Grupos hidroxilo en tubos de cuarzo

El hidroxilo disuelto en vidrio de cuarzo se conoce como hidroxilo. El hidroxilo es la principal impureza del vidrio de cuarzo y los principales factores que afectan su contenido son las materias primas, los procesos y los métodos de fabricación. A medida que varía el contenido de hidroxilo en el vidrio de cuarzo, también varía el rendimiento del vidrio. El aumento del contenido de hidroxilo conduce a una disminución de la viscosidad, la densidad y el índice de refracción, y a un aumento de la absorción infrarroja y del coeficiente de expansión.

Según el comportamiento del hidroxilo en el vidrio de cuarzo, se puede dividir en dos categorías: vidrio de cuarzo producido en atmósfera oxidante y vidrio de cuarzo fundido en atmósfera reductora. El hidroxilo en el primero es difícil de eliminar mediante calentamiento, mientras que es más fácil de eliminar en el segundo.

El vidrio de cuarzo producido en atmósfera oxidante incluye:

1. Vidrio de cuarzo sintético: El tetracloruro de silicio se descompone térmicamente en una llama de hidrooxígeno, con un contenido de hidroxilo de alrededor de 1000-2000 ppm.
2. Vidrio de cuarzo refinado con gas: Polvo de cuarzo fundido en llama de hidrooxígeno, con un contenido de hidroxilo de 100-200 ppm.
3. Vidrio de cuarzo de plasma: Polvo de cuarzo fundido en llama de plasma, con un contenido de hidroxilo de 20-30 ppm.
4. Cuarzo fundido: Polvo de cuarzo fundido en atmósfera de aire, con contenido de hidroxilo de 300-500 ppm.

El hidroxilo de este tipo de vidrio de cuarzo es difícil de eliminar mediante tratamiento térmico y sólo se deshidroxila visiblemente por encima de la temperatura de cristalización, alrededor de 1350 grados Celsius.

En una atmósfera de hidrógeno, el contenido de hidroxilo es de 100 a 200 ppm; calentar por encima de 900 grados Celsius puede eliminar la mayor parte del hidroxilo. En condiciones de helio o vacío, el contenido de hidroxilo es muy bajo (por debajo de 5 ppm).

El hidroxilo del vidrio de cuarzo fundido en una atmósfera de hidrógeno está relacionado con los siguientes factores:

1. Relacionado con las propiedades de las materias primas

a. Agua disuelta; b. Agua cristalina; C. agua intersticial; b. Agua adsorbida superficialmente; mi. Inclusiones gas-líquido;

2. Relacionado con el contenido y tipo de impurezas de la materia prima

a. Óxidos de metales alcalinos; b. Óxidos de metales alcalinotérreos; C. Óxidos de tierras raras;

3. Relacionado con la condición de fusión

Temperatura; Tiempo; Atmósfera;

4. Relacionado con las condiciones de deshidroxilación

Medio ambiente, nivel de vacío; Tiempo; Temperatura;

El vidrio de cuarzo refundido producido en una atmósfera oxidante en una atmósfera de hidrógeno no muestra cambios en el pico de absorción de hidroxilo a 2,73 micrones; esto indica que la temperatura de fusión no es la causa de la diferencia en el rendimiento de deshidroxilación entre los dos tipos de vidrio.

El vidrio de cuarzo en polvo fundido en una atmósfera oxidante (tamaño de partícula de 0,2 a 0,05 mm) muestra un cambio significativo en el pico de hidroxilo a 2,73 micrones después de volver a fundirse en una atmósfera de hidrógeno, lo que facilita la eliminación del hidroxilo y su rendimiento es similar al del cuarzo. Vidrio fundido en una atmósfera de hidrógeno. Esto demuestra que el tamaño de las partículas es un factor importante en las diferencias de deshidroxilación.

Polvo de vidrio de cuarzo con bajo contenido de hidroxilo Refundido en una atmósfera de hidrógeno aumenta el hidroxilo de 3 ppm a 100 ppm, lo que indica que una atmósfera de hidrógeno puede aumentar el contenido de hidroxilo en el vidrio de cuarzo. Los bloques de vidrio de cuarzo con bajo contenido de hidroxilo vueltos a fundir en una atmósfera de hidrógeno prácticamente no muestran cambios en el contenido de hidroxilo (3 ppm), lo que indica que la interacción entre el hidrógeno y el vidrio de cuarzo comienza en la superficie (tiempo de fusión de aproximadamente 30 minutos).

Una fórmula de GE: C = 910/T * LOG10(Ta/Tb) mm-1

• C: Contenido de hidroxilo (C, ppm)
• T: Espesor (mm)
• Ta: transmitancia a una longitud de onda de 2600 nanómetros
• Tb: transmitancia a una longitud de onda de 2730 nanómetros

Fórmula estándar nacional china: C = 96,5/d * LG10(Ia/I) mm-1

• C: Contenido de hidroxilo (ppm)
• d: Espesor (cm)
• Ia: Distancia desde la línea base de 2730 nm hasta la línea cero (mm)
• I: Distancia desde el pico de absorción de 2730 nm hasta la línea cero (mm)

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