石英玻璃

石英玻璃，由单一组分的二氧化硅组成的特种玻璃，按其纯度分高纯石英玻璃 、普通石英玻璃和掺杂石英玻璃三类，按透明度又分透明和不透明两类；因其具有纯度高、光谱透过性能好、耐高温、抗热冲击、化学性能稳定、耐射线辐照、电绝缘等一系列的优异特性而被称为“玻璃之王”；可制成管、棒、板、块和纤维，可加工成各种形状的仪器器皿，也可切割、研磨、抛光成棱镜、透镜等光学零件，掺入少量杂质可制得特殊性能的新品种, 如超低膨胀、荧光石英玻璃等；因此广泛用于半导体、新型光源、光学、仪表、热工、冶金、化工和建材工业以及激光技术、空间技术、天文工程、核工程、光导通信等高科技领域。 机械强度高，耐高温、热膨胀系数低，耐热震、化学稳定性好，介电强度高、折射率小，在紫外、可见和红外光区透过性优良，低温或高温绝缘性能好。
有关石英玻璃的概述、理化性质、制备方法、应用等是由Chemicalbook的丁红编辑整理。（2015-11-16） 1.化学气相沉积法（CVD法）
采用鼓泡法通过带料气体将四氯化硅液体带入燃烧器，然后由氢-氧气体混合燃烧产生高温火焰对气态四氯化硅进行水解、融化，反应后生成二氧化硅沉积在基体上。CVD 法沉积装置按结构可以分为卧式和立式两种: 相比之下，立式沉积装置中基础杆采用垂直布局，沉积速率更高，能制备大尺寸石英玻璃。
反应式如下：
SiCl4(气态）+2H2+O2（气）→SiO2↓+4HCl↑
CVD法合成石英玻璃金属杂质含量低，性能明显优于熔融石英玻璃，比如高的深紫外透过率、高的光学均匀性和优异的耐辐照性能，能满足部分高技术领域的需求。但是CVD法制备的石英玻璃存在一个严重的缺陷: 由于制备过程始终处于一个氢过量的氛围，所以备的石英玻璃中羟基含量较高。研究者普遍认为羟基导致石英玻璃的红外吸收光谱在2.73 μm 处有很强的吸收峰，并且羟基的存在还会导致石英玻璃的密度降低，从而降低其机械性能和热学性能。
2.高频等离子火焰法
整套沉积装置中与合成工艺密切相关的是等离子灯炬部分，该灯炬采用四管制( 如图3 所示) : 最内部石英玻璃管用于输送原料气体，第二层石英玻璃管用于输送氧气，第三层石英玻璃管用于输送工作气体，最外层采用含氧气体作为冷却气，在最外层的石英玻璃管外环绕三圈高频线圈用于激发等离子体; 内管输送的原料气体与第二层管输送的氧气混合后，进入等离子区进行反应，然后生成石英玻璃微粒，沉积在基台上完成玻璃化过程，得到高品质的无氢石英玻璃锭或石英玻璃砣。

图1为四管石英灯炬 1.透明石英玻璃 主要用于半导体、电光源、冶金和化学工业及国防科学技术。
2.不透明石英玻璃 主要用于化学工业的合成反应器、耐酸管道、荧光粉、光学玻璃的熔炼增锅、玻璃熔窑耐火材料以及其他电工、热工材料。
3.光学石英玻璃 紫外光学石英玻璃主要用作精密光学仪器、分析仪器、夭文仪器以及空间技术等。红外光学石英玻璃主要用作红外探测跟踪系统、精密光学仪器零件、工业窑炉的观察镜、导弹天线罩及雷达延迟线和彩电延迟线片等。
4.低膨胀石英玻璃 作为腔体材料可以提高氦氖激光器的计测精度和原子钟的计时精度; 作为精密光学部件是轻质天文望远镜的优质材料, 也是宇宙飞行器窥视窗的好材料。
5.抗折晶石英玻璃 用作抗剧列热震的光学窗和结构材料, 特别是在含有水蒸汽和氧气对石英玻璃折晶有催化作用的高温下使用。
6.抗碱石英玻璃 用于制作金属卤化物灯. 光色稳定, 光维持率高, 使寿命提高一倍左右, 使自镇流荧光高压汞灯寿命提高三倍以上, 是新光源的理想制灯材料, 主要应用干第三代电光源的各种高强度气体放电灯, 如杭钠灯、钠锭锢灯、碘化锉灯、摘钦灯、高压汞灯等。
7.掺饰石英玻璃 用于激光测距仪、激光核聚变、钻石激光打孔等领域。
8.滤紫外石英玻璃 短波紫外滤光石英玻璃适干制作高压汞灯、杀菌灯和氛灯, 应用到医疗、电影放映等日用电光源领域, 防止了短波紫外线对人体的灼伤和空气中臭氧的形成。长波长紫外光石英玻璃用作彩色照像制版光源有利于彩印色度的改善, 用作固体激光器第三代光源及滤光材料, 激光效率提高20 一50 %, 光源寿命延长到一干万次以上, 并能消除紫外辐射对人体伤害和滤光液对器件的腐蚀与环境污染, 使激光器小型化。
9.石英玻璃砖 主要用作砌筑熔化低碱玻璃熔窑的耐火材料。
10.石英玻璃陶瓷 应用于冶金、化工、玻璃、国防科研等行业.特别是用作精密铸造、连续铸钢的渗入式水口和浮法玻璃熔炉流液口闸板。
11.荧光石英玻璃 适用于紫外荧光仪, 高压液相色谱仪等仪器。
12.石英玻璃纤维 用石英纤维制成的激光医疗光纤可将激光传输到人的腔体内, 与血琳药剂结合使用, 可以治疗食道、气管、直肠、胃等各种腔体内癌症和乳房、表皮等体表癌症。用石英纤维制成的光纤传感器, 能传递测量温度、压力、位移、速度、电压、电流和溶液浓度, 与传统传感技术相比, 结构简单、抗电磁干扰、快速、灵敏。用其制成紫外辐照计小巧精致, 在医疗、化工、电子、公安等部门检测紫外线辐照剂量, 灵敏度高, 效果好, 价格便宜。
13.石英玻璃弹簧 适用于热天平、重力仪和地震仪等精密仪器上。 形态：白色粉末
参数
纯度：99%
粒径：20nm
比表面积：145-160m2/g 此款产品表面羟基多，吸水性好 适用于真空沉积。 装在反应管和吸收管中定位催化剂和吸附杂质以及过滤反应气中的粉尘