مواصفة:
الخصائص والخصائص الرئيسية
1. النقل البصري الاستثنائي:
· نطاق طيفي واسع: فهو ينقل الضوء بشكل أفضل بكثير من النظارات الأخرى عبر طيف واسع، من الأشعة فوق البنفسجية العميقة (UV) إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR). يعد انتقاله العالي في منطقة الأشعة فوق البنفسجية عامل تمييز رئيسي.
· امتصاص منخفض: يتميز بامتصاص وتشتت منخفض للغاية، مما يجعله مثاليًا للعدسات والنوافذ والركائز البصرية.
2. المقاومة الحرارية القصوى:
· معامل التمدد الحراري المنخفض جدًا (CTE): يتمتع زجاج الكوارتز بواحد من أقل معاملات التمدد الحراري مقارنة بأي مادة أخرى، مما يعني أنه يتمدد وينكمش إلى الحد الأدنى مع تغيرات درجة الحرارة. وهذا يمنحها مقاومة رائعة للصدمات الحرارية - حيث يمكن تسخينها إلى درجات حرارة شديدة الحرارة ثم غمرها في الماء دون أن تتشقق.
3. درجة نقاء عالية وثبات كيميائي:
· وهو خامل بطبيعته ومقاوم للتآكل بمعظم الأحماض والأملاح والمذيبات العضوية. وهذا يجعلها مثالية للاستخدام في البيئات الكيميائية العدوانية ومعالجة أشباه الموصلات حيث يجب تجنب التلوث.
4. العزل الكهربائي الممتاز:
· يتمتع بقوة عازلة عالية وموصلية كهربائية منخفضة، حتى في درجات الحرارة المرتفعة، مما يجعله عازلًا كهربائيًا ممتازًا.
5. عتبة الضرر العالية بالليزر:
· تتمتع السيليكا المصهورة الاصطناعية بمقاومة عالية للأضرار الناجمة عن أشعة الليزر عالية الطاقة، وهو أمر بالغ الأهمية لبصريات الليزر ومكونات أنظمة الطباعة الحجرية.
أنواع زجاج الكوارتز
· النوع الأول: يتم إنتاجه عن طريق صهر بلورات الكوارتز الطبيعية. يحتوي على شوائب معدنية ضئيلة ولكنه يتمتع بانتقال ممتاز للأشعة فوق البنفسجية وخصائص حرارية.
· النوع الثاني: ينتج عن طريق صهر رمل الكوارتز الطبيعي. يحتوي على شوائب وفقاعات أكثر من النوع الأول.
· النوع الثالث: السيليكا المنصهرة الاصطناعية، التي يتم تصنيعها عن طريق التحلل المائي لرباعي كلوريد السيليكون (SiCl₄). يوفر أعلى درجة نقاء وانتقال فائق للأشعة فوق البنفسجية مع الحد الأدنى من الفقاعات والشوائب. هذا هو الصف الأكثر أهمية لأشباه الموصلات والبصريات المتقدمة.
· النوع الرابع: السيليكا المنصهرة الاصطناعية المصنوعة بعملية أكسدة البلازما. مماثلة في النقاء للنوع الثالث.
التطبيقات الأولية
يعتبر زجاج الكوارتز مادة مهمة في العديد من التقنيات المتقدمة:
1. تصنيع أشباه الموصلات: أهم تطبيقاتها. تستخدم للمكونات الحاسمة في أدوات الطباعة الحجرية، بما في ذلك:
· ركائز النبائط الضوئية: لزخرفة رقائق السيليكون.
· العدسات البصرية والنوافذ: في أجهزة السائر والماسحات الضوئية.
· أنابيب أفران الانتشار وقوارب الويفر: لعمليات الأكسدة والانتشار والتليين في درجات الحرارة العالية بسبب نقائها وثباتها الحراري.
· غرف الحفر والجرار الجرسية: لأنظمة حفر البلازما وترسيب البخار الكيميائي (CVD).
2. البصريات والضوئيات:
· نقل الأشعة فوق البنفسجية: العدسات والمنشورات والنوافذ لمصابيح الأشعة فوق البنفسجية وأنظمة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية والتحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية.
· بصريات الليزر: ركائز ومكونات أنظمة الليزر عالية الطاقة.
· الألياف الضوئية: المادة الأساسية للألياف الضوئية.
3. الإضاءة:
· مغلفات لمصابيح التفريغ عالي الكثافة (HID)، ومصابيح الهالوجين، ومصابيح الأشعة فوق البنفسجية (مثل بخار الزئبق). يمكنه تحمل درجات حرارة التشغيل العالية وينقل ضوء الأشعة فوق البنفسجية بكفاءة.
4. المعدات الكيميائية والمختبرية:
· البوتقات والخزانات والأنابيب ونظارات الرؤية للتعامل مع المواد المسببة للتآكل عند درجات الحرارة العالية.
5. الفضاء وعلم الفلك:
· نوافذ المركبات الفضائية والأقمار الصناعية والتلسكوبات نظرا لثباتها ووضوحها البصري.
مقارنة مع النظارات الأخرى
خاصية زجاج الكوارتز (السيليكا المنصهرة) زجاج البورسليكات (على سبيل المثال، بيركس) زجاج الصودا والجير
نقطة التليين عالية جدًا (~1660 درجة مئوية) عالية (~820 درجة مئوية) منخفضة (~700 درجة مئوية)
CTE منخفض للغاية (0.55 × 10⁻⁶/ك) منخفض (3.3 × 10⁻⁶/ك) مرتفع (9 × 10⁶/ك)
انتقال الأشعة فوق البنفسجية ممتاز (وصولاً إلى ~ 185 نانومتر) ضعيف (ينقطع في الأشعة فوق البنفسجية) ضعيف جدًا
التكلفة عالية متوسطة منخفضة جدًا
باختصار، يعتبر زجاج الكوارتز مادة هندسية رائدة تم اختيارها للتطبيقات الأكثر تطلبًا حيث لا يمكن التفاوض على الوضوح البصري، ومقاومة الصدمات الحرارية، والنقاء الكيميائي، واستقرار درجات الحرارة العالية. إنها المادة التي تمكن من تصنيع الرقائق الدقيقة الحديثة ومجموعة واسعة من منتجات التكنولوجيا المتقدمة الأخرى.
نافذة زجاجية شفافة
عدسة بصرية
المنشور البصري
عدسة مجمعة
الآن الاتصال