Плавленый кварц
Ква́рцевое стекло́, пла́вленый кварц — однокомпонентное стекло из чистого оксида кремния, получаемое плавлением природных разновидностей кремнезёма — горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка, а также синтетической двуокиси кремния.
Содержание
Различают два вида промышленного кварцевого стекла: прозрачное (оптическое и техническое) и непрозрачное. Непрозрачность кварцевому стеклу придает большое количество распределённых в нём мелких газовых пузырьков (диаметром от 0,03 до 0,3 мкм), рассеивающих свет. Оптическое прозрачное кварцевое стекло, получаемое плавлением горного хрусталя, совершенно однородно, не содержит видимых газовых пузырьков.
Непрозрачное кварцевое стекло часто служит сырьём для производства термостойкого огнеупорного материала — кварцевой керамики.
Свойства
- Обладает наименьшим среди стёкол на основе SiO2 показателем преломления (nD = 1,4584) и наибольшим светопропусканием, особенно для ультрафиолетовых лучей.
- Для кварцевого стекла характерна высокая термическая стойкость, коэффициент линейного термического расширения менее 1·10 -6 К -1 (в диапазоне температур от 20 до 1400°С).
- Кварцевое стекло — хороший диэлектрик, удельная электрическая проводимость при 20 °С — 10 −14 — 10 −16 Ом -1 ·м -1 , тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 20 °C и частоте 10 16 Гц — 0,0025—0,0006.
Применение
Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, тиглей, оптических приборов, изоляторов (особенно для высоких температур), изделий, стойких к температурным колебаниям. В производстве термостойких огнеупорных материалов.
Кварц / Ультрафиолет / Озон | Ответы на вопросы | Доктор Комаровский
Оптические свойства
Дисперсия кварцевого стекла приближённо может быть описана формулой Селлмейера:
и длина волны λ задается в микрометрах.
Примечания
- ↑[1] Produktinformationsseite des Herstellers Heraeus-Quarzglas
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое «Плавленый кварц» в других словарях:
плавленый кварц — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN fused quartz … Справочник технического переводчика
КВАРЦЕВАЯ столешница на кухне. Плюсы и минусы КВАРЦЕВОГО АГЛОМЕРАТА.
ПЛАВЛЕНЫЙ КВАРЦ — смотри Кварцевое стекло … Металлургический словарь
кварц — а; м. [нем. Quarz] 1. Бесцветный минерал, встречающийся в виде кристаллов и сплошных зернистых масс; двуокись кремния. Графитовый к. Слюдяной к. Дымчатый к. 2. Разг. Облучение кварцевой лампой. Лечить кварцем. ◁ Кварцевый, ая, ое.
К ые породы. К… … Энциклопедический словарь
кварц — широко распространённый минерал из группы оксидов (SiO₂). Входит в состав многих горных пород: гранит, гнейс, кварцит, кристаллический сланец и др. Свободно растущие кристаллы имеют форму призм и ромбоэдров, образуют красивые сростки в виде друз … Географическая энциклопедия
Кварц — (нем. Quarz) минерал; под названием К. известны две кристаллической модификации двуокиси кремния SiO2: гексагональный К. (или α К.), устойчивый при давлении в 1 атм (или 100 кн/м2) в интервале температур 870 573 °С, и тригональный (β К.) … Большая советская энциклопедия
минерал — а; м. [от лат. minera руда] Природное вещество, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, входящее в состав горных пород, руд, метеоритов. Полезные минералы. Коллекция минералов. Образование минералов. Обработка… … Энциклопедический словарь
кварцевое стекло — Ндп. плавленый кварц Продукт охлаждения расплава кремнезема до твердого состояния без кристаллизации. [ГОСТ 16548 80] Недопустимые, нерекомендуемые плавленый кварц Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN silica glass DE Quarzglas FR… … Справочник технического переводчика
НАНЕСEННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ — содержат активный компонент, нанесенный на дисперсное или пористое в во носитель. Использование Н. к. позволяет увеличить пов сть работающего катализатора, экономит дорогостоящие в ва (напр., Pt, Pd, Ag), предотвращает рекристаллизацию и спекание … Химическая энциклопедия
ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА — явление необратимого перехода энергии звуковой волны в др. виды энергии и, в частности, в теплоту. Характеризуется коэфф. поглощения а, к рый определяется как обратная величина расстояния, на к ром амплитуда звуковой волны уменьшается в е=2,718… … Физическая энциклопедия
Волоконный лазер — Цельноволоконный фемтосекундный эрбиевый лазер. Волоконный лазер лазер, активная среда и, возможно, резонатор которого являются элементами оптического … Википедия
ИсточникЧто значит маркировка ПК на ювелирных бирках?
Расшифровка ПК изумруд это «плавленый кварц изумруд», что говорит о том, что перед вами имитация натурального самоцвета, выполненная из расплавленного кварца. Обычно, для его изготовления используют горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка, а также синтетического диоксида кремния.
ПК или ПЛ.кварц — одно и то же
Материал обладает повышенной чистотой и твёрдостью. Кроме того, он устойчив к высокой температуре и кислотам.
Любой ювелирный магазин может предложить вам плавленый кварц в украшениях, иногда его называют ювелирных стеклом.
Цвет плавленого кварца зависит от добавки и может имитировать практически любые прозрачные самоцветы.
В природе существует много видов кварца, которые применяются для изготовления ювелирных украшений без плавления: цитрин, халцедон, раухтопаз, аметист и т.д. Все они имею кристаллическую решетку и окрас который им подарила природа в процессе их роста, а так же могут иметь удивительные узоры, которые мастера обыгрывают в украшениях. Плавленый кварц не имеет кристаллической решетки, так как скорость его остывания достаточна высока, что не дает кристаллизоваться расплаву и атомы застывают в хаотичном порядке.
Внешне его сложно отличить от натуральных камней. Поэтому при покупке изучайте бирку изделия. Если в ней указано «ПК топаз», то перед вами не топаз, а плавленый самоцвет, полученный в соответствующем оттенке.
Цена на него ниже по сравнению со стоимостью натуральных камней и это очевидно, но. Покупая относительно недорогие украшения с плавлеными кварцами Вы будете неотразимы имея возможность выбора разных украшений на каждый день, и при этом сохраните свои или его финансы. 🙂
ИсточникПлавленый кварц — Fused quartz
Эта сфера из плавленого кварца была изготовлена для использования в гироскопе в эксперименте Gravity Probe B. Это одна из самых точных сфер из когда-либо изготовленных, ее толщина отклоняется от идеальной сферы не более чем на 40 атомов. Только нейтронные звезды и монокристаллические кремниевые сферы, использованные в проекте Авогадро , считаются более гладкими.
Плавленый кварц, плавленый кварц или кварцевое стекло — это стекло, состоящее из почти чистого кремнезема (диоксида кремния, SiO 2 ) в аморфной ( некристаллической ) форме. Это отличается от всех других коммерческих стекол, в которые добавлены другие ингредиенты, которые изменяют оптические и физические свойства стекол, например понижают температуру плавления. Поэтому плавленый кварц имеет высокие рабочие температуры и температуры плавления, что делает его менее желательным для большинства обычных применений.
Термины плавленый кварц и плавленый кварц используются взаимозаменяемо, но могут относиться к различным технологиям производства, как указано ниже, что приводит к различным следам примесей. Однако плавленый кварц, находясь в стеклообразном состоянии , имеет совершенно другие физические свойства по сравнению с кристаллическим кварцем . Благодаря своим физическим свойствам он находит специальное применение, например, в производстве полупроводников и лабораторном оборудовании.
По сравнению с другими обычными очками, оптическое пропускание чистого кремнезема хорошо распространяется в ультрафиолетовых и инфракрасных длинах волн, поэтому они используются для изготовления линз и другой оптики для этих длин волн. В зависимости от производственных процессов примеси будут ограничивать оптическое пропускание, в результате чего коммерческие сорта плавленого кварца оптимизированы для использования в инфракрасном диапазоне или (тогда чаще называемом плавленым кварцем) в ультрафиолете. Низкий коэффициент теплового расширения плавленого кварца делает его полезным материалом для изготовления прецизионных зеркальных подложек.
СОДЕРЖАНИЕ
Производство
Плавленый кварц получают путем плавления (плавления) кварцевого песка высокой чистоты, который состоит из кристаллов кварца . Существует четыре основных типа коммерческого кварцевого стекла:
- Тип I получают путем индукционной плавки природного кварца в вакууме или инертной атмосфере.
- Тип II получают путем плавления порошка кристаллов кварца в высокотемпературном пламени.
- Тип III получают путем сжигания SiCl 4 в водород — кислород пламени.
- Тип IV получают путем сжигания SiCl 4 в пламени плазмы, свободной от водяного пара.
Кварц содержит только кремний и кислород, хотя коммерческое кварцевое стекло часто содержит примеси. Двумя преобладающими примесями являются алюминий и титан, которые влияют на оптическое пропускание в ультрафиолетовых длинах волн. Если вода присутствует в производственном процессе, гидроксильные (ОН) группы могут быть внедрены, что снижает передачу в инфракрасном диапазоне.
Слияние
Плавление осуществляется при температуре приблизительно 1650 ° C (3000 ° F) с использованием печи с электрическим нагревом (с электрическим плавлением) или с использованием печи, работающей на газе / кислороде (с пламенным плавлением). Плавленый кремнезем может быть изготовлен практически из любого химического предшественника, богатого кремнием , обычно с использованием непрерывного процесса, который включает в себя пламенное окисление летучих соединений кремния до диоксида кремния и термическое плавление образующейся пыли (хотя используются альтернативные способы). В результате получается прозрачное стекло сверхвысокой чистоты и улучшенное оптическое пропускание в глубоком ультрафиолете. Один из распространенных методов включает добавление тетрахлорида кремния в водородно-кислородное пламя.
Качество продукции
Приложения
Многие оптические применения плавленого кварца используют его широкий диапазон прозрачности, который может простираться как в ультрафиолет, так и в ближнюю часть инфракрасного диапазона. Плавленый кварц является основным исходным материалом для оптического волокна , используемого в телекоммуникациях.
Из-за своей прочности и высокой температуры плавления (по сравнению с обычным стеклом ) плавленый кварц используется в качестве оболочки для галогенных ламп и газоразрядных ламп высокой интенсивности , которые должны работать при высокой температуре оболочки, чтобы достичь сочетания высокой яркости и длительного срока службы. . В некоторых мощных вакуумных лампах использовались кварцевые оболочки, хорошее пропускание которых в инфракрасном диапазоне длин волн облегчало радиационное охлаждение их раскаленных анодов .
Из-за своей физической силы плавленый кварц использовался в глубоководных судах, таких как батисфера и бентоскоп, а также в иллюминаторах космических кораблей с экипажем, включая космический шаттл и Международную космическую станцию .
В полупроводниковой промышленности сочетание прочности, термостойкости и УФ-прозрачности делает его отличной подложкой для проекционных масок для фотолитографии .
Его УФ-прозрачность также находит применение в качестве окон на EPROM (стираемая программируемая постоянная память ), тип энергонезависимой микросхемы памяти , которая стирается под воздействием сильного ультрафиолетового света. EPROM можно узнать по прозрачному окну из плавленого кварца (хотя в некоторых более поздних моделях используется УФ-прозрачная смола), которое находится наверху корпуса, через которое виден кремниевый чип и которое пропускает УФ-свет для стирания.
Благодаря термостабильности и составу, он используется для хранения оптических данных 5D и в печах для изготовления полупроводников.
Плавленый кварц имеет почти идеальные свойства для изготовления зеркал первой поверхности, таких как те, которые используются в телескопах . Материал ведет себя предсказуемо и позволяет изготовителю оптики нанести очень гладкую полировку на поверхность и получить желаемую фигуру с меньшим количеством итераций тестирования. В некоторых случаях плавленый кварц ультрафиолетовой чистоты использовался для изготовления нескольких отдельных непокрытых элементов линз специальных объективов, в том числе Zeiss 105 mm f / 4.3 UV Sonnar, объектива, ранее сделанного для камеры Hasselblad, и объектив Nikon UV-Nikkor 105 mm f / 4.5 (в настоящее время продается как Nikon PF10545MF-UV). Эти линзы используются для УФ-фотографии, поскольку кварцевое стекло может быть прозрачным на гораздо более коротких длинах волн, чем линзы, изготовленные из более распространенных формул кремневого или коронного стекла.
Плавленый кварц можно металлизировать и травить для использования в качестве подложки для высокоточных микроволновых схем, а термостойкость делает его хорошим выбором для узкополосных фильтров и аналогичных требовательных приложений. Более низкая диэлектрическая проницаемость, чем у оксида алюминия, позволяет использовать дорожки с более высоким импедансом или более тонкие подложки.
Применение огнеупорных материалов
Плавленый кварц в качестве промышленного сырья используется для изготовления огнеупоров различных форм, таких как тигли, лотки, кожухи и ролики, для многих высокотемпературных термических процессов, включая выплавку стали , литье по выплавляемым моделям и производство стекла. Огнеупоры из плавленого кварца обладают отличной стойкостью к тепловому удару и химически инертны по отношению к большинству элементов и соединений, включая практически все кислоты, независимо от концентрации, за исключением плавиковой кислоты , которая очень реактивна даже при довольно низких концентрациях. Полупрозрачные трубки из плавленого кварца обычно используются для обшивки электрических элементов в комнатных обогревателях , промышленных печах и других подобных устройствах.
Благодаря низкому механическому демпфированию при обычных температурах, он используется в высокодобротных резонаторах, в частности, в стеклянном резонаторе полусферического резонаторного гироскопа. По той же причине плавленый кварц также является материалом, используемым для современных стеклянных инструментов, таких как стеклянная арфа и веррофон , а также используется для новых построек исторической стеклянной гармоники , придавая этим инструментам больший динамический диапазон и более четкое звучание, чем у других инструментов. исторически используемый свинцовый кристалл .
Посуда из кварцевого стекла иногда используется в химических лабораториях, когда стандартное боросиликатное стекло не выдерживает высоких температур или когда требуется высокое пропускание УФ-излучения. Стоимость продукции значительно выше, что ограничивает ее использование; его обычно находят в виде единственного базового элемента, такого как труба в печи, или в виде колбы, элементов, находящихся под прямым воздействием тепла.
Свойства плавленого кварца
Чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения, около 5,5 ⋅ 10 -7 / K (20 . 320 ° C), объясняет его замечательную способность претерпевать большие и быстрые изменения температуры без образования трещин (см. Термический удар ).
Фосфоресценция плавленого кварца от чрезвычайно интенсивного импульса ультрафиолетового света в лампе-вспышке с центром на длине волны 170 нм.
Показатель преломления
Оптическая дисперсия из плавленого кварца может быть аппроксимирована с помощью следующего уравнения Зельмейера :
где длина волны измеряется в микрометрах. Это уравнение действительно в диапазоне от 0,21 до 3,71 мкм и при 20 ° C. Его пригодность подтверждена для длин волн до 6,7 мкм. Экспериментальные данные для реальной (показатель преломления) и мнимой (показатель поглощения) частей комплексного показателя преломления плавленого кварца, представленные в литературе в спектральном диапазоне от 30 нм до 1000 мкм, были рассмотрены Китамурой и др. и доступны в Интернете . λ
Его довольно высокое число Аббе 67,8 делает его одним из стекол с наименьшей дисперсией в видимом диапазоне длин волн, а также имеет исключительно низкий показатель преломления в видимом диапазоне (n d = 1.4585). Обратите внимание, что плавленый кварц имеет очень другой и более низкий показатель преломления по сравнению с кристаллическим кварцем, который является двулучепреломляющим с показателями преломления n o = 1,5443 и n e = 1,5534 на той же длине волны. Хотя эти формы имеют одинаковую химическую формулу, их различная структура приводит к различным оптическим и другим физическим свойствам.
Источник