Grupy hydroksylowe w rurkach kwarcowych

 

Hydroksyl rozpuszczony w szkle kwarcowym jest znany jako hydroksyl. Hydroksyl jest głównym zanieczyszczeniem szkła kwarcowego, a głównymi czynnikami wpływającymi na jego zawartość są surowce, procesy i metody produkcji. Ponieważ zawartość grup hydroksylowych w szkle kwarcowym jest różna, zmieniają się także właściwości szkła. Zwiększenie zawartości grup hydroksylowych prowadzi do zmniejszenia lepkości, gęstości i współczynnika załamania światła oraz wzrostu współczynnika absorpcji i rozszerzalności w podczerwieni.

W oparciu o zachowanie grup hydroksylowych w szkle kwarcowym można je podzielić na dwie kategorie: szkło kwarcowe produkowane w atmosferze utleniającej i szkło kwarcowe topione w atmosferze redukującej. Grupa hydroksylowa w pierwszym przypadku jest trudna do usunięcia przez ogrzewanie, podczas gdy w drugim jest łatwiejsza do usunięcia.

Szkło kwarcowe produkowane w atmosferze utleniającej obejmuje:

1. Syntetyczne szkło kwarcowe: Czterochlorek krzemu rozkłada się termicznie w płomieniu wodorowo-tlenowym, przy zawartości grup hydroksylowych około 1000-2000 ppm.
2. Szkło kwarcowe rafinowane gazem: Proszek kwarcowy topiony w płomieniu wodorowo-tlenowym, o zawartości grup hydroksylowych 100-200 ppm.
3. Plazmowe szkło kwarcowe: Proszek kwarcowy topiony w płomieniu plazmowym, o zawartości grup hydroksylowych 20-30 ppm.
4. Topiony kwarc: Proszek kwarcowy topiony w atmosferze powietrza, o zawartości grup hydroksylowych 300-500 ppm.

Tego typu grupy hydroksylowe ze szkła kwarcowego są trudne do usunięcia poprzez obróbkę cieplną i dehydroksylują się w widoczny sposób dopiero powyżej temperatury krystalizacji, czyli około 1350 stopni Celsjusza.

W atmosferze wodoru zawartość grup hydroksylowych wynosi 100–200 ppm; ogrzewanie powyżej 900 stopni Celsjusza może usunąć większość grupy hydroksylowej. W warunkach helu lub próżni zawartość grup hydroksylowych jest bardzo niska (poniżej 5 ppm).

Zawartość grupy hydroksylowej w szkle kwarcowym stopionym w atmosferze wodoru zależy od następujących czynników:

1. Związane z właściwościami surowców

A. Rozpuszczona woda; B. Woda krystaliczna; C. Woda śródmiąższowa; B. Woda zaadsorbowana powierzchniowo; mi. Wtrącenia gazowo-ciekłe;

2. Związane z zawartością i typem zanieczyszczeń surowca

A. Tlenki metali alkalicznych; B. Tlenki metali ziem alkalicznych; C. Tlenki metali ziem rzadkich;

3. Związane ze stanem topnienia

Temperatura; Czas; Atmosfera;

4. Związane z warunkami dehydroksylacji

Środowisko, poziom próżni; Czas; Temperatura;

Ponowne topienie szkła kwarcowego produkowanego w atmosferze utleniającej w atmosferze wodoru nie wykazuje zmian w piku absorpcji grup hydroksylowych przy 2,73 mikrona; wskazuje to, że temperatura topnienia nie jest przyczyną różnicy w działaniu dehydroksylacji pomiędzy dwoma typami szkła.

Sproszkowane szkło kwarcowe stopione w atmosferze utleniającej (wielkość cząstek 0,2–0,05 mm) wykazuje znaczną zmianę piku hydroksylowego przy 2,73 mikrona po ponownym stopieniu w atmosferze wodoru, co ułatwia usuwanie hydroksylu i jego działanie jest podobne do kwarcu szkło stopione w atmosferze wodoru. Pokazuje to, że wielkość cząstek jest ważnym czynnikiem wpływającym na różnice w dehydroksylacji.

Proszek ze szkła kwarcowego o niskiej zawartości hydroksylu ponownie stopiony w atmosferze wodoru zwiększa zawartość hydroksylu z 3 ppm do 100 ppm, co wskazuje, że atmosfera wodoru może zwiększyć zawartość hydroksylu w szkle kwarcowym. Bloki szkła kwarcowego o niskiej zawartości grup hydroksylowych przetopione w atmosferze wodoru praktycznie nie wykazują zmian w zawartości grup hydroksylowych (3 ppm), co wskazuje, że oddziaływanie pomiędzy wodorem i szkłem kwarcowym rozpoczyna się na powierzchni (czas topnienia około 30 minut).

Wzór firmy GE: C = 910/T * LOG10(Ta/Tb) mm-1

• C: Zawartość hydroksylu (C, ppm)
• T: Grubość (mm)
• Ta: Transmitancja przy długości fali 2600 nanometrów
• Tb: Transmitancja przy długości fali 2730 nanometrów

Chiński wzór standardowy: C = 96,5/d * LG10(Ia/I) mm-1

• C: Zawartość hydroksylu (ppm)
• d: Grubość (cm)
• Ia: Odległość od linii bazowej 2730 nm do linii zerowej (mm)
• I: Odległość od piku absorpcji 2730 nm do linii zerowej (mm)

Przy Globalna rura kwarcowaSpecjalizujemy się w produkcji wysokiej jakości rurki kwarcowe z precyzyjną kontrolą zawartości hydroksylu, aby spełnić różnorodne potrzeby przemysłu. Aby uzyskać więcej informacji na temat naszych produktów i opcji dostosowywania, odwiedź naszą stronę internetową pod adresem www.globalquartztube.com Lub Skontaktuj się z nami za pośrednictwem poczty elektronicznej pod adresem kontakt@globalquartztube.com.