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杂质会对石英透镜产生哪些影响?

点击次数:927 发布时间:2022-02-14
   石英透镜的综合性能高,具有良好的光学性能,但微量的杂质就能大大减低其性能。因此,控制透镜中杂质的含量,提高其纯度有利于提高性能。而石英透镜的纯度直接取决于原料-高纯石英砂的纯度,同时根据加工的条件、方法不同也会引入部分杂质。
  1.碱(碱土)金属元素
  石英透镜里面的碱(碱土)金属元素,能降低机械强度、热学性能和光学性能。特别是在高温(>1000)应用中,碱(碱土)金属杂质能起到助熔作用,形成结晶核心,使石英出现析晶失透、变形等不良现象。
  2.Al、B元素
  微量Al的渗入即能降低石英透镜高温黏度,也能增强玻璃析晶作用,降低应用性能。因此应控制Al含量,一般要求Al含量需低于20ppmw,半导体和石英坩埚中更是要求低于10ppmw;多晶硅拉制单晶硅时,B元素超标对单晶硅的电阻起到巨大的影响。
  3.过渡金属元素
  过渡金属元素Fe、Ni、Mn、Zn等取代Si,容易使石英透镜产生色斑,光透率降低,还会破坏玻璃的绝缘性,对电器设备的稳定性造成较大影响。
  4.羟基
  在石英透镜熔炼过程中,水与SiO2反应,生成羟基(-OH),羟基含量的多少与熔炼气氛密切相关。通常情况下,氢氧焰气炼石英透镜羟基含量较大(150-400ppmw),而真空电熔石英透镜羟基仅为1-10ppmw。
  羟基和碱金属一样能降低黏度,从而降低耐温性;影响热膨胀系数,降低热震性;羟基会吸收红外线,减少红外线透过率;它的存在,还会增大石英的析晶率,从而,制品的高温使用寿命降低。
  5.气液包裹体
  石英矿普遍存在的气液包裹体是形成气泡的主要因素,气泡能劣化石英透镜光学性能和力学强度。
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