Quarzglas

Bei der Si- und FeSi-Produktion ist SiO2 die Hauptquelle für Si in Form von Quarz. Reaktionen mit SiO2 erzeugen SiO-Gas, das weiter mit SiC zu Si reagiert. Beim Erhitzen wandelt sich Quarz in andere SiO2-Modifikationen mit Cristobalit als stabiler Hochtemperaturphase um. Die Umwandlung in Cristobalit ist ein langsamer Prozess. Die Rate wurde für mehrere industrielle Quarzquellen untersucht und es wurde gezeigt, dass sie zwischen den verschiedenen Quarzarten erheblich variiert. Weitere Unterschiede im Verhalten beim Erhitzen zwischen diesen Quarzquellen, wie Erweichungstemperatur und Volumenausdehnung, wurden ebenfalls untersucht. Das Quarz-Cristobalit-Verhältnis beeinflusst die Reaktionsgeschwindigkeit von SiO2. Die industriellen Konsequenzen und andere Implikationen des beobachteten Unterschieds zwischen Quarzarten werden diskutiert. In der aktuellen Arbeit wurde eine neue experimentelle Methode entwickelt und eine Untersuchung mehrerer neuer Quarzquellen hat die zuvor beobachtete große Variation zwischen verschiedenen Quellen bestätigt. Die Wiederholbarkeit der Daten wurde untersucht und der Einfluss der Gasatmosphäre untersucht. Als Grundlage für die Diskussion werden die Ergebnisse der früheren Arbeiten herangezogen.

Quarzglas verfügt über ausgezeichnete thermische und chemische Eigenschaften als Tiegelmaterial für die Einkristallzüchtung aus der Schmelze und ist aufgrund seiner hohen Reinheit und geringen Kosten besonders attraktiv für die Züchtung hochreiner Kristalle. Beim Wachstum bestimmter Kristallarten ist jedoch eine Schicht aus pyrolytischem Kohlenstoff zwischen der Schmelze und dem Quarztiegel erforderlich. In diesem Artikel beschreiben wir eine Methode zum Aufbringen einer pyrolytischen Kohlenstoffbeschichtung durch Vakuumdampftransport. Es hat sich gezeigt, dass das Verfahren wirksam ist, um eine relativ gleichmäßige Beschichtung auf einem breiten Spektrum von Tiegelgrößen und -formen zu erzielen. Die resultierende pyrolytische Kohlenstoffbeschichtung wird durch optische Dämpfungsmessungen charakterisiert. Bei jedem Beschichtungsprozess nähert sich die Dicke der Beschichtung nachweislich einem Endwert mit einem exponentiellen Ende, wenn die Dauer der Pyrolyse zunimmt, und die durchschnittliche Dicke nimmt ungefähr linear mit dem Verhältnis des Volumens des verfügbaren Hexandampfs zur Oberfläche der Pyrolyse zu Beschichtung. Mit diesem Verfahren beschichtete Quarztiegel wurden verwendet, um Nal-Einkristalle mit einem Durchmesser von bis zu 2 Zoll erfolgreich zu züchten, und es wurde festgestellt, dass sich die Oberflächenqualität des Nal-Kristalls mit zunehmender Beschichtungsdicke verbessert