உயர் தூய்மை குவார்ட்ஸ் கண்ணாடிக்கான மூன்று தயாரிப்பு முறைகள்

இயற்கை சிலிக்கா கண்ணாடி

முதல் வகை இயற்கையாக உருகுவதை உள்ளடக்கியது குவார்ட்ஸ் இயற்கையான குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியை உற்பத்தி செய்ய படிகங்கள் அல்லது சிலிக்காவைப் பயன்படுத்துகின்றனர், இதை வெப்ப மூலங்கள் மற்றும் செயல்முறைகளின் அடிப்படையில் மின்சார உருகுதல், வாயு எரிப்பு மற்றும் பிளாஸ்மா உருகுதல் போன்ற முறைகளாக மேலும் பிரிக்கலாம்.

மின்சார உருகும் முறையில், ஒரு சிலுவையிலுள்ள தூள் செய்யப்பட்ட குவார்ட்ஸ் மூலப்பொருட்கள் மின் வெப்பமாக்கல் (எதிர்ப்பு வெப்பமாக்கல் மற்றும் மின்காந்த தூண்டல் வெப்பமாக்கல் உட்பட) மூலம் உருக்கப்படுகின்றன, அதைத் தொடர்ந்து குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியை உருவாக்க விரைவான குளிர்விப்பு செயல்முறை செய்யப்படுகிறது. உருகும்போது, ​​குவார்ட்ஸ் படிக அமைப்பு β-குவார்ட்ஸிலிருந்து α-குவார்ட்ஸுக்கும், பின்னர் α-கிறிஸ்டோபலைட்டுக்கும் (ஒரு உருவமற்ற கட்டத்தை உருவாக்குவதோடு சேர்ந்து) கட்ட மாற்றங்களுக்கு உட்படுகிறது, தோராயமாக 1723°C ஐ அடையும் வரை, குவார்ட்ஸ் உருகத் தொடங்கும் இடத்தில்.

உயர் தூய்மை குவார்ட்ஸ் மணல்

குவார்ட்ஸ் பொடியின் உருகும் செயல்முறை பொதுவாக அதிக வெற்றிட சூழலில் (0.1~10 Pa) மேற்கொள்ளப்படுகிறது, இது செயல்பாட்டில் வெளியாகும் வாயுவை அகற்றி குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியில் குமிழி உள்ளடக்கத்தைக் குறைக்கிறது. மின்சார உருகும் முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியின் தரம் முக்கியமாக மூலப்பொருட்களின் தூய்மையைப் பொறுத்தது. குவார்ட்ஸ் மூலப்பொருட்களில் உள்ள உலோக அசுத்தங்களை அகற்றுவது பொதுவாக கடினம், எனவே இணைக்கப்பட்ட குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியில் உள்ள உலோக அசுத்தங்கள் பொதுவாக அதிகமாகவும் கட்டுப்படுத்த கடினமாகவும் இருக்கும். குவார்ட்ஸ் பொடியில் உள்ள ஈரப்பதத்தை உலர்த்துவதன் மூலம் திறம்பட அகற்ற முடியும், எனவே குறைந்த ஹைட்ராக்சில் உள்ளடக்கம் கொண்ட குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியை மின்சார உருகும் முறை மூலம் தயாரிக்கலாம்.

செயற்கை குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி

இரண்டாவது வகை ஒருங்கிணைப்பை உள்ளடக்கியது குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி சிலிக்கான் கொண்ட சேர்மங்களை (எ.கா., ஹாலோசிலேன்கள், ஹைட்ரோசிலேன்கள் மற்றும் ஆர்கனோசிலிகான்கள்) மூலப்பொருட்களாகப் பயன்படுத்தி வேதியியல் எதிர்வினைகள் மூலம், செயற்கை குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி என்று அழைக்கப்படுகிறது. எதிர்வினைக் கொள்கைகளின் அடிப்படையில், இந்த வகை மேலும் மூன்று முறைகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது.

1) பிளாஸ்மா வேதியியல் நீராவி படிவு (PCVD): சிலிக்கான் கொண்ட சேர்மங்கள் நீரற்ற சூழலில் வெப்ப ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கு உட்பட்டு SiO₂ ஐ உருவாக்குகின்றன.

2) ‌சுடர் நீராற்பகுப்பு படிவு (FHD): சிலிக்கான் கொண்ட சேர்மங்கள் ஹைட்ரஜன்-ஆக்ஸிஜன் சுடரில் நீராற்பகுப்புக்கு உட்படுகின்றன (பெரும்பாலும் ஆக்சிஜனேற்றத்துடன் சேர்ந்து).

3)சோல்-ஜெல் முறை: சிலிக்கான் கொண்ட சேர்மங்கள் நீர் ஊடகத்தில் நீராற்பகுப்புக்கு உட்படுகின்றன.

இவற்றில், FHD என்பது மிகவும் பரவலாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட மற்றும் முதிர்ந்த தொழில்துறை தொழில்நுட்பமாகும், இது நேரடி தொகுப்பு மற்றும் மறைமுக தொகுப்பு ஆகியவற்றை உள்ளடக்கியது.

● ‌நேரடி தொகுப்பு‌: உயர் வெப்பநிலை நீராற்பகுப்பு உருகிய SiO₂ துகள்களை உருவாக்குகிறது, அவை நேரடியாக ஒரு அடி மூலக்கூறில் படிந்து குளிர்விக்கப்பட்டு குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியை உருவாக்குகின்றன.

● ‌மறைமுக தொகுப்பு‌: குறைந்த வெப்பநிலை நீராற்பகுப்பு, சூட் போன்ற SiO₂ துகள்களை உருவாக்கி, ஒரு நுண்துளை SiO₂ உடலை உருவாக்குகிறது. இந்த நுண்துளை உடல் நீரிழப்பு, ஊக்கமருந்து, சின்டரிங் மற்றும் குளிர்விப்புக்கு உட்படுவதன் மூலம் குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியை உருவாக்குகிறது.

தொழில்துறை பயன்பாடுகளில், பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் நேரடி தொகுப்பு முறை ‘வேதியியல் நீராவி படிவு (CVD)’ ஆகும். ‘மறைமுக தொகுப்பு முறைகளில்’ CVD அடிப்படையிலான மாற்றியமைக்கப்பட்ட அணுகுமுறைகள் அடங்கும், அதாவது ‘இரண்டு-படி CVD’, ‘நீராவி-கட்ட அச்சு படிவு (VAD)’ மற்றும் ‘வெளிப்புற நீராவி படிவு (OVD)’.

இந்த முறைகள் தயாரிப்பு செயல்முறைகள் மற்றும் இறுதி தயாரிப்புகளில் வேறுபடுகின்றன. உதாரணமாக, பெரிய அளவிலான குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி இங்காட்களை உற்பத்தி செய்ய ‘CVD’ மற்றும் ‘இரண்டு-படி CVD’ முதன்மையாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் ‘VAD’ மற்றும் ‘OVD’ ஆகியவை முக்கியமாக குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி ஆப்டிகல் ஃபைபர் ப்ரீஃபார்ம்களை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த வேறுபாடுகள் இருந்தபோதிலும், இந்த நுட்பங்கள் அனைத்தும் அடிப்படையில் ‘சுடர் நீராற்பகுப்பு படிவு (FHD)’ கொள்கைகளில் வேரூன்றியுள்ளன.

குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி இங்காட்

ஆப்டிகல் ஃபைபர் முன்வடிவம்

வெப்ப மாற்ற முறை

நடைமுறை தொழில்துறை பயன்பாடுகளில், குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி தயாரிப்புகளின் வடிவத் தேவைகள் மிக முக்கியமானவை. எடுத்துக்காட்டாக, உயர்-தூய்மை கொண்ட குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி குழாய்கள் மற்றும் குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி கம்பிகள் குறைக்கடத்தித் தொழிலில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதன் விளைவாக, குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி உற்பத்தியில் தயாரிப்பு மறுவடிவமைப்பு (சீர்திருத்தம்) குறிப்பிடத்தக்க முக்கியத்துவத்தைக் கொண்டுள்ளது. தற்போது, ​​வெப்ப சீர்திருத்த முறை என்பது மாற்றியமைப்பதற்கான முதன்மை தொழில்துறை அணுகுமுறையாகும். குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி இது குவார்ட்ஸ் கண்ணாடியை அதன் மென்மையாக்கும் இடத்திற்கு சூடாக்குவதையும், பின்னர் நடைமுறைத் தேவைகளுக்கு ஏற்ப அதன் வடிவத்தை மாற்றுவதையும் உள்ளடக்குகிறது.

செயற்கை குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி குழாய்

வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி முன்வடிவம் மென்மையாகிறது, இது ஒரு இழுக்கும் சாதனம் மூலம் கீழ்நோக்கி இழுக்கப்பட்டு ‘குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி கம்பிகள்’ அல்லது குழாய்களை உருவாக்குகிறது. உலை வெப்பநிலை மற்றும் ‘வரைதல் வேகத்தை’ சரிசெய்வதன் மூலம், மாறுபட்ட விட்டம் கொண்ட தண்டுகள் அல்லது குழாய்களை உருவாக்க முடியும். மின்காந்த தூண்டல் வெப்பமூட்டும் உலையின் ‘சுருள் ஏற்பாடு’ மற்றும் ‘உலை அமைப்பு’ உலைக்குள் உள்ள ‘வெப்பநிலை விநியோக புலத்தை’ கணிசமாக பாதிக்கிறது. நடைமுறை உற்பத்தியில், குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி பொருட்களின் தரத்தை உறுதிப்படுத்த இந்த வெப்பநிலை புலத்தின் கடுமையான கட்டுப்பாடு அவசியம்.

குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி தண்டுகள் மற்றும் குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி குழாய்கள்

(படத்தில் உள்ள பாகங்கள்: 1-குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி தாய் கம்பி; 2-வெப்பமூட்டும் உறுப்பு; 3-குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி கம்பி; 4-குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி தாய் குழாய்; 5-தூண்டல் சுருள்; 6-குவார்ட்ஸ் கண்ணாடி குழாய்; 7-டிராக்டர்)