Hva er et kvartsglassrør?

Kvartsglassrør er et spesielt glassmateriale laget av silikaråmateriale med ultrahøy renhet, som smeltes ved høy temperatur og deretter behandles nøyaktig. Med sin utmerkede omfattende ytelse spiller den en uerstattelig rolle i høyteknologiske felt som halvledere, optoelektronikk, ny energi og vitenskapelige forskningsinstrumenter.

Det mest fremtredende trekk ved dette materialet er dets utmerkede høytemperaturmotstand, som tåler ekstreme temperaturmiljøer uten deformasjoner eller sprekker, og dets utmerkede termiske sjokkmotstand, som kan tilpasse seg raske temperaturendringer. Når det gjelder optikk, har kvartsglassrør ekstremt høy lystransmittans og egner seg for et bredt spekter av spektre fra ultrafiolett til infrarødt. I tillegg viser den ekstremt sterk kjemisk stabilitet, kan motstå de fleste sterke syrer og høytemperaturkorrosjon, og sikrer langsiktig stabil bruk i tøffe miljøer.

Kvartsglassrør har også utmerkede elektriske isolasjonsegenskaper og mekanisk styrke, noe som gjør dem ideelle for presisjons elektroniske og optiske enheter. Moderne produksjonsteknologi kan produsere store kvartsrør med høy renhet, og kan justere ytelsen gjennom spesielle prosesser for å møte behovene til ulike applikasjonsscenarier. Enten det er halvlederproduksjon, fiberoptisk kommunikasjon eller avansert vitenskapelig forskningsutstyr, kvartsglassrør spille en nøkkelrolle og fremme utviklingen av banebrytende teknologi.

1. Materialegenskaper
Kjemiske egenskaper
Den utmerkede kjemiske stabiliteten til kvartsglassrør kommer fra deres spesielle materialsammensetning og struktur. Dette silikamaterialet med høy renhet viser nesten perfekt kjemisk treghet og reagerer nesten ikke med andre stoffer ved romtemperatur. Den har sterk motstand mot de fleste uorganiske syrer og organiske løsningsmidler, inkludert sterke syrer som konsentrert svovelsyre, salpetersyre og saltsyre, samt organiske forbindelser som alkoholer og ketoner. Selv under høye temperaturforhold kan kvartsglassrør opprettholde denne stabile kjemiske egenskapen, noe som gjør det til et ideelt beholdermateriale for håndtering av etsende stoffer.

Kvartsglassrør har svak motstand mot flussyre og varm fosforsyre fordi disse stoffene kan reagere spesifikt med silika. Tilsvarende er kvartsglassrør også utsatt for korrosjon i høye temperaturer og sterke alkaliske miljøer. I praktiske applikasjoner bør spesiell oppmerksomhet rettes for å unngå kontakt med disse spesifikke kjemiske miljøene. Det er denne unike kjemiske stabiliteten som gjør kvartsglassrør mye brukt i felt som halvlederproduksjon og kjemisk produksjon som krever ekstremt høy materialrenhet.

Termiske egenskaper
Kvartsglassrørs kan kontinuerlig motstå miljøer med ultrahøy temperatur som vanlige metallmaterialer ikke kan takle. Denne utmerkede varmebestandigheten kommer fra dens spesielle atomstruktur. Selv under ekstremt høye temperaturforhold kan kvartsglassrør opprettholde strukturell integritet uten å myke og deformere. Enda mer utrolig er at den nesten ikke endrer størrelse når den opplever drastiske temperaturendringer, noe som er ekstremt sjeldent innen materialvitenskap.

Denne unike termiske stabiliteten gjør kvartsglassrør til et ideelt valg for ekstreme temperaturmiljøer. Den kan gjentatte ganger gjennomgå rask avkjøling fra ultrahøy temperatur til romtemperatur uten å sprekke eller gå i stykker, noe som er viktig i industrielle prosesser som krever hyppige termiske sykluser. Samtidig gjør den relativt lave termiske ledningsevnen til kvartsglassrør det et utmerket varmeisolasjonsmateriale som effektivt kan blokkere stråling og ledning av høytemperaturvarmekilder.

Optiske egenskaper
Kvartsglassrør viser uovertruffen fordeler i optiske egenskaper. Den har et ekstremt bredt spektralt transmisjonsområde og kan effektivt overføre elektromagnetiske bølger fra dype ultrafiolette til nær infrarøde områder. Denne utmerkede optiske egenskapen gjør den til en kjernekomponent i optiske presisjonssystemer. I henhold til ulike brukskrav kan de optiske egenskapene til kvartsglassrør også justeres målrettet.

Gjennom spesialbehandling kan kvartsglassrør med spesifikke optiske egenskaper produseres. For eksempel oppnår melkeaktige kvartsrør jevn spredning av lys gjennom interne mikroboblestrukturer, som er egnet for anledninger som krever myk belysning; å legge til spesifikke elementer kan produsere fargede kvartsrør med selektive lystransmisjonsegenskaper for spesielle optiske filtreringsenheter. Disse justerbare optiske egenskapene utvider bruksområdet for kvartsglassrør kraftig.

Mekaniske og elektriske egenskaper
Skjønt kvartsglassrør har høy hardhet og styrke, deres sprø egenskaper krever spesiell oppmerksomhet. Dette materialet er utsatt for sprekker når det utsettes for støt eller lokal belastning, så spesiell forsiktighet kreves under håndtering, installasjon og bruk. Gjennom fin overflatebehandlingsteknologi kan kvartsglassrør oppnå ekstremt høy overflatefinish for å møte de strengeste optiske applikasjonskravene.

Når det gjelder elektriske egenskaper, viser kvartsglassrør utmerkede isolasjonsegenskaper. Selv ved høye temperaturer kan den fortsatt opprettholde gode dielektriske egenskaper uten vesentlige endringer i konduktivitet. Denne stabile isolasjonsegenskapen gjør det til et ideelt isolasjonsmateriale for høyspent elektrisk utstyr og elektroniske komponenter. Samtidig har kvartsglassrør også utmerket lysbuemotstand og kan trygt brukes i sterke elektriske feltmiljøer.

Overflate- og prosessegenskaper
Overflaten og bearbeidingsegenskapene til kvartsglassrør gjør dem i stand til å møte behovene til ulike presisjonsapplikasjoner. Dens naturlige overflate har en høy grad av finish, og etter presisjonspolering kan den oppnå nesten perfekt flathet, som oppfyller de strenge kravene til laserklassede optiske komponenter. Overflaten på kvartsglassrør kan belegges med en rekke spesielle belegg, som antirefleksjonsbelegg som kan øke transmittansen betydelig, og ledende belegg som kan gi den ledende egenskaper.

Når det gjelder prosessteknologi, krever varmbehandling av kvartsglassrør ekstremt høye temperaturer, og vanligvis brukes spesielt hydrogen-oksygenflammeutstyr for å oppnå sveising eller varmforming; mens kaldbearbeiding krever diamantverktøy for skjæring og boring, og flammepolering av kantene etter bearbeiding for å forhindre at mikrosprekker utvider seg og påvirker materialstyrken.

2. Produksjonsprosess
Produksjonsprosessen av kvartsglassrør er en svært sofistikert prosess som krever streng kvalitetskontroll for å sikre at sluttproduktet har utmerket ytelse. De nåværende vanlige produksjonsmetodene inkluderer smeltetrekking og prosessstøping, og hver prosess er designet for ulike produktkrav.

Produksjonsprosess for smeltetegning
Som kjerneteknologien for kontinuerlig produksjon har smeltetrekkmetoden en veldig presis prosessflyt. I begynnelsen av produksjonen mates utvalgte høyrente kvartssandråvarer inn i en spesiell høytemperaturovn. Denne ovnen bruker en spesiell oppvarmingsmetode for å produsere et miljø med ultrahøy temperatur som er tilstrekkelig til å smelte kvartsen fullstendig. Under smelteprosessen gjennomgår råvarene et strengt rensetrinn, og spor urenheter og bobler fjernes gjennom høytemperaturfordampning og kjemiske reaksjoner.

Den smeltede kvartsglassvæsken kommer inn i støpeområdet, hvor et presist formsystem former det flytende glasset til en rørformet struktur. Utformingen og produksjonen av formen krever ekstremt høy presisjon, og dens dimensjonstoleranse kontrolleres innenfor et svært lite område.

Under tegneprosessen sørger den nøyaktig kontrollerte temperaturgradienten for at glassvæsken opprettholder den beste viskositeten og flyten under støpingen. Samtidig strekker det datastyrte trekksystemet glassrøret med konstant hastighet, og denne hastigheten må være perfekt tilpasset kjølehastigheten til glassvæsken for å sikre jevnheten til rørets veggtykkelse.

Etter dannelsen kvartsglassrør går inn i glødeprosessen, som er et nøkkeltrinn for å sikre produktkvalitet. Glødeovnen vedtar en sonert temperaturkontrolldesign for å la glassrøret avkjøles sakte i henhold til den forhåndsinnstilte temperaturkurven. Denne prosessen kan effektivt eliminere restspenningen inne i glasset og unngå sprekkdannelse eller deformasjon av produktet under påfølgende bearbeiding eller bruk. Det glødede produktet må også gjennomgå streng kvalitetskontroll, inkludert dimensjonsmåling, spenningsanalyse og optisk ytelsestesting.

Prosessering molding produksjonsprosess
Prosessformingsmetoden brukes hovedsakelig i produksjon av spesialformede kvartsglassprodukter, og prosessegenskapene fokuserer mer på fleksibilitet og presisjon. Prosessen bruker prefabrikkerte kvartsglassmaterialer av høy kvalitet som råmaterialer, som er strengt skjermet og forbehandlet.

Under behandlingen bruker operatøren spesialdesignet termisk prosessutstyr for lokal oppvarming av kvartsglasset. Oppvarmingstemperaturen må kontrolleres nøyaktig for å oppnå tilstrekkelig mykning for støping og unngå overdreven oppvarming som vil skade materialegenskapene. Erfarne teknikere vil vurdere den beste tiden å behandle ved å observere den viskøse flyttilstanden til glasset.

For produkter med komplekse former, for eksempel rør med flere albuer eller spesialformede koblinger, kreves det vanligvis spesielle former for å fullføre støpingen. Formmaterialet må kunne tåle bearbeidingstemperaturen til kvartsglass samtidig som det sikres glattheten til formoverflaten. I enkelte anledninger med høy presisjon brukes også datastøttet CNC-maskinutstyr for å oppnå mer presis støpekontroll.

Produktene etter bearbeiding og støping må også gjennomgå finglødning. I motsetning til fusjonstegningsmetoden, krever utglødningsprosessen til disse spesialformede produktene ofte tilpassede temperaturkurver for å takle spenningsavlastningsbehovene til deler med forskjellige tykkelser. Til slutt må hvert produkt gjennomgå streng utseendeinspeksjon, dimensjonsmåling og ytelsestesting for å sikre at det oppfyller kravene til bruk.

Kvalitetskontrollsystemet til begge prosessene inkluderer flere koblinger som råvareinspeksjon, prosessovervåking og ferdigproduktinspeksjon. Den moderne produksjonslinjen er også utstyrt med et online overvåkingssystem for å overvåke nøkkelprosessparametere i sanntid for å sikre stabiliteten til produksjonsprosessen og konsistensen av produktytelsen.

Gjennom disse nøyaktige produksjonsprosessene kan kvartsglassrør oppfylle de strenge kravene til materialytelse i avanserte felt som halvledere og optikk.

3. Hovedklassifisering
Gjennomsiktig kvartsrør
Som den mest grunnleggende typen, den utmerkede ytelsen til gjennomsiktig kvartsglassrør kommer fra den strengt kontrollerte produksjonsprosessen. Denne typen rør bruker kvartssand med ultrahøy renhet som råmateriale, og fjernes ved en spesiell smelteprosess for å danne en svært homogen amorf struktur. Mikrostrukturen er tett og jevn, og det er nesten ingen lysspredningssentre, så den har utmerket optisk transmittans. Det kan opprettholde stabil transmittans i et bredt spekter fra dyp ultrafiolett til nær infrarød, noe som gjør det til et ideelt materiale for optiske systemer.

I halvlederindustrien er gjennomsiktige kvartsrør mye brukt som nøkkelkomponenter som diffusjonsovnsrør og epitaksiale reaksjonsrør på grunn av deres kjemiske treghet og termiske stabilitet. Innen belysning brukes den til å produsere det lysemitterende hulrommet til spesielle lyskilder som høytrykksgassutladningslamper og ultrafiolette bakteriedrepende lamper. Det brukes ofte som en viktig optisk komponent som optiske vinduer og prøveceller i vitenskapelige forskningsinstrumenter. Det er også ofte brukt i medisinsk utstyr som en optisk overføringskomponent i instrumenter som endoskoper.

Ovalt kvartsrør
Det spesielle utseendet til det opale kvartsrøret kommer fra det submikron boblenettverket jevnt fordelt inne i det. Disse boblene dannes ved nøyaktig å kontrollere prosessparametrene under smelteprosessen, og deres størrelse og distribusjonstetthet påvirker direkte de optiske egenskapene til røret. Boblestrukturen gir ikke bare en myk lysspredningseffekt, men reduserer også den termiske ledningsevnen til materialet betydelig, noe som gjør at det har gode varmeisolasjonsegenskaper.

Innenfor infrarød oppvarming kan opaliserende kvartsrør jevnt spre termisk stråling og unngå lokal overoppheting. Det brukes ofte som et varmeelementbeskyttelsesrør i matforedlingsutstyr, som kan sikre oppvarmingseffektivitet og forhindre at mat brenner. I spesielle belysningsenheter brukes den til å lage en blendingsfri jevn overflatelyskilde. Noen analytiske instrumenter bruker også opaliserende kvartsrør som prøvekammer for å oppnå en jevn deteksjonslysbane.

Fargede kvartsrør
Kravene til produksjonsprosessen til fargede kvartsrør er ekstremt høye, og stabile fargeeffekter må oppnås samtidig som de grunnleggende egenskapene til kvartsglass opprettholdes. Fargeprosessen bruker vanligvis en høytemperatursmeltemetode for å jevnt innlemme spesifikke metalloksider i kvartsmatrisen. Ulike fargestoffer vil produsere karakteristiske absorpsjonsspektra, slik som koboltelementer produserer blått, manganelementer produserer lilla, etc.

Disse fargede rørene er ikke bare dekorative, men enda viktigere, de har selektive filtreringsegenskaper. I scenelyssystemer kan fargede kvartsrør direkte produsere spesifikt fargelys. I optiske eksperimentelle enheter kan det brukes som et filterelement for spesifikke bølgelengder. Noe industrielt deteksjonsutstyr bruker også sine filtreringsegenskaper for spektralanalyse. Spesialformulerte fargede rør kan også skjerme skadelig stråling og brukes i verneutstyr.

Spesialformede kvartsrør
Produksjonen av spesialformede kvartsrør demonstrerer fullt ut fleksibiliteten til prosesseringsteknologi for kvartsglass. I henhold til applikasjonskravene kan den lages til forskjellige komplekse geometriske former, inkludert flervinkelbend, T-formede treveisrør, reduserende tilkoblingsrør, etc. Disse spesielle formene krever vanligvis en kombinasjon av flere prosesseringsteknologier, som varmbøying, presisjonssveising og maskinering.

I halvlederutstyr brukes spesialformede kvartsrør til å bygge komplekse gassleveringssystemer. Ved kjemisk produksjon kan spesialformede kvartsrør møte krevende prosesskrav. Eksperimentelle enheter for vitenskapelig forskning krever ofte tilpassede kvartsrørsystemer. Noe medisinsk utstyr bruker også spesialformede kvartsrør som nøkkelfunksjonelle komponenter.

Lavhydroksylrør
Produksjonen av lav-hydroksyl kvartsrør krever spesiell prosesskontroll. Hydroksylinnholdet i materialet kan reduseres betydelig ved å optimalisere smelteatmosfæren, bruke vakuumavgassingsteknologi og bruke råmaterialer med høy renhet. Mer avanserte teknologier inkluderer også spesielle prosesser som påfølgende plasmabehandling.

Innen laserteknologi reduserer lavhydroksylrør kraftig infrarøde absorpsjonstap og er kjernekomponentene i høyeffektlasere. I optiske presisjonssystemer kan det redusere optisk forvrengning forårsaket av hydroksylgrupper. Noe spesielt lyskildeutstyr krever også lavhydroksylrør for å sikre spektral renhet. Innenfor optisk fiberkommunikasjon brukes det som et preformmateriale for optiske fibre med lavt tap.

4. Kjernebruksområder
Innen optoelektronisk teknologi, kvartsglassrør spille en uerstattelig rolle. Som en kjernekomponent i spesielle lyskilder er det mye brukt i produksjon av høyintensitetsgassutladningslamper, inkludert metallhalogenlamper, høytrykksnatriumlamper, etc. Disse belysningsutstyret kan nå en indre temperatur på tusenvis av grader Celsius når du arbeider, ledsaget av sterk ultrafiolett stråling.

Kvartsglassrør er perfekt kvalifisert med høy temperaturbestandighet og anti-ultrafiolette egenskaper. Ved anvendelse av ultrafiolett teknologi er kvartsglassrør det foretrukne materialet for produksjon av UV-steriliseringslamper, ultrafiolette herdelamper og annet utstyr. Deres utmerkede ultrafiolette transmittans sikrer sterilisering og herdeeffekt.

Feltet for optisk fiberkommunikasjon er uatskillelig fra kvartsglassrør. Som basismaterialet til den optiske fiberpreformen, gjennomgår det høyrente kvartsrøret en kompleks avsetnings- og trekkeprosess for til slutt å danne en optisk fiber som overfører optiske signaler. I laserteknologi brukes spesialbehandlede kvartsglassrør for å produsere nøkkelkomponenter som laserens resonanshulrom og utgangsvindu. Deres utmerkede optiske ensartethet og termiske stabilitet sikrer kvaliteten og stabiliteten til laserutgangen.

Halvlederproduksjon er svært avhengig av kvartsglassrør. Kvartsglassrør spiller en viktig rolle i mange nøkkelledd i brikkeproduksjon. I vekstprosessen av enkeltkrystallsilisium sørger rene kvartsdigler og termiske feltkomponenter for et rent miljø for krystallvekst. I høytemperaturprosesser som diffusjon og oksidasjon, brukes kvartsglassrør som prosesshulrom og gassleveringsrørledninger for å motstå korrosive gasser og ekstreme temperaturer.

I utstyr for prosessering av wafer, kvartsglassrør er laget til nøkkelkomponenter som waferbærere og gassfordelere i forskjellige former. Solcelleindustrien bruker også et stort antall kvartsglassrør, spesielt i polykrystallinske silisiumbarrer og enkrystall silisiumvekstutstyr. Renheten til kvartsrør påvirker direkte konverteringseffektiviteten til solceller. Med den kontinuerlige utviklingen av halvlederprosessnoder, blir kravene til renhet og flathet for kvartsglassrør høyere og høyere.

Den kjemiske industrien utnytter den utmerkede kjemiske stabiliteten til kvartsglassrør fullt ut. I prosessen med å behandle etsende medier som sterke syrer og sterke alkalier, viser kvartsglassreaktorer, varmevekslere og annet utstyr utmerket korrosjonsbestandighet. I laboratoriet lages kvartsglassrør til forskjellige presisjonseksperimentelle enheter, for eksempel spektralanalyseprøveceller, høytemperaturreaksjonsrør, etc., og deres kjemiske treghet sikrer nøyaktigheten av eksperimentelle data.

Innen analytisk testing sikrer kvartskyvetter, optiske prismer og andre komponenter nøyaktigheten av spektral måling. Vitenskapelige forskningsinstitusjoner bruker ofte kvartsglassrør for å bygge spesielle eksperimentelle enheter, for eksempel høytemperaturobservasjonsvinduer, vakuumsystemkomponenter, etc., for å møte de eksperimentelle behovene under ekstreme forhold. Bruken av kvartsglassrør i disse feltene har i stor grad utvidet mulighetene for kjemisk forskning og eksperimenter.

Innen industriell oppvarming, kvartsglassrør er mye brukt som strålingsrør og beskyttelseshylser for infrarøde varmeovner. Dens høye temperaturbestandighet gjør at varmeutstyr kan fungere stabilt og lenge i tøffe miljøer. I medisinsk steriliseringsutstyr tåler steriliseringsbeholdere laget av kvartsglassrør gjentatt sterilisering av høytemperatur- og høytrykksdamp.

Nøkkelkomponenter som observasjonsvinduer og sensorbeskyttelsesdeksler på fly og romfartøy er laget av spesielle kvartsglassrør for å sikre pålitelighet i ekstreme miljøer. Næringsmiddelindustrien bruker sikkerhets- og giftfrie egenskaper til kvartsglassrør for å påføre dem på varmeinnretninger som kommer i direkte kontakt med mat, for eksempel varmerør for bakeutstyr.