Гидроксил в кварцевом стекле
Гидроксил, растворенный в кварцевом стекле, известен как гидроксил. Гидроксил является основной примесью в кварцевом стекле, и основными факторами, влияющими на его содержание, являются сырье, процессы и методы производства. Поскольку содержание гидроксилов в кварцевом стекле варьируется, меняются и характеристики стекла. Увеличение содержания гидроксила приводит к снижению вязкости, плотности и показателя преломления, а также к увеличению коэффициента инфракрасного поглощения и расширения.
Дегидроксилирование
По поведению гидроксила в кварцевом стекле его можно разделить на две категории: кварцевое стекло, полученное в окислительной атмосфере, и кварцевое стекло, расплавленное в восстановительной атмосфере. В первом случае гидроксил трудно удалить нагреванием, а во втором - легче.
К кварцевому стеклу, произведенному в окислительной атмосфере, относятся:
- Синтетическое кварцевое стекло: Тетрахлорид кремния термически разлагается в кислородно-водородном пламени с содержанием гидроксила около 1000-2000 частей на миллион.
- Газоочищенное кварцевое стекло: Кварцевый порошок, расплавленный в кислородно-кислородном пламени, с содержанием гидроксилов 100-200 ppm.
- Плазменное кварцевое стекло: Кварцевый порошок, расплавленный в плазменном пламени, с содержанием гидроксила 20-30 ppm.
- Плавленый кварц: Кварцевый порошок, расплавленный на воздухе, с содержанием гидроксила 300-500 ppm.
Гидроксил этого типа кварцевого стекла трудно удалить термической обработкой, и он лишь заметно дегидроксилируется при температуре кристаллизации около 1350 градусов по Цельсию.
Кварцевое стекло, расплавленное в восстановительной атмосфере:
В атмосфере водорода содержание гидроксила составляет 100-200 м.д.; нагревание выше 900 градусов по Цельсию может удалить большую часть гидроксила. В условиях гелия или вакуума содержание гидроксила очень низкое (ниже 5 ppm).
Гидроксил в кварцевом стекле, расплавленном в атмосфере водорода, связан со следующими факторами:
- Связанные со свойствами сырья
а. Растворенная вода; б. Кристаллическая вода; в. интерстициальная вода; б. Поверхностно-адсорбированная вода; е. Газожидкостные включения;
2. Связано с содержанием и типом примесей в сырье
а. оксиды щелочных металлов; б. оксиды щелочноземельных металлов; в. оксиды редкоземельных элементов;
3. Связано с состоянием плавления
Температура; Время; Атмосфера;
4. Связано с условиями дегидроксилирования
Окружающая среда, уровень вакуума; Время; Температура;
Переплавка кварцевого стекла, полученного в окислительной атмосфере, в атмосфере водорода не показывает изменения пика поглощения гидроксила при 2,73 мкм; это указывает на то, что температура плавления не является причиной разницы в эффективности дегидроксилирования между двумя типами стекла.
Порошковое кварцевое стекло, расплавленное в окислительной атмосфере (размер частиц 0,2—0,05 мм), демонстрирует значительное изменение пика гидроксила на длине 2,73 микрона после переплавки в атмосфере водорода, что облегчает удаление гидроксила и приближает его характеристики к свойствам кварца. стекло плавится в атмосфере водорода. Это показывает, что размер частиц является важным фактором различий в дегидроксилировании.
Порошок кварцевого стекла с низким содержанием гидроксила повторное плавление в атмосфере водорода увеличивает содержание гидроксила с 3 ppm до 100 ppm, что указывает на то, что атмосфера водорода может увеличить содержание гидроксила в кварцевом стекле. Блоки низкогидроксильного кварцевого стекла, переплавленные в атмосфере водорода, практически не показывают изменения содержания гидроксила (3 ppm), что указывает на то, что взаимодействие водорода с кварцевым стеклом начинается на поверхности (время плавления около 30 минут).
Метод спектрального поглощения для расчета гидроксила:
Формула GE: C = 910/T * LOG10(Ta/Tb) мм-1.
- C: Содержание гидроксила (C, ppm)
- Т: Толщина (мм)
- Ta: пропускание на длине волны 2600 нанометров.
- Tb: пропускание на длине волны 2730 нанометров.
Формула китайского национального стандарта: C = 96,5/д * LG10(Ia/I) мм-1.
- C: Содержание гидроксила (ppm)
- d: Толщина (см)
- Ia: Расстояние от базовой линии 2730 нм до нулевой линии (мм).
- I: Расстояние от пика поглощения 2730 нм до нулевой линии (мм).
На сайте Глобальная кварцевая трубка, Мы специализируемся на производстве высококачественных кварцевые трубки с точным контролем содержания гидроксила для удовлетворения различных потребностей промышленности. Для получения дополнительной информации о нашей продукции и возможностях ее изготовления на заказ посетите наш веб-сайт по адресу www.globalquartztube.com или связаться с нами по электронной почте на contact@globalquartztube.com.
