لوله شیشه ای کوارتز چیست و چه کاربردی دارد؟

لوله شیشه ای کوارتز چیست: پاسخ مستقیم

الف لوله شیشه ای کوارتز یک جزء استوانه ای توخالی است که از دی اکسید سیلیکون با خلوص بالا (SiO2) ساخته شده است، معمولاً با سطح خلوص 99.9٪ یا بالاتر . برخلاف شیشه‌های بوروسیلیکات معمولی یا سودآهک، شیشه کوارتز از ذوب کریستال‌های کوارتز طبیعی یا سیلیس مصنوعی در دماهای بالاتر از 1700 درجه سانتی‌گراد تولید می‌شود و در نتیجه ماده‌ای با خواص حرارتی، نوری و شیمیایی اساساً برتر تولید می‌شود.

از نظر عملی، یک لوله شیشه ای کوارتز می تواند به طور مداوم در دماهای تا 1100 درجه سانتی گراد و در برابر قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت تا 1300 درجه سانتی گراد بدون تغییر شکل یا از دست دادن یکپارچگی ساختاری. نور ماوراء بنفش، مرئی و نزدیک به مادون قرمز را با حداقل تلفات جذب منتقل می کند، در برابر حمله بیشتر اسیدها و عوامل شیمیایی مقاومت می کند و ضریب انبساط حرارتی بسیار پایینی دارد. 0.55 × 10-6/°C - آن را در برابر شوک حرارتی بسیار مقاوم می کند. این خواص ترکیبی آن را به ماده انتخابی در تولید نیمه هادی، ابزار دقیق آزمایشگاهی، گرمایش صنعتی، استریلیزاسیون UV و سیستم های نوری تبدیل می کند.

خواص فیزیکی و شیمیایی کلیدی که لوله های شیشه ای کوارتز را تعریف می کند

درک اینکه چرا لوله‌های شیشه‌ای کوارتز برای کاربردهای سخت مشخص شده‌اند، مستلزم بررسی خواص مواد است که آنها را از انواع شیشه‌های جایگزین متمایز می‌کند:

ترکیب انبساط حرارتی کم و مقاومت حرارتی بالا به معنای الف لوله شیشه ای کوارتز با دمای بالا می توان آن را تا 1000 درجه سانتی گراد گرم کرد و سپس بدون ترک خوردگی در آب سرد فرو برد - خاصیتی که به عنوان مقاومت در برابر شوک حرارتی شناخته می شود که هیچ شیشه معمولی نمی تواند با آن برابری کند.

کاربردهای صنعتی و علمی اولیه

ساخت نیمه هادی و فتوولتائیک

لوله های شیشه ای کوارتز یک جزء اساسی در ساخت نیمه هادی ها هستند. در کوره های انتشار و سیستم های رسوب بخار شیمیایی (CVD)، لوله های فرآیند ساخته شده از کوارتز با خلوص بالا، ویفرهای سیلیکونی را در دماهای بین نگه می دارند. 800 درجه سانتیگراد و 1200 درجه سانتیگراد در حالی که گازهای ناخالص از آن عبور می کنند. نرخ آلودگی بسیار کم کوارتز - که بر حسب بخش در میلیارد اندازه گیری می شود - تضمین می کند که ویفرهای سیلیکونی توسط یون های فلزی که عملکرد تراشه را کاهش می دهند آلوده نمی شوند. تولیدکنندگان سلول‌های خورشیدی برای انتشار فسفر و بور در تولید سلول‌های فتوولتائیک به طرح‌های لوله فرآیند مشابهی تکیه می‌کنند.

پاکت لامپ ضدعفونی کننده UV و میکروب کش

لامپ‌های ضد میکروب UV - مورد استفاده در تصفیه آب، تصفیه هوا، استریل کردن دستگاه‌های پزشکی و پردازش مواد غذایی - به پوشش‌های لوله شیشه‌ای کوارتز بستگی دارند زیرا کوارتز موارد حیاتی را منتقل می‌کند. طول موج میکروب کش 254 نانومتر UV با بیش از 90 درصد انتقال شیشه استاندارد تقریباً تمام تشعشعات فرابنفش زیر 300 نانومتر را مسدود می کند و آن را برای این منظور کاملاً نامناسب می کند. لامپ های UV کوارتز برای خروجی پیوسته در این طول موج درجه بندی می شوند 8000-12000 ساعت کار قبل از اینکه خروجی اشعه ماوراء بنفش به زیر سطح موثر کاهش یابد.

قطعات کوره صنعتی و آزمایشگاهی

در کوره های لوله ای که برای تحقیقات مواد، آزمایش کاتالیزور و پردازش حرارتی استفاده می شود، لوله واکنش تقریباً به طور جهانی از شیشه کوارتز ساخته می شود. لوله باید در برابر چرخه حرارتی مکرر از محیط تا 900 درجه سانتیگراد یا بالاتر مقاومت کند، در برابر حملات شیمیایی گازهای فرآیند مانند هیدروژن، نیتروژن و بخارات آلی فعال مقاومت کند و پایداری ابعادی را در طول هزاران ساعت حفظ کند. الف لوله شیشه ای کوارتز با دمای بالا هر سه الزامات را به طور همزمان برآورده می کند، به همین دلیل است که حتی با توسعه مواد جایگزین استاندارد باقی می ماند.

سیستم های گرمایش مادون قرمز و هالوژن

لوله‌های گرمایش مادون قرمز کوارتز و پوشش‌های لامپ هالوژن از ترکیب این ماده از تحمل دمای بالا و انتقال مادون قرمز برای ارائه گرمای تابشی کارآمد استفاده می‌کنند. در خشک کن های صنعتی، کوره های پخت رنگ و خطوط فرآوری مواد غذایی، عناصر گرمایش کوارتز در داخل پاسخ می دهند 2-3 ثانیه - بسیار سریعتر از بخاری های مقاومتی معمولی - امکان کنترل دقیق فرآیند و صرفه جویی در انرژی را فراهم می کند. دیواره لوله گرما را از رشته تنگستن دور می کند در حالی که تابش مادون قرمز نزدیک (0.8-2.5 میکرومتر) را مستقیماً به سطح هدف منتقل می کند.

پریفرم فیبر نوری و تولید تخصصی اپتیک

صنعت فیبر نوری از لوله‌های کوارتز به‌عنوان لوله‌های زیرلایه در فرآیند رسوب بخار شیمیایی اصلاح‌شده (MCVD) برای تولید پریفرم‌های فیبر استفاده می‌کند. کوارتز مصنوعی با خلوص بالا با محتوای هیدروکسیل (OH) در زیر 1ppm برای به حداقل رساندن تضعیف نوری در فیبر حاصل مورد نیاز است. فراتر از فیبر نوری، لوله‌های کوارتز به‌عنوان محفظه‌ای برای حسگرهای نوری، سلول‌های طیف‌سنجی و محفظه‌های متوسط ​​بهره لیزری عمل می‌کنند، جایی که انتقال نور ماوراء بنفش و نور مرئی آنها ضروری است.

ظروف شیشه ای پردازش شیمیایی و آزمایشگاهی

لوله‌های شیشه‌ای کوارتز در آنالیز احتراق آزمایشگاهی، رگ‌های واکنش جریان و نگهداری نمونه در دمای بالا استفاده می‌شوند، زیرا در برابر حمله اسید هیدروفلوریک (با محدودیت)، اسید هیدروکلریک، اسید سولفوریک و اکثر حلال‌های آلی مقاومت می‌کنند. در شیمی تحلیلی، کووت‌های کوارتز و سلول‌های جریان یک پنجره نوری بدون آلودگی برای طیف‌سنجی UV-Vis در سراسر طیف کاری دستگاه فراهم می‌کنند.

انواع لوله شیشه ای کوارتز و مشخصات ابعادی

لوله های شیشه ای کوارتز در طیف وسیعی از تنظیمات برای مطابقت با نیازهای کاربردی خاص تولید می شوند. رایج ترین انواع عبارتند از:

• لوله های کوارتز شفاف (شفاف). - برای کاربردهای نوری، UV و کاربردهایی که نیاز به انتقال نور دارند. مناسب برای طول موج های 150 نانومتر تا 4500 نانومتر.
• لوله های کوارتز مات (یخ زده / شیری). - برای کاربردهای گرمایش مادون قرمز که در آن خروجی تابشی پراکنده بر انتشار جهتی ترجیح داده می شود.
• لوله های کوارتز دو سوراخه - دو کانال موازی در داخل یک بدنه یک لوله، که در غلاف های محافظ ترموکوپل و سیستم های جریان گاز دو کاناله استفاده می شود.
• لوله های کوارتز با روکش طلا - یک لایه طلای بازتابنده نازک بر روی سطح بیرونی، تابش مادون قرمز را به طور جهت متمرکز می کند و راندمان گرمایش را افزایش می دهد. تا 60% در مقایسه با لوله های بدون پوشش در یک فیکسچر.
• لوله های کوارتز مصنوعی - ساخته شده از سیلیس مصنوعی با خلوص بالا به جای کریستال کوارتز طبیعی، انتقال UV برتر و محتوای OH پایین تر برای فیبر نوری و کاربردهای عمیق UV را ارائه می دهد.

قطر خارجی استاندارد از 2 میلی متر تا 300 میلی متر ، با ضخامت دیواره از 0.5 میلی متر تا 10 میلی متر و طول از 100 میلی متر تا 3000 میلی متر. قابل اعتماد تولید کننده لوله شیشه ای کوارتز سفارشی می تواند ابعاد غیر استاندارد، لوله های یک طرفه بسته، لوله های فلنج دار و لوله هایی با ویژگی های داخلی تولید کند تا نیازهای ابزار یا فرآیند خاص را برآورده کند.

چگونه عملکرد دمای بالا به دست آمده و حفظ می شود

عملکرد حرارتی استثنایی a لوله شیشه ای کوارتز با دمای بالا نتیجه ساختار اتمی سیلیس زجاجیه - یک شبکه غیر کریستالی (بی شکل) از چهار وجهی SiO4 بدون نظم دوربرد. این ساختار به شیشه کوارتز ترکیب منحصر به فردی از انبساط حرارتی کم و نقطه نرمی بالا می دهد. مشخصات حرارتی کلیدی برای درک:

• الفnnealing point: ~ 1120 درجه سانتیگراد - دمایی که در آن تنش های داخلی به مرور زمان کاهش می یابد
• نقطه نرم شدن: ~ 1665 درجه سانتیگراد - دمایی که در آن ماده تحت وزن خود شروع به تغییر شکل می کند
• مقاومت در برابر شوک حرارتی: می تواند اختلاف دمایی را تحمل کند بیش از 1000 درجه سانتیگراد بدون شکستگی
• حداکثر دمای سرویس مداوم توصیه شده: 1100 درجه سانتی گراد (prolonged use above this causes devitrification — crystallization of the glass surface)

آبگیری - تبدیل تدریجی شیشه کوارتز آمورف به کریستوبالیت کریستالی در دماهای بالاتر از 1050 درجه سانتیگراد در مدت زمان طولانی - محدودیت اولیه در عمر مفید در کاربردهای کوره با دمای بالا است. هنگامی که آبگیری در سطح لوله شروع می شود، مواد در طول چرخه حرارتی شکننده و مستعد ترک خوردن می شوند. تمیز کردن مناسب سطح لوله (به عنوان مثال حذف آلودگی قلیایی از اثر انگشت) قبل از استفاده در دمای بالا، با به تاخیر انداختن شروع آبگیری، عمر مفید را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.

انتخاب و تعیین یک لوله شیشه ای کوارتز سفارشی

انتخاب لوله شیشه ای کوارتز مناسب برای یک کاربرد معین مستلزم تعیین چندین پارامتر وابسته به هم است. کار با یک واجد شرایط تولید کننده لوله شیشه ای کوارتز سفارشی اطمینان حاصل می کند که این پارامترها به جای انتخاب مستقل با هم بهینه شده اند:

1. درجه خلوص: استاندارد (کوارتز طبیعی، 99.9٪ SiO2) در مقابل مصنوعی با خلوص بالا (99.999٪ SiO2) - دومی برای کاربردهای نیمه هادی و UV عمیق که در آن آلودگی فلزات ردیابی باید به حداقل برسد، مورد نیاز است.
2. محتوای OH: برای لامپ UV و کاربردهای نوری، OH کم (<5 ppm) را برای به حداکثر رساندن انتقال UV مشخص کنید. برای گرمایش مادون قرمز، درجه های OH بالا قابل قبول و اغلب مقرون به صرفه تر هستند.
3. تلورانس های ابعادی: تحمل قطر خارجی معمولاً 0.3± میلی متر برای لوله های استاندارد است. تلورانس های سخت تر (±0.1 میلی متر یا بهتر) برای کاربردهای ابزار دقیق با هزینه ساخت سفارشی در دسترس هستند.
4. پرداخت سطح: سطوح داخلی جلا داده شده با آتش استاندارد هستند. سطوح زمینی و صیقلی برای کاربردهای مسیر نوری در دسترس هستند که در آن پراکندگی سطحی باید به حداقل برسد.
5. پایان پیکربندی: انتهای باز (استاندارد)، یک انتها بسته، فلنج یا مخروطی به هندسه های اتصال خاص برای ادغام در ابزارها یا سیستم های فرآیندی.
6. پوشش: پوشش بازتابنده طلا، پوشش ضد انعکاس برای استفاده نوری، یا درمان مات کننده برای انتشار انتشار مادون قرمز - هر کدام یک هدف عملکردی مجزا را انجام می دهند.

دستورالعمل های جابجایی، تمیز کردن و ذخیره سازی

لوله های شیشه ای کوارتز از نظر شیمیایی بی اثر هستند اما از نظر مکانیکی شکننده هستند. مدیریت صحیح به طور قابل توجهی عمر سرویس را افزایش می دهد:

• الفlways handle with clean cotton or nitrile gloves. روغن های پوست و مواد قلیایی ناشی از اثر انگشت، زمانی که لوله در دمای بالای 900 درجه سانتیگراد استفاده می شود، تبدیل شدن به شیشه را تسریع می کند.
• قسمت بیرونی را با محلول 10% اسید هیدروکلریک (HCl) و سپس شستشو با آب دیونیزه قبل از استفاده در دمای بالا در کاربردهای حیاتی تمیز کنید.
• به صورت عمودی یا افقی روی تکیه‌گاه‌های بالشتکی نگهداری کنید - اجازه ندهید لوله‌ها روی سطوح سخت بدون بالشتک قرار گیرند، زیرا فشار تماس نقطه‌ای می‌تواند باعث شکستگی در طول انبساط حرارتی شود.
• الفvoid contact with hydrofluoric acid (HF) at any concentration — HF etches quartz glass rapidly and irreversibly.
• هنگام نصب در کوره، اجازه دهید لوله به تدریج به دمای کوره برسد نه اینکه یک لوله سرد را در کوره داغ قرار دهید، حتی اگر مقاومت شوک حرارتی کوارتز بالا باشد - گرمایش تدریجی بهترین عمل برای حداکثر طول عمر لوله است.

الفbout Yancheng Mingyang Quartz Products Co., Ltd.

Yancheng Mingyang Quartz Products Co., Ltd. یک تولید کننده تخصصی کوارتز و محصولات شیشه ای خاص است که به عنوان پایگاه تولید جیانگ سو شرکت شیشه کوارتز Jinzhou Mingde، آموزشی ویبولیتین خدمت می کند. از زمان تأسیس، این شرکت با ادغام فناوری پیشرفته داخلی و بین المللی با سرمایه گذاری مستمر در تجهیزات تولید و سیستم های کیفیت، به سرعت رشد کرده است.

الفs a comprehensive شیشه کوارتز Tube عرضه‌کننده، طیف محصولات این شرکت شامل لوله‌های شیشه‌ای کوارتز، لوله‌های شیشه‌ای کوارتز دو سوراخ، میله‌های شیشه‌ای کوارتز، ورق‌های کوارتز، پنجره‌های یاقوت کبود، پنجره‌های شیشه‌ای فلوراید کلسیم، پوشش‌های مادون قرمز و ماوراء بنفش، پانل‌های پنجره شیشه‌ای آلومینوسیلیکات با فشار بالا، ابزارهای شیشه‌ای کوارتز با شیشه بالا، ابزارهای شیشه‌ای کوارتز کوارتز بالا، ابزار کوارتز کوارتز بالا لوله‌ها، بخاری‌های کوارتز، لوله‌های گرمایش مادون قرمز کوارتز، بخاری‌های تابش جهت‌دار مادون قرمز دور، و لامپ‌های میکروب‌کش فرابنفش - از جمله دیگر محصولات تخصصی شیشه کوارتز.

با تخصص فنی قوی، تجهیزات پیشرفته، روش‌های آزمایش کامل و قابلیت‌های طراحی حرفه‌ای، Yancheng Mingyang به عنوان یک منبع یک مرحله‌ای برای توسعه، تولید و تحویل محصول عمل می‌کند. این شرکت به طور مداوم از فلسفه کسب و کار حمایت کرده است خدمات با کیفیت و منصفانه ، کسب شناخت از مشتریان در چین و بازارهای بین المللی. این که آیا نیاز یک استاندارد است لوله شیشه ای کوارتز با دمای بالا برای مصارف صنعتی یا یک جزء با دقت مشخص از یک قطعه اختصاصی تولید کننده لوله شیشه ای کوارتز سفارشی ، Yancheng Mingyang برای برآورده کردن نیاز با کیفیت تأیید شده و عرضه قابل اعتماد موقعیت دارد.

سوالات متداول