क्वार्ट्ज़ ट्यूब में हाइड्रॉक्सिल समूह

क्वार्ट्ज ग्लास में घुले हाइड्रॉक्सिल को हाइड्रॉक्सिल के नाम से जाना जाता है। क्वार्ट्ज ग्लास में हाइड्रॉक्सिल मुख्य अशुद्धता है, और इसकी सामग्री को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारक कच्चे माल, प्रक्रियाएँ और विनिर्माण विधियाँ हैं। क्वार्ट्ज ग्लास में हाइड्रॉक्सिल की मात्रा अलग-अलग होने के कारण, ग्लास का प्रदर्शन भी अलग-अलग होता है। हाइड्रॉक्सिल की मात्रा बढ़ने से चिपचिपाहट, घनत्व और अपवर्तक सूचकांक में कमी आती है, और अवरक्त अवशोषण और विस्तार गुणांक में वृद्धि होती है।

क्वार्ट्ज ग्लास में हाइड्रॉक्सिल के व्यवहार के आधार पर, इसे दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: ऑक्सीकरण वातावरण में उत्पादित क्वार्ट्ज ग्लास और अपचयन वातावरण में पिघला हुआ क्वार्ट्ज ग्लास। पहले वाले में हाइड्रॉक्सिल को गर्म करके निकालना मुश्किल होता है, जबकि दूसरे वाले में इसे निकालना आसान होता है।

ऑक्सीकरण वातावरण में उत्पादित क्वार्ट्ज ग्लास में शामिल हैं:

1. सिंथेटिक क्वार्ट्ज ग्लाससिलिकॉन टेट्राक्लोराइड हाइड्रो-ऑक्सीजन ज्वाला में ऊष्मीय रूप से विघटित होता है, जिसमें हाइड्रॉक्सिल सामग्री लगभग 1000-2000 पीपीएम होती है।
2. गैस-परिष्कृत क्वार्ट्ज ग्लासहाइड्रो-ऑक्सीजन ज्वाला में पिघलाया गया क्वार्ट्ज पाउडर, जिसमें हाइड्रॉक्सिल सामग्री 100-200 पीपीएम है।
3. प्लाज्मा क्वार्ट्ज ग्लासप्लाज्मा ज्वाला में पिघलाया गया क्वार्ट्ज पाउडर, जिसमें हाइड्रॉक्सिल की मात्रा 20-30 पीपीएम है।
4. फ्यूज़्ड क्वार्ट्ज़: वायु वातावरण में पिघलाया गया क्वार्ट्ज पाउडर, जिसमें हाइड्रॉक्सिल सामग्री 300-500 पीपीएम है।

इस प्रकार के क्वार्ट्ज ग्लास के हाइड्रॉक्सिल को ताप उपचार द्वारा हटाना कठिन होता है तथा यह केवल क्रिस्टलीकरण तापमान (लगभग 1350 डिग्री सेल्सियस) से ऊपर स्पष्ट रूप से विहाइड्रॉक्सिलेट होता है।

हाइड्रोजन वातावरण में, हाइड्रॉक्सिल की मात्रा 100-200 पीपीएम होती है; 900 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करने पर अधिकांश हाइड्रॉक्सिल निकल सकता है। हीलियम या वैक्यूम स्थितियों में, हाइड्रॉक्सिल की मात्रा बहुत कम होती है (5 पीपीएम से नीचे)।

हाइड्रोजन वातावरण में पिघले क्वार्ट्ज ग्लास में हाइड्रॉक्सिल निम्नलिखित कारकों से संबंधित है:

1. कच्चे माल के गुणों से संबंधित

क. घुला हुआ जल; ख. क्रिस्टलीय जल; ग. अंतरालीय जल; ख. सतह पर अवशोषित जल; इ. गैस-तरल समावेशन;

2. कच्चे माल की अशुद्धता सामग्री और प्रकार से संबंधित

क. क्षारीय धातु ऑक्साइड; ख. क्षारीय मृदा धातु ऑक्साइड; ग. विरल मृदा ऑक्साइड;

3. पिघलने की स्थिति से संबंधित

तापमान; समय; वातावरण;

4. डिहाइड्रोक्सीलेशन स्थितियों से संबंधित

वातावरण, निर्वात स्तर; समय; तापमान;

ऑक्सीकरण वातावरण में उत्पादित क्वार्ट्ज ग्लास को हाइड्रोजन वातावरण में पुनः पिघलाने पर 2.73 माइक्रोन पर हाइड्रॉक्सिल अवशोषण शिखर में कोई परिवर्तन नहीं दिखता है; यह दर्शाता है कि पिघलने का तापमान दो प्रकार के ग्लास के बीच विहाइड्रॉक्सिलीकरण प्रदर्शन में अंतर का कारण नहीं है।

ऑक्सीकरण वातावरण में पिघलाया गया पाउडर क्वार्ट्ज ग्लास (कण आकार 0.2-0.05 मिमी) हाइड्रोजन वातावरण में फिर से पिघलने के बाद 2.73 माइक्रोन पर हाइड्रॉक्सिल शिखर में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन दिखाता है, जिससे हाइड्रॉक्सिल को निकालना आसान हो जाता है और इसका प्रदर्शन हाइड्रोजन वातावरण में पिघले क्वार्ट्ज ग्लास के समान होता है। यह दर्शाता है कि कण आकार डीहाइड्रॉक्सिलेशन अंतर में एक महत्वपूर्ण कारक है।

कम हाइड्रॉक्सिल क्वार्ट्ज ग्लास पाउडर हाइड्रोजन वातावरण में पुनः पिघलने पर हाइड्रॉक्सिल 3 पीपीएम से 100 पीपीएम तक बढ़ जाता है, जो दर्शाता है कि हाइड्रोजन वातावरण क्वार्ट्ज ग्लास में हाइड्रॉक्सिल सामग्री को बढ़ा सकता है। हाइड्रोजन वातावरण में पुनः पिघलने पर कम हाइड्रॉक्सिल क्वार्ट्ज ग्लास ब्लॉक हाइड्रॉक्सिल सामग्री (3 पीपीएम) में लगभग कोई बदलाव नहीं दिखाते हैं, जो दर्शाता है कि हाइड्रोजन और क्वार्ट्ज ग्लास के बीच की बातचीत सतह पर शुरू होती है (पिघलने का समय लगभग 30 मिनट)।

जी.ई. का सूत्र: C = 910/T * LOG10(Ta/Tb) mm-1

• सी: हाइड्रॉक्सिल सामग्री (सी, पीपीएम)
• टी: मोटाई (मिमी)
• Ta: 2600 नैनोमीटर तरंगदैर्घ्य पर संप्रेषण
• टीबी: 2730 नैनोमीटर तरंगदैर्घ्य पर संप्रेषण

चीनी राष्ट्रीय मानक सूत्र: C = 96.5/d * LG10(Ia/I) mm-1

• सी: हाइड्रॉक्सिल सामग्री (पीपीएम)
• d: मोटाई (सेमी)
• Ia: 2730 nm आधार रेखा से शून्य रेखा तक की दूरी (मिमी)
• I: 2730 एनएम अवशोषण शिखर से शून्य रेखा तक की दूरी (मिमी)

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