Hydroxylgroepen in kwartsbuizen

Hydroxyl opgelost in kwartsglas staat bekend als hydroxyl. Hydroxyl is de belangrijkste onzuiverheid in kwartsglas en de belangrijkste factoren die de inhoud beïnvloeden zijn grondstoffen, processen en productiemethoden. Omdat het hydroxylgehalte in kwartsglas varieert, variëren ook de prestaties van het glas. Het verhogen van het hydroxylgehalte leidt tot een afname van de viscositeit, dichtheid en brekingsindex, en een toename van de infraroodabsorptie en uitzettingscoëfficiënt.

Op basis van het gedrag van hydroxyl in kwartsglas kan het in twee categorieën worden verdeeld: kwartsglas geproduceerd in een oxiderende atmosfeer en kwartsglas gesmolten in een reducerende atmosfeer. De hydroxylgroep in de eerste is moeilijk te verwijderen door verhitting, terwijl deze in de laatste gemakkelijker te verwijderen is.

Kwartsglas geproduceerd in een oxiderende atmosfeer omvat:

1. Synthetisch kwartsglas: Siliciumtetrachloride wordt thermisch ontleed in een waterstof-zuurstofvlam, met een hydroxylgehalte van ongeveer 1000-2000 ppm.
2. Gasgeraffineerd kwartsglas: Kwartspoeder gesmolten in een hydro-zuurstofvlam, met een hydroxylgehalte van 100-200 ppm.
3. Plasma-kwartsglas: Kwartspoeder gesmolten in een plasmavlam, met een hydroxylgehalte van 20-30 ppm.
4. Gesmolten kwarts: Kwartspoeder gesmolten in een luchtatmosfeer, met een hydroxylgehalte van 300-500 ppm.

De hydroxylgroep van dit type kwartsglas is moeilijk te verwijderen door warmtebehandeling en dehydroxyleert pas zichtbaar boven de kristallisatietemperatuur van ongeveer 1350 graden Celsius.

In een waterstofatmosfeer bedraagt het hydroxylgehalte 100-200 ppm; verwarming boven 900 graden Celsius kan het grootste deel van de hydroxyl verwijderen. In helium- of vacuümomstandigheden is het hydroxylgehalte zeer laag (minder dan 5 ppm).

De hydroxylgroep in kwartsglas gesmolten in een waterstofatmosfeer houdt verband met de volgende factoren:

1. Gerelateerd aan grondstofeigenschappen

A. Opgelost water; B. Kristallijn water; C. Interstitiële water; B. Oppervlakte geadsorbeerd water; e. Gas-vloeistofinsluitsels;

2. Gerelateerd aan onzuiverheidsgehalte en type van grondstoffen

A. Alkalimetaaloxiden; B. Aardalkalimetaaloxiden; C. Zeldzame aardoxiden;

3. Gerelateerd aan smeltconditie

Temperatuur; Tijd; Atmosfeer;

4. Gerelateerd aan dehydroxylatieomstandigheden

Omgeving, vacuümniveau; Tijd; Temperatuur;

Het opnieuw smelten van kwartsglas geproduceerd in een oxiderende atmosfeer in een waterstofatmosfeer vertoont geen verandering in de hydroxylabsorptiepiek bij 2,73 micron; dit geeft aan dat de smelttemperatuur niet de oorzaak is van het verschil in dehydroxyleringsprestatie tussen de twee glassoorten.

Poedervormig kwartsglas gesmolten in een oxiderende atmosfeer (deeltjesgrootte 0,2-0,05 mm) vertoont een significante verandering in de hydroxylpiek bij 2,73 micron na opnieuw smelten in een waterstofatmosfeer, waardoor het gemakkelijker wordt om hydroxyl te verwijderen en de prestaties ervan vergelijkbaar zijn met die van kwarts glas gesmolten in een waterstofatmosfeer. Dit toont aan dat de deeltjesgrootte een belangrijke factor is bij dehydroxyleringsverschillen.

Laag hydroxylkwartsglaspoeder opnieuw gesmolten in een waterstofatmosfeer verhoogt het hydroxylgehalte van 3 ppm naar 100 ppm, wat aangeeft dat een waterstofatmosfeer het hydroxylgehalte in kwartsglas kan verhogen. Kwartsglasblokken met een laag hydroxylgehalte die opnieuw zijn gesmolten in een waterstofatmosfeer vertonen vrijwel geen verandering in het hydroxylgehalte (3 ppm), wat aangeeft dat de interactie tussen waterstof en kwartsglas aan het oppervlak begint (smelttijd ongeveer 30 minuten).

Een formule van GE: C = 910/T * LOG10(Ta/Tb) mm-1

• C: Hydroxylgehalte (C, ppm)
• T: Dikte (mm)
• Ta: transmissie bij een golflengte van 2600 nanometer
• Tb: transmissie bij een golflengte van 2730 nanometer

Chinese nationale standaardformule: C = 96,5/d * LG10(Ia/I) mm-1

• C: Hydroxylgehalte (ppm)
• d: Dikte (cm)
• Ia: Afstand van de basislijn van 2730 nm tot de nullijn (mm)
• I: Afstand van 2730 nm absorptiepiek tot nullijn (mm)

At Globale kwartsbuis, we specialize in producing high-quality kwartsbuizen with precise control over hydroxyl content to meet diverse industry needs. For more information on our products and customization options, visit our website at www.globalquartztube.com of Neem contact met ons op via e-mail op contact@globalquartztube.com.