti ħafna għar-ramel tal-kwarz, iżda s-sorsi globali ta' minerali tal-kwarz ta 'purità għolja- jinsabu prinċipalment f'pajjiżi bħall-Istati Uniti, in-Norveġja u l-Awstralja. Iċ-Ċina hija konsumatur ewlieni ta 'ramel tal-kwarz ta'-purità għolja, iżda s-sorsi ta 'mineral tal-kwarz ta'-purità għolja jiddependu prinċipalment fuq l-importazzjonijiet. Il-grad għoli ta 'dipendenza fuq l-importazzjonijiet tal-materja prima jista' jaffettwa l-istabbiltà tal-iżvilupp industrijali. Għalhekk, l-iżvilupp tal-proċess ta 'preparazzjoni għall-ħġieġ tal-kwarz sintetiku huwa partikolarment importanti.
Il-proċess ta 'preparazzjoni tal-ħġieġ tal-kwarz sintetiku prinċipalment jinkludi depożizzjoni ta' fwar kimiku (Deposizzjoni ta 'fwar kimiku, CVD), depożizzjoni ta' fwar kimiku tal-plażma (PCVD), metodu ta 'depożizzjoni ta' fwar kimiku indirett u metodu ta 'sol-ġel.
Il-ħġieġ tal-kwarz jista 'jiġi kklassifikat ukoll f'ħġieġ tal-kwarz opak u ħġieġ tal-kwarz trasparenti abbażi tat-trasparenza tiegħu:
Ħġieġ tal-kwarz opak fih numru kbir ta 'bżieżaq ċkejkna u partiċelli oħra li jferrxu, li jippreżentaw dehra opaka jew semi-opaka. Jista' jintuża għall-manifattura ta' reatturi ta' sinteżi, ħġieġ ottiku, u griġjoli tat-tidwib għas-silikon ta'-kristall wieħed.
Ħġieġ tal-kwarz trasparenti fih numru żgħir ta 'punti ta' tifrix tal-bużżieqa, ġeneralment espressi f'ppm. Il-kundizzjonijiet tal-preparazzjoni għall-ħġieġ tal-kwarz trasparenti huma aktar stretti minn dawk għall-ħġieġ tal-kwarz opak, u għandu firxa ta 'applikazzjoni usa'. Huwa materjal importanti għall-preparazzjoni ta' komponenti ottiċi ta'-kwalità għolja.
Il-prestazzjoni tal-ħġieġ tal-kwarz hija relatata mill-qrib mal-purità kimika tagħha, li hija influwenzata mill-materja prima u l-proċess ta 'preparazzjoni. Difetti komuni fil-ħġieġ tal-kwarz jistgħu jinqasmu f'żewġ kategoriji: difetti strutturali u difetti makroskopiċi. Kif muri fil-figura, matul il-proċess ta 'tkabbir ta' kristalli tal-kwarz naturali, inevitabbilment jiġu prodotti diversi difetti. Fil-proċess ta 'preparazzjoni ta' prodotti tal-ħġieġ, minħabba l-limitazzjonijiet tal-proċess ta 'preparazzjoni u l-ambjent operattiv, jistgħu jiġu introdotti diversi impuritajiet, jista' jiġi ġġenerat stress residwu, u għalhekk jistgħu jseħħu difetti strutturali u difetti makroskopiċi. Id-difetti strutturali tal-ħġieġ tal-kwarz huma kkawżati mill-introduzzjoni ta 'impuritajiet fil-grilja atomika Si-O, prinċipalment inklużi impuritajiet tal-metall u gruppi hydroxyl: Impuritajiet tal-metall prinċipalment jiġu minn ramel tal-kwarz, u impuritajiet tal-metall bħal Fe u Cr jistgħu jwasslu għal attenwazzjoni tal-assorbiment. Il-gruppi hydroxyl fil-ħġieġ tal-kwarz normalment jiġu minn fjammi tal-idroġenu-ossiġenu. Il-gruppi hydroxyl se jaffettwaw l-istabbiltà tal-bond Si-O, inaqqsu l-istabbiltà kimika tal-ħġieġ tal-kwarz, jippromwovu l-okkorrenza ta 'fenomeni ta' kristallizzazzjoni, u fl-istess ħin, il-gruppi hydroxyl se jżidu t-telf ottiku fir-reġjuni ta 'wavelength qrib-infrared u nofs-infrared. Il-meded ta 'assorbiment tal-vibrazzjoni ta' bonds Si-OH f'tul ta 'mewġ speċifiċi bħal 2.72, 1.39, u 0.9 μm se jaffettwaw l-applikazzjoni tal-ħġieġ tal-kwarz fl-oqsma tal-fibri ottiċi u lejżers.
Id-difetti makroskopiċi tal-ħġieġ tal-kwarz jinkludu prinċipalment bżieżaq, inklużjonijiet, strixxi u xquq, eċċ Dawn id-difetti normalment iseħħu minħabba purità insuffiċjenti tal-materja prima jew proċess ta 'preparazzjoni mhux xieraq. Il-viskożità tal-kwarz fl-istat imdewweb hija għolja, u l-bżieżaq interni huma diffiċli biex jaħarbu waħedhom. Jekk il-proċess tat-tidwib ma jkunx strett, jista 'jkun hemm ukoll fenomenu fejn il-materja prima interna ma ddewwebx kompletament qabel ma tkun inkapsulata mill-kwarz diġà mdewweb fuq il-wiċċ. Fl-istess ħin, il-ħġieġ tal-kwarz huwa konduttur termali fqir. Matul il-proċess tat-tkessiħ, il-bidliet fit-temperatura fil-wiċċ u l-intern huma inkonsistenti, li jiffurmaw gradjent kbir tat-temperatura, jiġġeneraw stress termali, u stress termali eċċessiv jista 'saħansitra jikkawża qsim lokali. It-tnaqqis ta 'diversi difetti ġewwa l-ħġieġ tal-kwarz u l-iżgurar tal-proprjetajiet ottiċi eċċellenti tiegħu huwa ta' importanza kruċjali.
Fil-proċess tal-preparazzjoni tal-ħġieġ tal-kwarz bil-metodu indirett CVD, minn naħa, jintużaw komposti li fihom is-silikon ta 'purità għolja-- biex jitnaqqas il-kontenut ta' impuritajiet tal-metall. Min-naħa l-oħra, is-sinterizzazzjoni hija impjegata għad-dehydroxylation, tnaqqas b'mod effettiv il-konċentrazzjoni ta 'hydroxyl tal-ħġieġ tal-kwarz, li tagħmilha aktar superjuri fil-prestazzjoni tat-trażmissjoni ultravjola profonda, b'limitu ogħla għar-reżistenza għall-ħsara tal-lejżer, u tkompli ttejjeb il-proprjetajiet ottiċi tagħha.
Madankollu, meta l-ħġieġ tal-kwarz jissaħħan f'temperaturi għoljin u mbagħad jitkessaħ għat-temperatura tal-kamra, jiġi ġġenerat stress termali, u l-istress intern irregolari se jkollu impatt sinifikanti fuq il-proprjetajiet ottiċi tal-prodott. Id-distribuzzjoni irregolari tal-istress se tikkawża li l-indiċi refrattiv tar-reġjuni differenti tal-ħġieġ tal-kwarz jinbidel, li jirriżulta f'bidliet fil-mogħdija ottika u l-intensità tad-dawl tad-dawl li jgħaddi mill-ħġieġ tal-kwarz, li jiġġenera rifrazzjoni u tifrix irregolari, u tnaqqas l-uniformità ottika tal-prodott. Fl-istess ħin, l-effett ta 'birefringence indott mill-istress-ikkawża li l-front tal-mewġ tar-raġġ tad-dawl jiġi mgħawġa. F'apparati tal-laser ta 'qawwa għolja-, id-distorsjoni tal-wavefront se taffettwa direttament l-istabbiltà tar-raġġ tal-lejżer, u l-istress intern jista' jwassal ukoll għal tnaqqis fir-reżistenza tal-ħsara tal-lejżer tal-ħġieġ tal-kwarz, u jnaqqas il-ħajja tas-servizz u l-affidabbiltà tiegħu.
Għal apparati tal-gwida tal-mewġ ottiċi bħal gradilji tal-gwida tal-mewġ tal-firxa, lejżers, filtri tunable, eċċ., Birefringence tal-istress hija wkoll kwistjoni li ma tistax tiġi injorata. Minħabba l-effett tal-birefringence tal-istress, il-karatteristiċi tal-propagazzjoni tad-dawl jinbidlu, u jikkawżaw bidla fil-polarizzazzjoni u telf dipendenti mill-polarizzazzjoni-. Iż-żona enfasizzata tista 'saħansitra tbiddel il-forma tal-modalità tal-apparat tal-gwida tal-mewġ ottiku, u taffettwa serjament il-prestazzjoni u l-istabbiltà tal-apparat.
Billi tikkontrolla l-istress fil-ħġieġ tal-kwarz, il-kumpanija tagħna tista 'tevita l-ġenerazzjoni ta' difetti serji bħal qsim, tiżgura l-proprjetajiet ottiċi eċċellenti tagħha, u b'hekk ittejjeb ir-rendiment u l-affidabbiltà tal-ħġieġ tal-kwarz, u tippermettilha tissodisfa l-ħtiġijiet ta 'diversi applikazzjonijiet ottiċi u jkollha rwol importanti fl-applikazzjonijiet industrijali.
