一、石英玻璃是晶體還是非晶體？
石英玻璃屬于非晶態(tài)材料（即非晶體），它與日常理解的水晶（石英晶體）雖然主要成分都是二氧化硅，但內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)完全不同。石英玻璃的原子排列是雜亂無(wú)章的，這使其具備了各向同性、高透光性、耐熱震等獨(dú)特性能，而水晶則是原子排列非常規(guī)則的晶體。
二、石英玻璃的折射率_密度_熔點(diǎn)_透光率
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參數(shù) |
典型值/范圍 |
補(bǔ)充說明 |
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折射率 |
可見光波段(鈉光，λ=589.3nm):1.458- 1.459 |
折射率會(huì)隨光波波長(zhǎng)變化，在紫外波段（214.4nm）可達(dá)1.534，在紅外波段（863.0nm）則降至1.452左右 |
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密度 |
約2.2g/cm3 |
這是一個(gè)非常穩(wěn)定的物理常數(shù)，不同來(lái)源的數(shù)據(jù)均在2.20-2.21 g/cm3 |
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熔點(diǎn) |
約1730℃ |
通常指其軟化點(diǎn)，它可以在1100℃下長(zhǎng)時(shí)間使用，短時(shí)間使用溫度最高可達(dá)1300-1450℃ |
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透光率 |
可見光波段>95% |
在紫外光譜區(qū)透過率可達(dá)80%以上。其透光范圍非常寬，從遠(yuǎn)紫外（185nm）到近紅外（3500nm） |
三、石英玻璃是如何制造的？
石英玻璃的制備工藝主要分為兩大類，不同的工藝決定了其最終的性能和應(yīng)用：
1、天然石英玻璃：以高純度的天然石英（如水晶、石英砂）為原料，通過高溫熔制而成。主要方法包括：
電熔法：產(chǎn)品羥基（-OH）含量低，但金屬雜質(zhì)含量相對(duì)較高，紫外透過率偏低。
氣煉法（火焰熔融法）：產(chǎn)品氣泡少，但易引入羥基，導(dǎo)致產(chǎn)品在紅外波段吸收較大。
2、合成石英玻璃：以含硅化合物（如四氯化硅SiCl?）為原料，通過化學(xué)反應(yīng)合成，純度極高。主要方法包括：
化學(xué)氣相沉積法（CVD）：金屬雜質(zhì)含量極低，光學(xué)均勻性好，但傳統(tǒng)方法羥基含量較高。
等離子體化學(xué)氣相沉積法（PCVD）：利用等離子體作為熱源，可制備出金屬雜質(zhì)和羥基含量極低、光學(xué)性能極佳的高端材料。
兩步CVD法（間接合成法）：先沉積成疏松體，經(jīng)脫羥后再燒結(jié)，實(shí)現(xiàn)了大尺寸、低羥基的制備。
