Hidroksil u kvarcnom staklu
Hidroksil otopljen u kvarcnom staklu poznat je kao hidroksil. Hidroksil je glavna nečistoća u kvarcnom staklu, a primarni čimbenici koji utječu na njegov sadržaj su sirovine, procesi i metode proizvodnje. Kako varira sadržaj hidroksila u kvarcnom staklu, mijenjaju se i performanse stakla. Povećanje sadržaja hidroksila dovodi do smanjenja viskoznosti, gustoće i indeksa loma, te povećanja infracrvene apsorpcije i koeficijenta ekspanzije.
Dehidroksilacija
Na temelju ponašanja hidroksila u kvarcnom staklu, može se podijeliti u dvije kategorije: kvarcno staklo proizvedeno u oksidirajućoj atmosferi i kvarcno staklo otopljeno u redukcijskoj atmosferi. Hidroksil u prvom teško je ukloniti zagrijavanjem, dok ga je lakše ukloniti u drugom.
Kvarcno staklo proizvedeno u oksidirajućoj atmosferi uključuje:
- Sintetičko kvarcno staklo: Silicij tetraklorid se termički razgrađuje u plamenu hidro-kisika, sa sadržajem hidroksila oko 1000-2000 ppm.
- Plinom rafinirano kvarcno staklo: Kvarcni prah rastaljen u plamenu hidro-kisika, sa sadržajem hidroksila od 100-200 ppm.
- Plazma kvarcno staklo: Kvarcni prah rastaljen u plazma plamenu, sa sadržajem hidroksila od 20-30 ppm.
- Taljeni kvarc: Kvarcni prah otopljen u atmosferi zraka, sa sadržajem hidroksila od 300-500 ppm.
Ovu vrstu hidroksila kvarcnog stakla teško je ukloniti toplinskom obradom i samo vidljivo dehidroksilira iznad temperature kristalizacije na oko 1350 stupnjeva Celzijusa.
Kvarcno staklo otopljeno u redukcijskoj atmosferi:
U atmosferi vodika sadržaj hidroksila je 100-200 ppm; zagrijavanje iznad 900 stupnjeva Celzijusa može ukloniti većinu hidroksila. U uvjetima helija ili vakuuma sadržaj hidroksila je vrlo nizak (ispod 5 ppm).
Hidroksil u kvarcnom staklu otopljenom u atmosferi vodika povezan je sa sljedećim čimbenicima:
- Povezano sa svojstvima sirovina
a. Otopljena voda; b. Kristalna voda; c. Intersticijska voda; b. Površinska adsorbirana voda; e. Plinsko-tekući uključci;
2. Povezano sa sadržajem i vrstom nečistoća sirovog materijala
a. Oksidi alkalnih metala; b. Oksidi zemnoalkalijskih metala; c. Oksidi rijetkih zemalja;
3. Povezano s uvjetima taljenja
Temperatura; Vrijeme; Atmosfera;
4. Povezano s uvjetima dehidroksilacije
Okruženje, razina vakuuma; Vrijeme; Temperatura;
Ponovno taljenje kvarcnog stakla proizvedenog u oksidirajućoj atmosferi u atmosferi vodika ne pokazuje promjenu u vrhu apsorpcije hidroksila na 2,73 mikrona; to ukazuje da temperatura taljenja nije uzrok razlike u izvedbi dehidroksilacije između dvije vrste stakla.
Kvarcno staklo u prahu otopljeno u oksidirajućoj atmosferi (veličina čestica 0,2—0,05 mm) pokazuje značajnu promjenu u vrhu hidroksila na 2,73 mikrona nakon ponovnog taljenja u atmosferi vodika, što olakšava uklanjanje hidroksila i njegove performanse slične onima kvarca staklo otopljeno u atmosferi vodika. Ovo pokazuje da je veličina čestica važan faktor u razlikama u dehidroksilaciji.
Kvarcni stakleni prah s niskim sadržajem hidroksila ponovno taljenje u atmosferi vodika povećava hidroksil s 3 ppm na 100 ppm, što ukazuje da atmosfera vodika može povećati sadržaj hidroksila u kvarcnom staklu. Blokovi kvarcnog stakla s niskim udjelom hidroksila ponovno otopljeni u atmosferi vodika ne pokazuju praktički nikakvu promjenu u sadržaju hidroksila (3 ppm), što ukazuje da interakcija između vodika i kvarcnog stakla počinje na površini (vrijeme taljenja oko 30 minuta).
Spektralna apsorpcijska metoda za izračunavanje hidroksila:
Formula prema GE: C = 910/T * LOG10(Ta/Tb) mm-1
- C: Sadržaj hidroksila (C, ppm)
- T: Debljina (mm)
- Ta: Transmitancija na valnoj duljini od 2600 nanometara
- Tb: Transmitancija na valnoj duljini od 2730 nanometara
Kineska nacionalna standardna formula: C = 96,5/d * LG10(Ia/I) mm-1
- C: Sadržaj hidroksila (ppm)
- d: Debljina (cm)
- Ia: Udaljenost od 2730 nm osnovne linije do nulte linije (mm)
- I: Udaljenost od vrha apsorpcije od 2730 nm do nulte linije (mm)
Na Globalna kvarcna cijev, Specijalizirani smo za proizvodnju visokokvalitetnih kvarcne cijevi s preciznom kontrolom nad sadržajem hidroksilnih skupina kako bismo zadovoljili raznolike potrebe industrije. Za više informacija o našim proizvodima i opcijama prilagodbe posjetite našu web stranicu na www.globalquartztube.com ili Kontaktirajte nas putem e-pošte na contact@globalquartztube.com.
