Жогорку тазалыктагы кварц айнегин даярдоонун үч ыкмасы

Табигый кремний айнеги

Биринчи категория табигый эрүүнү камтыйт эсептөөчү Табигый кварц айнегин өндүрүү үчүн кристаллдар же кремнезем, алар жылуулук булактарынын жана процесстеринин негизинде «электрдик эрүү», «газды күйүү» жана «плазманы эрүү» сыяктуу ыкмаларга бөлүнөт.

Электрдик эрүү методунда, тигельдеги порошок кварц чийки заты электрдик жылытуу (анын ичинде каршылык жылытуу жана электромагниттик индукциялык жылытуу) аркылуу эритип, андан кийин кварц айнегин пайда кылуу үчүн тез муздатуу менен витрификация процесси өтөт14. Эрүү учурунда кварцтын кристаллдык структурасы β-кварцтан α-кварцка, андан кийин α-кристобалитке (аморфтук фазанын пайда болушу менен коштолгон) фазалык өтүүгө дуушар болот, болжол менен 1723°Сге жеткенге чейин, кварц эритиндиси пайда боло баштайт.

Жогорку тазалыктагы кварц күмү

Кварц порошокунун эрүү процесси адатта жогорку вакуумдук чөйрөдө (0.1~10 Па) жүргүзүлөт, бул процессте бөлүнүп чыккан газды алып салуу жана кварц айнегиндеги көбүктүн курамын азайтуу. Электрдик эритүү ыкмасы менен даярдалган кварц айнегинин сапаты негизинен чийки заттын тазалыгына жараша болот. Кварц чийки затынын курамындагы металл аралашмаларын алып салуу адатта кыйын, ошондуктан эриген кварц айнегиндеги металл аралашмалары жалпысынан жогору жана контролдоо кыйын. Кварц порошокундагы нымдуулукту кургатуу менен эффективдүү алып салууга болот, ошондуктан аз гидроксилдүү кварц айнегин электр эрүү ыкмасы менен даярдоого болот.

Синтетикалык кварц айнек

Экинчи категорияга синтездөө кирет кварц айнеги чийки зат катары кремнийди камтыган кошулмаларды (мисалы, галосиландар, гидросиландар жана кремний органикалык) пайдалануу менен химиялык реакциялар аркылуу, синтетикалык кварц айнеги деп аталат. Реакция принциптеринин негизинде бул категория дагы үч ыкмага бөлүнөт.

1) ‌плазманын химиялык буусу (PCVD)‌: Кремний камтыган бирикмелер SiO₂ пайда кылуу үчүн суусуз чөйрөдө термикалык кычкылданат.

2) ‌Жалын гидролизинин түшүүсү (FHD): Кремний камтыган бирикмелер суутек-кычкылтек жалында гидролизге (көбүнчө кычкылдануу менен коштолот) дуушар болот.

3) Соль-Гель ыкмасы: Кремний камтыган бирикмелер суулуу чөйрөдө гидролизге өтөт.

Алардын ичинен ‌FHD‌ түз синтезди жана кыйыр синтезди камтыган эң кеңири колдонулган жана жетилген өнөр жай технологиясы болуп саналат.

● ‌Түз синтез‌: Жогорку температурадагы гидролиз эриген SiO₂ бөлүкчөлөрүн пайда кылат, алар түздөн-түз субстратка төгүлүп, кварц айнегин пайда кылуу үчүн муздашат.

● ‌Кыйыр синтез‌: Төмөн температурадагы гидролиз көө сымал SiO₂ бөлүкчөлөрүн пайда кылып, тешиктүү SiO₂ денени түзөт. Бул тешиктүү дене кварц айнегин алуу үчүн дегидратациядан, допингден, агломерациядан жана муздатуудан өтөт.

Өнөр жайлык колдонмолордо көбүнчө колдонулган түз синтез ыкмасы ‌Химиялык бууларды жайгаштыруу (CVD) болуп саналат. «Кыйыр эмес синтез методдоруна» эки кадамдуу CVD, «Буу фазалуу октук чөкмө» (VAD)» жана «Сырттагы буу коюу (OVD)» сыяктуу CVDге негизделген модификацияланган ыкмалар кирет.

Бул ыкмалар даярдоо процесстеринде жана акыркы продуктуларында айырмаланат. Мисалы, ‌CVD‌ жана эки тепкичтүү CVD‌ негизинен чоң көлөмдөгү кварц айнек куймаларын өндүрүү үчүн колдонулат, ал эми ‌VAD‌ жана ‌OVD‌ негизинен оптикалык кварцтын преформаларын өндүрүү үчүн колдонулат. Бул айырмачылыктарга карабастан, бул ыкмалардын бардыгы ‌Жалын Гидролизинин Депозити (FHD)‌ принциптерине негизделген.

Кварц айнек куймасы

Optical Fiber Preform

Термикалык модификация ыкмасы

Практикалык өнөр жайлык колдонмолордо кварц айнек буюмдарынын формасына талаптар маанилүү. Мисалы, жогорку тазалыктагы кварц айнек түтүктөрү жана кварц айнек таякчалары жарым өткөргүч өнөр жайында кеңири колдонулат. Натыйжада, кварц айнек өндүрүшүндө продукттун формасын өзгөртүү (реформалоо) олуттуу мааниге ээ. Азыркы учурда, "термикалык реформалоо ыкмасы" модификациялоо үчүн негизги өнөр жай ыкмасы болуп саналат кварц айнеги буюмдар. Бул кварц айнегин жумшартуу чекитине чейин ысытып, андан кийин практикалык муктаждыктарга жараша формасын өзгөртүүнү камтыйт.

Синтетикалык кварц айнек түтүк

Температура жогорулаган сайын кварц айнеги преформа жумшартып, аны кварцтык айнек таякчаларды же түтүктөрдү пайда кылуу үчүн тартуучу аспап менен ылдый тартууга мүмкүндүк берет. Мештин температурасын жана тартуу ылдамдыгын тууралоо менен ар кандай диаметрдеги таякчаларды же түтүктөрдү чыгарууга болот. Электромагниттик индукциялык жылытуучу мештин катушкасынын түзүлүшү жана мештин түзүлүшү мештин ичиндеги температураны бөлүштүрүү талаасына олуттуу таасир этет. Практикалык өндүрүштө бул температура талаасын катуу көзөмөлдөө кварц айнек буюмдарынын сапатын камсыз кылуу үчүн маанилүү.

Кварц айнек таякчалары жана кварц айнек түтүктөрү

(Сүрөттөгү бөлүктөрү: 1-кварцтык айнек таяқча; 2-жылытуучу элемент; 3-кварц айнек таякча; 4-кварцтык айнек труба; 5-индукциялык катушка; 6-кварцтык айнек түтүк; 7-трактор)