石英玻璃的基本概述

  外文名称:quartz glass;silica glass;fused quartz;fused silica ;vycor glasses石英玻璃是二氧化硅单一成分的非晶态材料,其微观结构是一种由二氧化硅四面结构体结构单元组成的单纯网络,由于Si-O化学键能很大,结构很紧密,所以石英玻璃具有独特的性能,尤其透明石英玻璃的光学性能非常优异,在紫外到红外辐射的连续波长范围都有优良的透射比。石英玻璃采用高纯度的硅砂作为原料,制作的传统方法是熔融-淬灭方法(加热材料到熔化温度,然后快速冷却到玻璃的固态相);制作超高纯度和紫外透射比的透明玻璃需硅的汽化、氧化成二氧化硅并加热溶解等过程。 石英玻璃的形成是由于其熔体高温黏度很高引起的结果。用于制作半导体、电光源器、半导通信装置、激光器,光学仪器,实验室仪器、电学设备、医疗设备和耐高温耐腐蚀的化学仪器、化工、电子、冶金、建材以及国防等工业,应用十分广泛。

  随着半导体技术的发展,石英玻璃被广泛的用于半导体生产的各项工序中。比如,直拉法把多晶转化成单晶硅;清洗时用的清洗槽;扩散时用的扩散管、刻槽舟;离子注入时用的钟罩等等。 石英玻璃具有极低的热膨胀系数,高的耐温性,极好的化学稳定性,优良的电绝缘性,低而稳定的超声延迟性能,最佳的透紫外光谱性能以及透可见光及近红外光谱性能,并有着高于普通玻璃的机械性能。因此它是近代尖端技术中空间技术、原子能工业、国防装备、自动化系统,以及半导体、冶金、化工、电光源、通讯、轻工、建材等工业中不可缺少的优良材料之一。

  石英玻璃是用天然结晶石英(水晶或纯的硅石),或合成硅烷经高温熔制而成。熔融后的产品具有极好的加工性能,在极高的粘度范围内,可以将管和棒进行有如普通玻璃细工一样的热加工,还可以用金刚石或碳化硅制成的磨具进行高速机械加工,从而制成各种复杂形状的仪器和特种制品。石英玻璃的性能主要取决于它的纯度,其次是工艺过程或热工制度。微量杂质的存在将给石英玻璃的使用性能带来重大的影响;同时由于工艺过程或热工制度的稍有疏忽,将给外观质量带来多种多样的缺陷,产生大量的废次产品。

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