用于 SPI Supplies^® 石英载玻片和盖玻片的熔凝石英

GE 124 电熔凝石英的技术资料和规格

石英并不是“稀有罕见的物质”，因为世界上有许多不同等级的石英。它们含有各种不同的杂质，在不同的电磁波频谱范围内有不同的透过率，有不同的“起泡”水平，等等。当然，这些石英产品的价格变化幅度也很大。例如，实验室中名义上所说的“石英”，更精确地说应该叫“熔凝石英”。电熔凝石英不要与“熔融石英”或“合成火焰熔融石英”混淆。

SPI Supplies 载玻片和盖玻片生产中所用的石英具有“高纯度”，与被公认为是石英产品中质量最高的电子工业用石英的纯度一样。相同等级的石英还常被用来制造电子工业中的晶片承载器和法兰以及各种要求很高的光学产品。

特别注意:
所有用GE 124 生产的 SPI Supplies石英产品也可用Corning 7980生产，Corning 7980是一种合成火焰熔融石英，它的含杂质度更低因此荧光更少，从而透过率更高。起初，我们曾以为这种透过率的略微增加会使UV显微技术的典型用户从中受益。但随着时间的流逝，我们遇到的一些用户却使我们相信事实并非如此。我们现在相信它们各自有不同的应用。我们可以用Corning 7980生产所有的产品, 但其价格和极少的数量使得总预算费用大得多了。

SPI Supplies认为石英的研究人员做他们的临界实验时，应该用到石英的技术资料，这一点是很重要的。人们常常无法知道试验中所用石英的等级和纯度，因此当换个地方重做该试验时，却可能用了不同等级的石英，获得的结果自然不能令人满意。因此重要的不是要知道某一种等级的石英比另一种等级的石英好，而是试验中应使用相同等级的石英来确保试验结果的可重复性。

典型痕量元素成分（按百分之一重量计）:用直读光谱仪进行分析

SPI 熔凝石英产品


Al    14
As    <0.002
B     <0.02
Ca     0.4
Cd    <0.01
Cr    <0.05
Cu    <0.05
Fe     0.2
K      0.6
Li     0.6
Mg     0.1
Mn    <0.05
Na     0.7
Ni    <0.1
P     <0.2
Sb    <0.003
Ti     1.1
Zr     0.8
OH    <5

反应能力:

在常温下，熔凝石英与大多数酸性物质，金属，氯，溴等都不会发生化学反应。它与碱性溶液会发生轻微反应，随着温度升高和溶液浓度增大反应也加快。温度超过150°C / 302?F时，磷酸会与熔凝石英发生反应。单独的氢氟酸在任何温度下都会与熔凝石英发生反应。碳和一些金属会还原熔凝石英；碱性氧化物，碳酸盐，硫酸盐等在温度升高时也会与熔凝石英反应。然而，对于一般的应用，我们可以说熔凝石英是一种惰性物质。

渗透性:

熔凝石英对于大多数气体具有不渗透性，但氦气，氢气，氘气和氖气会在熔凝石英中扩散。在温度升高和压力差下，扩散速度增加。

有一种净化氦气的方法是，让氦气通过薄壁石英管来“筛去”其中的污染物，这种方法的理论基础是氦气在熔凝石英中的选择性扩散。

氦气，氢气，氘气和氖气在熔凝石英中的扩散随温度增加而加快。在700°C 时，这些气体通过SPI熔凝石英的渗透性常数大约为:

氦气: 2.1 x 10^-8 cc/sec/cm²/mm/cm 汞柱
氢气: 2.1 x 10^-9 cc/sec/cm²/mm/cm 汞柱
氘气: 1.7 x 10^-9 cc/sec/cm²/mm/cm 汞柱
氖气: 9.5 x 10^-10 cc/sec/cm²/mm/cm 汞柱

力学性质:

熔凝石英的力学性质很象其他玻璃类物质。在大于 1.9x10⁹Pa (160,000 psi) 的设计压强作用下它的强度很大。

表面裂缝会显著影响玻璃类物质的固有强度，因此这种缺陷会大大影响它的抗拉性能。表面良好的熔凝石英的设计抗拉强度超过4.8 x 10⁷ Pa (7000 psi)。实际应用中常认为设计强度为 68 x 10⁷ Pa (1000 psi) 。

典型的物理性质:

密度: 2.2 x 10³ kg/m³
硬度: 5.5 - 6.5 Mohs Scale 570 KHN
设计抗拉强度: 4.8 x 107 Pa (N/m²), 160,000 psi
设计抗压强度: Greater than 1.1 x 108 Pa (160,000 psi)
体积模量: 3.1 x 10¹⁰ Pa (5.3 x 10³ psi)
泊松比: 0.17 Coefficient of thermal expansion (20 - 320°C): 5.5 x 10^-7 cm/cm °C. 热传导系数: 1.4 W/m°C
比热: (20°C) 670 J/kg °C
软化点: 1683°C
退火点: 1215°C
应变点: 1120°C
电阻系数 (350°C): 7 x 10⁷ ohm cm
折射率: 1.4585
倒色散系数 (Nu 值): 67.56

热性能:
熔凝石英最重要的性质之一是极低的膨胀系数(20-320°C): 5.5 x 10^-7 mm°C。该系数为铜的1/34 ，也只有硼硅酸盐玻璃的 1/7 。这个性质使得该物质在某些方面特别有用，比如光学平面，镜子，炉火隔屏以及要求对温度变化灵敏度最低的重要光学应用中。它热传导能力以温度函数的形式给出如下:

熔凝石英一个相关的性质是它极高的抵抗热冲击能力。例如，一个很薄的熔凝石英部件可以快速加热至1500°C以上然后放入水中而不会破裂。

经验退火速度:
两面冷却:

速度 °C/分钟: 4274.7 x 残余应力 Pa/(厚度, mm)₂

单面冷却:
速度 °C/分钟: 4274.7 x 残余应力 Pa/(2 x 厚度, mm)₂.

残余应力或设计取决于所应用的地方，一般的变化范围为 1.7 x 10⁷ 到 20.4 x 10⁷ Pa (25-300 psi).

按一般的标准, 对于厚度小于25mm的截面，冷却速度大约为 100°C/小时。

温度效应
熔凝石英在室温下是固体，但在高温下，它的表现与所有的玻璃类物质一样。它不象水晶材料一样有特殊的熔点，但它在相当大的温度范围内都会软化。这种从固体到类似塑料的过渡，称之为变化范围，表现在随着温度的变化而连续变化。

粘性:
粘性是衡量物质受剪应力时抵抗流动的能力。“流动性”的范围很广，因此粘性系数一般以对数形式给出。通常表达玻璃类物质粘性的术语包括应变点，退火点和软化点，分别定义如下：

应变点:
使内应力在四个小时内得到完全释放的温度，对应粘性为10¹⁴ poise（1poise = 1dynes/cm² sec）。

退火点:
使内应力在15分钟内得到完全释放的温度，对应粘性为 10¹³ poise。

软化点:
玻璃在自重作用下发生变形的温度，对应粘性大约为10^7.6 poise。熔凝石英的软化点据称在 1500°C 和1670°C 之间,因不同测量条件而有所变化。

光学性质:
透光特性提供了一种辨别各种透明石英的方法，因为透明度体现了物质的纯度和制造方法。

紫外（UV）截至波长的存在与否（分别为245 nm和2.73 μm），可起到指示作用。对于10 mm 厚的样品，紫外截至波长为 ~155 到 175 nm，对于纯熔凝石英这是纯度的体现。

过渡性金属杂质的存在，会使截至波长趋于更长的波长。如果愿意，可以在219 型石英中加入Ti。245 nm 时的吸收波段体现了还原玻璃的特点，也体现出电熔得到的物质的特点。比如，如果透明玻璃是通过“湿”过程得到（不论通过火焰熔合还是合成），合成结构性氢氧基的基本振动波段在 2.73 μm 时的吸收作用十分强烈。

UV截至波长
如传输曲线图所示, GE 型 214 熔凝石英在小于160 nm 时有一个紫外截至波长( 厚1 mm), 245 nm 时吸收较小，没有显著的吸收是由于氢氧离子的存在。 219型大约含100 ppm Ti,对于1 mm厚的样本大约在230 nm时有个紫外截至波长。

高的红外线（IR）传输能力
对于1mm厚的样本，红外线（IR）边带在 4.5 与 5.0 μm之间。

214/124 型电熔凝石英是非常有效的红外线透过物质。在2.73 μm“水波段”中它的吸收能力很小，其红外线传输能力可扩展至大约 4 μm。这使得 GE 电熔凝石英不同于火焰熔凝石英( 经常叫“湿”石英）。这种不同反映在它们的红外线（IR）传输范围上，红外线（IR）传输的数据表明了这种不同。

要转化成其他厚度时可用以下公式:

T = 3D (1-R)2 e - at

式中:

T = 3D 用小数表示的传输率。

R = 3D 一个面的表面反射损失。

e = 3D 自然对数的基数

a = 3D 吸收系数, cm^-1

t =3D 厚度, cm

在计算不同厚度GE材料的传输能力时,可使用GE传输计算器。

透光特性提供了一种辨别各种透明石英的方法，因为透明度体现了物质的纯度和制造方法。UV截至波长的存在与否（分别为245 nm和2.73 μm），可起到指示作用。对于10 mm 厚的样品，UV截至波长为 ~155 到 175 nm，对于纯熔凝石英这是纯度的体现。

过渡性金属杂质的存在，会使截至波长趋于更长的波长。如果愿意，可以在219 型石英中加入 Ti。245 nm 时的吸收波段体现了还原玻璃的特点，也体现出电熔得到的物质的特点。比如，如果透明玻璃是通过“湿”过程得到（不论通过火焰熔合还是合成），合成结构性氢氧基的基本振动波段在 2.73 μm 时的吸收作用十分强烈。

如传输曲线图所示，GE 214型熔凝石英在小于160 nm 时有一个UV截至波长( 厚1 mm), 245 nm 时吸收较小，没有显著的吸收是由于氢氧离子的存在。 219型大约含100 ppm Ti,对于1 mm厚的样本大约在230 nm时有个UV截至波长

很高的红外线（IR）传输能力
对于1mm厚的样本，红外线（IR）边带在 4.5 与 5.0 μm之间。

214/124 型电熔凝石英是非常有效的红外线透过物质。在2.73 μm“水波段”中它的吸收能力很小，其红外线传输能力可扩展至大约4μm。这使得GE电熔凝石英不同于火焰熔凝石英( 经常叫“湿”石英）。这种不同反映在它们的红外线（IR）传输范围上，红外线（IR）传输的数据表明了这种不同

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