干货！高纯石英玻璃是怎样制备的？

　　石英玻璃的制备才智可分为天然石英质料熔制、化学反应合成，其它可能根据产业用道要求，对石英玻璃产品举办改型。

　　第一类因此天然石英晶体或硅石为材料举办熔制赢得，称为天然石英玻璃（Natural Silica Glass）。凭单热源和工艺的不同可能将第一类才力细分为电熔法，气炼法，等离子体熔制法等。

　　个中，电熔法是履历电加热将坩埚内的粉末状石英质料进行熔化，随后通过速速冷却的玻璃化进程形成石英玻璃。电加热的款式征求电阻加热、电磁觉得加热等。在溶化历程中石英晶体的构造历经从β-石英到α-石英，再到α-方石英（同时随从有非晶相的滋长）的变更，直至加热到约1723℃时起头形成石英熔体。

　　石英粉料的熔化进程日常在高度线Pa）的情形中实行，以去除该经由中释放滋长的气体和消极石英玻璃中的气泡含量。选取电熔法制备的石英玻璃，其品德关键取决于质料的纯度。石英质料中的金属杂质常日很难去除，因此电熔石英玻璃中的金属杂质普及含量较高且难以摆布。始末烘干可以有效去除石英粉估中的水分，因而接纳电熔法可能制备出羟基含量较低的石英玻璃。

　　第二类因而含硅化关物（席卷卤化硅，氢化硅及有机硅等）为资料经验化学反应合成获得，称为关成石英玻璃。证据反映意想的差异能够将第二类才具分为三种：

　　第一种为含硅化合物在无水情况中发生热氧化效劳天赋SiO2，常见的为等离子体化学气相浸积法（PCVD）；第二种为含硅化关物在氢氧火焰中爆发水解反响（往往同时跟从有氧化反映），称为火焰水解沉积法（FHD）；第三种为含硅化合物在水介质中产生水解反映，称为溶胶-凝胶法（Sol-Gel）。此中家产中掌握最广大且最成熟的工夫为FHD法，详尽网罗直接合成法和间接合成法。

　　在直接合成法中，水解响应在较高的温度下举办，生成的SiO2颗粒呈熔融处境，能够直接重积到基板上履历冷却获得石英玻璃；而在间接关成法中，水解反映的温度较低，天禀的SiO2颗粒呈烟灰状，所以首先沉积取得SiO2疏松体，随后SiO2疏松体始末脱羟、掺杂、烧结及冷却经过赢得石英玻璃。

　　产业中常见的直接合成法为化学气相浸积法（CVD），间接闭成法征求在CVD法内情上变革的两步CVD法、气相轴向重积法（VAD）及管外气相浸积法（OVD）等。

　　这些才具的区别在于制备工艺和产品不同，如CVD法和两步CVD法紧要驾御于制备大尺寸石英玻璃锭，而VAD和OVD法重要用于制备石英玻璃光纤预制棒等，但它们的途理都是基于FHD。

　　本质家产控制中时时对石英玻璃产品的式样有央浼，如半导体财产中每每用到高纯石英玻璃管、石英玻璃棒等，所以石英玻璃产品的改型在石英玻璃缔造范围拥有危机的身分。目前工业中对石英玻璃产品改型关键接收的是热改型法，即资历加热石英玻璃使其软化，尔后依据本质需要对其姿态进行改革。

　　热改型法开初通过将石英玻璃母材加热软化，尔后资历槽沉、拉制等才华获得所供应的产品。如下图所示，炉体的加热式样为电磁感受加热。炉内感想线圈中通入的交变电流在空间中产生交变的电磁场，电磁场效果于发热体产生电流和热量。

　　（图中部件：1-石英玻璃母棒；2-发热体；3-石英玻璃棒；4-石英玻璃母管；5-感应线-牵引器）

　　随着温度普及，石英玻璃母材发生软化，此时经过牵引器下拉即可发作石英玻璃棒/管。资历调养炉内温度和下拉速度，能够拉制出分歧直径的石英玻璃棒/管。电磁感受加热炉的线圈安置和炉体机合对于炉内温度场有很大的教化，在实际坐褥中需要严峻垄断炉内的温度场来担保石英玻璃产品的质量。

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