Применение кварцевого стекла
Создание второго по величине в мире высокотехнологичного комплекса для производства особо чистого кварцевого концентрата в Ханты-Мансийском автономном округе-Югре, продукция которого будет востребована мировыми лидерами полупроводниковой и светотехнической промышленности, способного стать основой для развития полупроводниковой и светотехнической промышленности в России и совершенствующего социально-экономическую инфраструктуру автономного округа в качестве базового проекта по освоению Приполярного Урала."
Применение высокочистого кварцевого концентрата распространяется на многие высокотехнологические отрасли промышленности:
Светотехническая промышленность. Основной продукт из кварцевого стекла в светотехнической промышленности - кварцевые трубы. Они подразделяются на 4 основных типа в соответствии со сферами применения:
- трубы из прозрачного кварцевого стекла для высокотемпературных ртутных, галогенных, ультрафиолетовых ламп, термопар, полупроводниковых изделий, оснастки волноводов и других высокотемпературных устройств;
- трубы из прозрачного кварцевого стекла с присадками из окиси титана для блокировки интенсивного ультрафиолетового излучения, применяющиеся в производстве бактерицидных ламп со светопропусканием в определенных частях ультрафиолетового спектра;
- трубы из прозрачного кварцевого стекла с присадками церия, блокирующие ультрафиолетовое излучение и эффективные в видимой части спектра;
- трубы из синтетического сверхчистого кварца с низким содержанием гидроксила, применяющиеся для оболочек и бандажей ультрафиолетовых и озоновых ламп, медицинского и химического оборудования, а также для наиболее современных полупроводниковых устройств.
Полупроводниковая промышленность. Трубы из плавленого кварца, обладающего высокой химической чистотой и термической стойкостью, являются идеальной топочной камерой для производства кремниевых пластин в полупроводниковой промышленности. Лучшие современные образцы труб достигают диаметра 550 мм при общем содержании примесей менее 25 ppm. Для особо ценных изделий требуются трубы с низким (0,1 ppm) содержанием щелочей. Помимо труб, в производстве полупроводников применяются конусные колпачки и непрозрачные кварцевые кольца, изготовленные также из плавленого кварца высокой чистоты. Кассеты для полупроводниковых пластин изготавливаются из стержней и слитков плавленого кварцевого стекла, к которым применяются весьма жесткие требования по содержанию воздушных полос и включений, а также по выдержанности заданных размеров.
Оптическая промышленность. Оптическая промышленность - традиционный потребитель кварцевого стекла. Это и линзы для телескопов и оптических лабораторных приборов, и средства телекоммуникации, дифракционные линзы, проекционные дисплеи, оптика для сканирующих устройств и принтеров, лазеры, а также фотоаппараты, видеокамеры, сверхплоские экраны телевизоров, автоматы контроля пламени и многое другое.
Производство тиглей.Производство тиглей относится к полупроводниковой промышленности. Тем не менее эта отрасль обычно выделяется в связи с ее особым местом в производстве. Тигли из плавленого кварцевого стекла используются для производства металлического кремния и поликристаллического кремния. Чтобы получить металлический кремний, пригодный для изготовления высококачественных полупроводниковых пластин, поликристаллический кремний помещают в кварцевый тигель, нагретый до высокой температуры, и вытягивают из расплава монокристалл кремния. Плавленый кварц является одним из немногих материалов, которые совмещают высокую чистоту и температурные характеристики, требуемые для этого процесса. Производство тиглей - весьма сложный процесс, и для получения тигля требуемого размера необходимы свои "ноу-хау". Основные производители стремятся получить тигли все большего размера: чем больше диаметр тигля, тем большего диаметра можно получить кристалл кремния и кремниевой пластины. Например, компания "Дженерал электрик" производит тигли диаметром от 12 до 32 дюймов и вырезает из кремния пластины диаметром от 100 до 300 мм.
Волоконно-оптическая промышленность. Плавленый кварц нашел свое применение в одной из самых передовых отраслей промышленности - волоконной оптике. Опорные трубы для световодов изготавливаются как из природного, так и из синтетического кварца. Последний по своим характеристикам лучше, но значительно дороже. Поэтому многие заводы успешно разрабатывают и применяют собственные технологии производства опорных труб для световодов из природного кварца. Помимо опорных труб, в указанной отрасли применяются также кварцевые стержни и трубы для выхлопа и оснастки, а также кварцевые трубы большого диаметра для специальных печей.
Производство специальных нитей и тканей. Кварцевые нити и крученая пряжа применяются в разнообразных материалах, например, в кабельной промышленности для производства огнеупорной изоляции. Изолирующие шланги используются в стекольной промышленности, нагревателях, лабораторном оборудовании, электропроводке. Кварцевые тканые и нетканые материалы являются основой для ламинирования высококачественных печатных схем и радарных щитов. Нетканые материалы из кварцевого стекла применяются в сменных конусах космических челноков. В связи с низкой теплопроводностью и высокой сопротивляемостью к агрессивным растворам и газам эти материалы особенно хороши как фильтрующий и изоляционный материал для химической и металлургической промышленности.
На базе монокристаллического кремния возможно создание предприятий электронной промышленности, но это уже требует огромных (миллиарды долларов) капиталовложений и вовлечения большого числа производств, предприятий, специалистов.
Применение прозрачного и непрозрачного кварцевого стекла. Кристаллический кварц и кварцевое стекло - различные формы оксида кремния (SiO2). В кварцевом стекле оксид кремния находится в аморфной форме и поэтому он не растрескивается при резком перепаде температур, как кристаллический кварц, имеет чрезвычайно низкий коэффициент температурного расширения и теплопроводности. В отличие от обычного стекла, которое состоит из смеси различных компонент, кварцевое стекло состоит только из оксида кремния, а количество примесей других химических элементов чрезвычайно мало. Это приводит к тому, что кварцевое стекло обладает чрезвычайно широким спектром пропускания (через кварцевое стекло можно даже загорать), малым поглощением света (обычное оконное стекло поглощает столько же света, сколько и кварцевое стекло толщиной в 100 метров), высокой оптической гомогенностью, стойкостью к ионизирующим излучениям и лазерному излучению высокой интенсивности, низким коэффициентом температурного расширения (примерно в 20 раз меньше по сравнению с обычным стеклом), высокой рабочей температурой (более 1200 оС, что в 4 раза больше, чем для обычного стекла), и т.д. Всё это обуславливает широкое применение кварцевого стекла в полупроводниковой промышленности и оптике.
Кварцевые трубы, стержни из
прозрачного и непрозрачного кварцевого стекла.
Применение: трубка кварцевая применяется в промышленном
оборудовании, котельном оборудовании (как водомерная трубка
котлов, водоуказательная трубка показывающая уровень жидкости);
в металлургии и литье (пробы металла, кварцевые чехлы, термопары). Также кварцевая
трубка используется в инфракрасных электронагревателях, химической отрасли (чехлы,
колбы, воронки, лабораторная посуда, кварцевая труба, кварцевые тигли). В полупроводниковой
(для получения особо чистого кремния) и в светотехнической промышленности (бактерицидные
лампы, кварцевые лампы для солярия, ультрафиолетовые лампы).
Смотровые
стекла, водоуказательные
стекла Клингера, Дюранса
Применение:окна промышленных установок и смотровых фонарей, визуальный
контроль технологических процессов в пищевой, химической, нефтеперерабатывающей,
строительной и др. отраслях
промышленности, Стекло Клингера и Стекло Дюранса предназначены для указания уровня
нефтехимической и других жидкостей
