ક્રુસિબલ મટિરિયલ તરીકે ફ્યુઝ્ડ સિલિકા ઉત્તમ થર્મલ અને રાસાયણિક ગુણધર્મો

ફ્યુઝ્ડ સિલિકામાં તેના યાંત્રિક, થર્મલ, રાસાયણિક અને ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો બંને સંબંધિત ઘણી નોંધપાત્ર લાક્ષણિકતાઓ છે:
• તે કઠણ અને મજબૂત છે, અને મશીન અને પોલિશ કરવા માટે બહુ મુશ્કેલ નથી. (કોઈ લેસર માઇક્રોમશીનિંગ પણ લાગુ કરી શકે છે.)
• ઉચ્ચ કાચ સંક્રમણ તાપમાન અન્ય ઓપ્ટિકલ ચશ્મા કરતાં ઓગળવું વધુ મુશ્કેલ બનાવે છે, પરંતુ તે એ પણ સૂચવે છે કે પ્રમાણમાં ઊંચા ઓપરેશન તાપમાન શક્ય છે. જો કે, ફ્યુઝ્ડ સિલિકા 1100 °C ઉપર, ખાસ કરીને ચોક્કસ ટ્રેસ અશુદ્ધિઓના પ્રભાવ હેઠળ, ડેવિટ્રિફિકેશન (ક્રિસ્ટોબાલાઇટના સ્વરૂપમાં સ્થાનિક સ્ફટિકીકરણ) પ્રદર્શિત કરી શકે છે, અને આ ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોને બગાડે છે.
• થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક ખૂબ જ ઓછો છે - લગભગ 0.5 · 10−6 K−1. આ સામાન્ય ચશ્મા કરતાં અનેક ગણું ઓછું છે. 10−8 K−1 ની આસપાસ પણ નબળું થર્મલ વિસ્તરણ શક્ય છે, જેમાં કેટલાક ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ સાથે ફ્યુઝ્ડ સિલિકાના સંશોધિત સ્વરૂપ સાથે શક્ય છે, જે કોર્નિંગ [4] દ્વારા રજૂ કરવામાં આવે છે અને અલ્ટ્રા લો વિસ્તરણ કાચ કહેવાય છે.
• ઉચ્ચ થર્મલ શોક પ્રતિકાર નબળા થર્મલ વિસ્તરણનું પરિણામ છે; જ્યારે ઝડપી ઠંડકને કારણે ઊંચા તાપમાનના ગ્રેડિઅન્ટ્સ આવે ત્યારે પણ માત્ર મધ્યમ યાંત્રિક તાણ હોય છે.
• સિલિકા રાસાયણિક રીતે ખૂબ જ શુદ્ધ હોઈ શકે છે, ફેબ્રિકેશન પદ્ધતિ (નીચે જુઓ).
• સિલિકા રાસાયણિક રીતે તદ્દન નિષ્ક્રિય છે, હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ અને મજબૂત આલ્કલાઇન દ્રાવણના અપવાદ સિવાય. એલિવેટેડ તાપમાને, તે પાણીમાં અંશે દ્રાવ્ય પણ છે (સ્ફટિકીય ક્વાર્ટઝ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ).
• પારદર્શિતા ક્ષેત્ર તદ્દન પહોળો છે (આશરે 0.18 μm થી 3 μm), ફ્યુઝ્ડ સિલિકાના ઉપયોગને માત્ર સંપૂર્ણ દૃશ્યમાન વર્ણપટ પ્રદેશમાં જ નહીં, પરંતુ અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને ઇન્ફ્રારેડમાં પણ પરવાનગી આપે છે. જો કે, મર્યાદાઓ નોંધપાત્ર રીતે સામગ્રીની ગુણવત્તા પર આધારિત છે. ઉદાહરણ તરીકે, મજબૂત ઇન્ફ્રારેડ શોષણ બેન્ડ OH સામગ્રીને કારણે થઈ શકે છે, અને ધાતુની અશુદ્ધિઓમાંથી યુવી શોષણ (નીચે જુઓ).
• એક આકારહીન સામગ્રી તરીકે, ફ્યુઝ્ડ સિલિકા ઓપ્ટીકલી આઇસોટ્રોપિક છે - સ્ફટિકીય ક્વાર્ટઝથી વિપરીત. આ સૂચવે છે કે તેની પાસે કોઈ બાયરફ્રિન્જન્સ નથી, અને તેનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ (આકૃતિ 1 જુઓ) એક જ સેલમીયર ફોર્મ્યુલા સાથે દર્શાવી શકાય છે.