Гидроксильные группы в кварцевых трубках

 

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.

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:

1. Синтетическое кварцевое стекло: Тетрахлорид кремния термически разлагается в кислородно-водородном пламени с содержанием гидроксила около 1000-2000 частей на миллион.
2. Газоочищенное кварцевое стекло: Кварцевый порошок, расплавленный в кислородно-кислородном пламени, с содержанием гидроксилов 100-200 ppm.
3. Плазменное кварцевое стекло: Кварцевый порошок, расплавленный в плазменном пламени, с содержанием гидроксила 20-30 ppm.
4. 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.

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:

1. 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).

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).

At Глобальная кварцевая трубка, we specialize in producing high-quality кварцевые трубки 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 или связаться с нами по электронной почте на contact@globalquartztube.com.