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石英玻璃 ,硬度大可達莫氏七級,具有耐高溫、膨脹系數(shù)低、耐熱震性、化學穩(wěn)定性和電絕緣性能良好,并能透過紫外線和紅外線。除氫氟酸、熱磷酸外,對一般酸有較好的耐酸性。按透明度分為透明和不透明兩大類。按度分為、普通和摻雜三類。用水晶,硅石,硅化物為原料,經(jīng)高溫熔化或化學氣相沉積而成。熔制方法有電熔法、氣煉法等。
石英玻璃的形成是由于其熔體高溫黏度很高引起的結果。用于制作半導體、電光源器、半導通信裝置、激光器,光學儀器,實驗室儀器、電學設備、醫(yī)療設備和耐高溫耐腐蝕的化學儀器、化工、電子、冶金、建材以及國防等工業(yè),應用十分廣泛。
石英玻璃是一種只含二氧化硅單一成份的特種玻璃。由于種類、工藝、原料的不同,國外常常叫做硅酸玻璃、石英玻璃、熔融石英、熔凝石英、合成熔融石英,以及沒有明確概念的透明、半透明、不透明石英等。我國統(tǒng)稱石英玻璃,多按工藝方法、用途及外觀來分類,如電熔透明石英玻璃、連熔石英玻璃、氣煉透明石英玻璃、合成石英玻璃、不透明石英玻璃、光學石英玻璃、半導體用石英玻璃、電光源用石英玻璃等。人們習慣于用“石英”這樣一個簡單的詞匯來命名這種材料,這是非常不妥的,因為“石英”是二氧化硅結晶態(tài)的一種通稱,它與玻璃態(tài)二氧化硅在理化性質上是有區(qū)別的。
化學性質:
石英玻璃屬酸性材料,除氫氟酸和熱磷酸外,對其它任何酸均表現(xiàn)為惰性,是較好的耐酸材料。在常溫下堿和鹽對石英玻璃的腐蝕程度也是微的,因此不排除在這些試劑中使用石英玻璃。透明石英玻璃比不透明石英玻璃具有更好的化學穩(wěn)定性,這是因為后者由于氣泡的存在暴露在腐蝕液中的表面積增加所致。石英玻璃的結構十分松弛,甚至在高溫下還允許某些氣體的離子通過網(wǎng)絡進行擴散,其中以鈉離子的擴散為 快。石英玻璃的這一性能對于使用者尤為重要,例如,半導體工業(yè)用石英玻璃作為高溫容器或擴散管時,由于半導體材料要求很高的度,所以要求與石英玻璃接觸的作為爐襯的耐火材料必須預先經(jīng)過高溫和清潔處理,除掉鉀、鈉等堿性雜質,然后才能放入石英玻璃內使用。 在常溫下,可以認為石英玻璃是不透氣的,在高溫(例如700℃)下,某些氣體的透氣常數(shù)也很小。因此可以用在高溫高真空裝備中。
石英玻璃的光學性能有其獨到之處,它既可以透過遠紫外光譜,是所有透紫外材料優(yōu)者,又可透過可見光和近紅外光譜。用戶可以根據(jù)需要,從185-3500mμ波段范圍內任意選擇所需品種。由于石英玻璃耐高溫,熱膨脹系數(shù)小,化學熱穩(wěn)定性好,氣泡、條紋、均勻性、雙折射又可與一般光學玻璃媲美,所以它是在各種惡劣場合下工作具有高穩(wěn)定度光學系統(tǒng)的必不可少的光學材料。 石英玻璃的結構,雜質含量,OH基因及NO、CO等含量是影響光譜透過率的主要因素,氧原子結合不良在0.24μ處則有吸收峰,含有OH基團的石英玻璃,在2.7μ處由于分子振動將產生明顯的吸收峰,紫外透過率低主要是由于金屬雜質多造成原子吸收光譜所致。 石英玻璃的光譜特性曲線 電熔石英玻璃是很好的透紅外材料,但由于雜質的存在,紫外透過率低。氫氧焰熔制水晶所獲得的石英玻璃,由于氧結構缺陷,在0.24μ處有吸收峰,同時含有OH基團,所以紅外透過低。用合成原料氣煉的光學石英玻璃是較好的透紫外材料,但在2.7μ處有嚴重的OH吸收峰。只有用合成原料通過電熔或無氫火焰熔融而成的光學石英玻璃,才能很好地透過從遠紫外到近紅外的連續(xù)光譜。 1
石英玻璃的熱膨脹系數(shù)小,為5.5