Topiona krzemionka Doskonałe właściwości termiczne i chemiczne jako materiał do tygla

Topiona krzemionka ma kilka niezwykłych właściwości, zarówno pod względem właściwości mechanicznych, termicznych, chemicznych, jak i optycznych:
• Jest twardy i wytrzymały, a także niezbyt trudny w obróbce i polerowaniu. (Można również zastosować mikroobróbkę laserową.)
• Wysoka temperatura zeszklenia sprawia, że ​​jest ono trudniejsze do stopienia niż inne szkła optyczne, ale oznacza również, że możliwe są stosunkowo wysokie temperatury pracy. Jednakże topiona krzemionka może wykazywać dewitryfikację (lokalną krystalizację w postaci krystobalitu) powyżej 1100°C, szczególnie pod wpływem pewnych śladowych zanieczyszczeń, co mogłoby pogorszyć właściwości optyczne.
• Współczynnik rozszerzalności cieplnej jest bardzo niski – około 0,5 · 10−6 K−1. To kilkukrotnie mniej niż w przypadku typowych okularów. Nawet znacznie słabsza rozszerzalność cieplna około 10-8 K-1 jest możliwa w przypadku zmodyfikowanej formy topionej krzemionki z dodatkiem dwutlenku tytanu, wprowadzonej przez Corninga [4] i zwanej szkłem o ultraniskiej rozszerzalności.
• Wysoka odporność na szok termiczny jest wynikiem słabej rozszerzalności cieplnej; występuje jedynie umiarkowane naprężenie mechaniczne, nawet gdy występują duże gradienty temperatury z powodu szybkiego chłodzenia.
• Krzemionka może być chemicznie bardzo czysta, w zależności od metody wytwarzania (patrz poniżej).
• Krzemionka jest chemicznie całkowicie obojętna, z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego i roztworów silnie zasadowych. W podwyższonych temperaturach jest również w pewnym stopniu rozpuszczalny w wodzie (znacznie lepiej niż kwarc krystaliczny).
• Obszar przezroczystości jest dość szeroki (około 0,18 μm do 3 μm), co pozwala na zastosowanie topionej krzemionki nie tylko w całym zakresie widma widzialnego, ale także w ultrafiolecie i podczerwieni. Jednakże wartości graniczne w dużej mierze zależą od jakości materiału. Na przykład silne pasma absorpcji podczerwieni mogą być spowodowane zawartością OH i absorpcją UV z zanieczyszczeń metalicznych (patrz poniżej).
• Jako materiał amorficzny, topiona krzemionka jest optycznie izotropowa – w przeciwieństwie do kwarcu krystalicznego. Oznacza to, że nie ma dwójłomności, a jego współczynnik załamania światła (patrz rysunek 1) można scharakteryzować za pomocą jednego wzoru Sellmeiera.