动态荷载下石英玻璃透光性及损伤演化

石英玻璃技术 摘要：石英玻璃是特种工业技术玻璃，由于其具有其他材料不能代替的特殊性能，在国民经济和国防建设 中起着非常重要的作用。本文试图从使用石英玻璃的各领域来讨论我国石英玻璃技术的现状和未来发展方 向。 关键词：石英玻璃技术 1电光源 电光源大量使用石英玻璃管，得益于电连熔技术和真空脱羟技术的发展，我国可以生产供照明电光源 用的石英玻璃管，年产量达到两万余吨，产值约6亿元人民币，产品大量出口。我国从2o世纪70年代起就 开始研制石英玻璃连熔工艺，进展较慢。1991年从英国bg公司引进连熔炉，仿制、改进20多套，在江苏东 海建立了电连熔基地，照明电光源用石英玻璃才有了飞跃性的发展。在特种电光源用石英玻璃管方面主要 有用于紫外杀菌灯，紫外光固化灯，红外加热灯等的透明和乳白管，产量较前者为少。中国建材院先后研 制出，掺钛石英玻璃、掺铈石英玻璃、滤紫外石英玻璃等系列产品，为制造

石英玻璃 石英玻璃管 二氧化硅单一组分的玻璃。这种玻璃硬度大可达莫氏七级，具有耐高温、膨胀系数低、耐热 震性、化学稳定性和电绝缘性能良好，并能透过紫外线和红外线。除氢氟酸、热磷酸外，对 一般酸有较好的耐酸性。按透明度分为透明和不透明两大类。按纯度分为高纯、普通和掺杂 三类。用水晶，硅石，硅化物为原料，经高温熔化或化学气相沉积而成。熔制方法有电熔法、 气炼法等。 目录 基本概述 纯度 失透性 化学性能 离子扩散及透气性 电学性能 光学性能 热学性能 石英玻璃 基本概述 简介 外文名称：quartzglass；silicaglass；fusedquartz；fusedsilica；vycorglasses 形成用途 石英玻璃的形成是由于其熔体高温黏度很高引起的结果。用于制作半导体、电光 源器、半导通信装置、激光器，光学仪器

石英玻璃 石英玻璃的形成是由于其熔体高温黏度很高引起的结果。用于制作半导体、电光源器、半导通信装置、激 光器、光学仪器、实验室仪器、电学设备、医疗设备和耐高温耐腐蚀的化学仪器、化工、电子、冶金、建 材以及国防等工业，应用十分广泛。高纯石英玻璃可制光导纤维。 随着半导体技术的发展，石英玻璃被广泛的用于半导体生产的各项工序中。比如，直拉法把多晶转化成单 晶硅；清洗时用的清洗槽；扩散时用的扩散管、刻槽舟；离子注入时用的钟罩等等。 石英玻璃是一种只含二氧化硅单一成份的特种玻璃。由于种类、工艺、原料的不同，国外常常叫做硅酸玻 璃、石英玻璃、熔融石英、熔凝石英、合成熔融石英，以及没有明确概念的透明、半透明、不透明石英等。 我国统称石英玻璃，多按工艺方法、用途及外观来分类，如电熔透明石英玻璃、连熔石英玻璃、气炼透明 石英玻璃、合成石英玻璃、不透明石英玻璃、光学石英玻璃、半导体用石英玻璃、电光源用石英玻

石英玻璃参数 光学石英玻璃牌号与名称 牌号名称应用光谱波段范围（μｍ） jgs1远紫外光学石英玻璃0.185――2.5 jgs2紫外光学石英玻璃0.220――2.5 jgs3红外光学石英玻璃0.260――3.5 jgs1远紫外光学石英玻璃分类 类别厚度10mm毛坯的透过率（%） 0.185μｍ0.200μｍ0.220μｍ0.240μｍ0.300μｍ0.185－1.2μｍ 1＞85＞85＞85＞87＞90无吸收峰 2＞70＞80＞80＞80＞85无吸收峰 3＞70＞70＞70＞80允许有吸收峰 jgs2远紫外光学石英玻璃分类 类别厚度10mm毛坯的透过率（%） 0.220μｍ0.240μｍ0.300μｍ 1＞80＞75＞80 2＞75＞70＞75 3＞65＞70 jgs3

石英玻璃 石英玻璃是由二氧化硅单一组分组成的玻璃。这种玻璃硬度大可达莫氏七级，膨胀系数低， 耐高温，化学稳定性、电绝缘性都比较好，除氢氟酸、热磷酸外，对一般酸有较好的耐酸性。 透明的石英玻璃有良好的透紫外线性能和光学性能。用于制造光学仪器、电学设备、医疗设 备和耐高温耐腐蚀的化学仪器。高纯石英玻璃可制光导纤维。 随着半导体技术的发展，石英玻璃被广泛的用于半导体生产的各项工序中。比如，直拉 法把多晶转化成单晶硅；清洗时用的清洗槽；扩散时用的扩散管、刻槽舟；离子注入时用的 钟罩等等。石英玻璃是一种只含二氧化硅单一成份的特种玻璃。由于种类、工艺、原料的不 同，国外常常叫做硅酸玻璃、石英玻璃、熔融石英、熔融石英、熔凝石英、合成熔融石英， 以及没有明确概念的透明、半透明、不透明石英等。我国统称石英玻璃，多按工艺方法、用 途及外观来分类，如电熔透明石英玻璃、

筑神-建筑下载:http://www.***.*** 光学石英玻璃 一、牌号、名称与类别 1．光学石英玻璃的牌号与名称（见表1）。 表１ 牌号名称应用光谱波段（毫微米） jgs1远紫外光学石英玻璃185￣2500 jgs2紫外光学石英玻璃220￣2500 jgs3红外光学石英玻璃260￣3500 注：可见光不学石英玻璃可在以上三种牌号内任意选择。 2．光学石英玻庆投下列各项质量指标分类和定级。 （1）光谱特性：分三类； （2）光学均匀性：分五类。 （3）双折射：分五类； （4）条纹：分三类和三级； （5）颗叔不均匀性：分三类； （6）气泡：分七类； （7）荧光特性：分二类。 3．光谱特性 （1）jgs1远紫外光学石英玻璃按光谱特性分为三类（见表2）。 表２ 厚度10

光学石英玻璃

光学石英玻璃标准 一、牌号、名称与类别 1．光学石英玻璃的牌号与名称（见表1）。 表１ 牌号名称应用光谱波段（毫微米） jgs1远紫外光学石英玻璃185̄2500 jgs2紫外光学石英玻璃220̄2500 jgs3红外光学石英玻璃260̄3500 注：可见光不学石英玻璃可在以上三种牌号内任意选择。 2．光学石英玻庆投下列各项质量指标分类和定级。 （1）光谱特性：分三类； （2）光学均匀性：分五类。 （3）双折射：分五类； （4）条纹：分三类和三级； （5）颗叔不均匀性：分三类； （6）气泡：分七类； （7）荧光特性：分二类。 3．光谱特性 （1）jgs1远紫外光学石英玻璃按光谱特性分为三类（见表2）。 表２ 厚度10毫米毛坯的透过率（％） 类别185200220240300185̄1200 1

光伏玻璃主要是由铁玻璃、太阳能电池片、背面玻璃和特殊的金属导线等材料组合而成，是通过层压入太阳能电池并且具有电流装置和电缆的一种特殊玻璃，本文通过分析现有的光伏玻璃的透光率性能，来研究其透光率的表示方法，同时根据相关数据来讨论表示透光率几种方法的优点和不足，从而对透光率的表示方法提出了比较完善的意见。

光伏玻璃主要是由铁玻璃、太阳能电池片、背面玻璃和特殊的金属导线等材料组合而成，是通过层压入太阳能电池并且具有电流装置和电缆的一种特殊玻璃，本文通过分析现有的光伏玻璃的透光率性能，来研究其透光率的表示方法，同时根据相关数据来讨论表示透光率几种方法的优点和不足，从而对透光率的表示方法提出了比较完善的意见。

深入分析了目前几种光伏玻璃透光率的表示方法,并结合太阳电池光谱响应曲线探讨各种方法的优缺点,提出进一步完善的方向与建议。

石英、水晶和石英玻璃的联系与区别 石英: 石英，一般指低温石英（α-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物。广义的 石英还包括高温石英（β-石英）、柯石英等。主要成分是sio2，无色透明，常 含有少量杂质成分而变为半透明或不透明的晶体。 石英矿石石英砂 水晶： 天然水晶属于石英的一种，是一种无色透明的石英结晶体矿物，它的主要化学 成分是二氧化硅(含量大于99.9%)，当二氧化硅结晶完美时就是水晶。 自然界中部分水晶因含有其他微量元素而呈现出不同颜色。 无色水晶有色水晶 石英玻璃: 石英玻璃是玻璃态的二氧化硅(高纯石英玻璃sio2含量大于99.9999%)，与晶 体中原子呈现规律周期排列不同的是，玻璃中的原子排列是近程有序远程无序。人们 通常所说的玻璃(普通玻璃)主要成分是硅酸钠、二氧化硅和硅酸钙，而石英玻璃的主要 成分是二氧化硅。 石英晶体：s

筑神-建筑下载:http://www.***.*** qsg3透明石英玻璃坩埚 本标准适用于半导体工业拉制单晶用的高纯透明石英玻璃坩埚。 本坩埚采用天然石英熔制成坯体，并在其内表面涂一层高纯人造石英玻璃层。 一、技术要求 1．物理、化学性能指标 （1）化学成分 a．内涂层化学成分 铝、钙、镁、钛、铜、铁、钻，镍、锰、硼、钾、钠、理十三个杂质元素的总含 量不得大于0．001％。 其中：铝≤5×l0[-4]％；铜≤0．l×l0[-4]％； 铁≤0．5×l0[-4]％；硼≤0．1×l0[-4]％； 钾≤1×l0[-4]％；钠≤1×10[-4]％。 b．坩埚坯体化学成分 铝、钙、镁、钛、铜、铁、钴、镍、锰、硼、钾、钠、锂十三个杂质元素的总含 量不得大于0．01％。 其中：铝≤60×10[-4

筑神-建筑下载:http://www.***.*** qsy，dsy透明石英玻璃仪器 本标准主要用于半导体工业采用的透明石英玻璃仪器。其他冶金、化工、科学研 究等所用透明石英玻璃仪器之技术要求均可参考本标准执行。 透明石英玻璃仪器有qsy透明石英玻璃仪器和dsy透明石英玻璃仪器两种。 技术要求 1．透明石英玻璃仪器的化学成分，热稳定性，抗结晶性和高温变色性，均不低 于同类管材的要求。 2．透明石英玻璃仪器在加工过程中，应尽量消除应力，必须保证在常温下逐步 升温至1100℃，在炉内自然冷却后无炸裂。 3．两种透明石英玻璃仪器均按加工部位的外观指标分为二级（见下表）。 项目一级二级 加工过程中混入（毫米）0.1￣0.30.3￣1.0 色 斑 允许数量（个/100厘米[2]）≤2≤2 吊管接口应做到轴向平行

透明石英玻璃常用物理参数表

石英玻璃化学性能 石英玻璃具有高度的化学稳定性，除氢氟酸和热磷酸外，不仅在常温下，而且在高温下也耐各种 酸、王水、中性盐、硫和碳的侵蚀，化学稳定性比镍铬合金和陶瓷大150倍，是最好的耐酸材料。 石英玻璃属酸性物质，在耐碱性与乃耐碱性盐方面比较差，能与此类型试剂生成可溶性硅酸盐， 故不适用于制造强碱性反应的仪器。 在800oc以下，除pbo以外，石英玻璃实际上不受金属氧化物侵蚀；800 o c以上与zno、r2o(r表 示碱金属)起反应；900oc以上与bao、mgo、fe2o3起反应。1000oc以上与ai2o3、cao起反应。熔融 金属对石英玻璃的侵蚀性是不同的，对ag、au、cd、hg、pt、mo、sn、w、zn耐侵蚀，与ca在600oc 以上起反应，与al、le、mg在800oc以上起反应，而与li在250oc以上即起反应。硅对石英玻璃有侵 蚀，

石英玻璃的定义与性质 石英玻璃是一种只含二氧化硅单一成份的特种玻璃。由于 种类、工艺、原料 ，国外常常叫做硅酸玻璃、石英玻璃、熔融石英、熔凝石 英、合成熔融石英，以及没有明确概念的透明、半透明、 不透明石英等。我国统称石英玻璃，多按工艺方法、用途 及外观来分类，如电熔透明石英玻璃、连熔石英玻璃、气 炼透明石英玻璃、合成石英玻璃、不透明石英玻璃、光学 石英玻璃、半导体用石英玻璃、电光源用石英玻璃等。人 们习惯于用“石英”这样一个简单的词汇来命名这种材料， 这是绝对不妥的，因为“石英”是二氧化硅结晶态的一种 通称，它与玻璃态二氧化硅在理化性质上是有区别的。石 英玻璃是用天然结晶石英（水晶或纯的硅石），或合成硅 烷经高温熔制而成 。熔融后的产品具有极好的加工性能，在极高的粘度范围 内，可以将管和棒进行有如普通玻璃细工一样的热加工， 还可以用金刚石或碳化硅

筑神-建筑下载:http://www.***.*** qsd低膨胀石英玻璃管 本标准适用于高精度要求的稳功率、稳频氦氖激光器等用低膨胀石英玻璃管，根 据使用要求分为管材和器件两种。 一、技术要求 1．物理、化学性能指标 （1）化学成分 a．管材 （a）低膨胀石英玻璃管中二氧化钛含量控制范围7.5±0．6％（重量）。 （b）低膨胀石英玻璃，其他铝、钙、镁、铜、铁、钻、镍、锰、硼、钾、钠、 锂十二个杂质元素的总含量不得大于0．005％。 b．器件 （a）低膨胀石英玻璃管制成的器件的化学成分，不低于管材的要求。 （b）低膨胀石英玻璃管焊接处，应采用三档过渡玻璃，其二氧化钛含量为2±0．3 ％，4±0．3％，6±0．3％（重量）。 （2）膨胀系数 a．管材 试样在室温到100℃温度范围，膨胀系数不大于±1×10[

筑神-建筑下载:http://www.***.*** tst石英玻璃弹簧 本标准适用于高温精密测重仪石英玻璃弹簧。 一、技术要求 1．化学成分 铝、钙、镁、钛、铜、铁、钴、镍、锰、硼、钾、钠、锂十三个杂质元素的总含 量不大于0．02％。 2．外观指标 （1）弹簧丝径要光滑、整洁，无气泡、气线。 （2）弹簧自由下垂螺矩均匀递变。 3．弹簧按性能分为二级（见表1）。 表１ 项目一级二级 荷重（克）0.5-22.1-3 灵敏度（毫米/毫克）0.1-1.01.1-3.5 感量（毫克/毫米）1-10〉10 二、规格尺寸 4．规格尺寸应符合表2规定。 表２ 项目规格 弹簧螺旋直径（毫米）8、10、12、14、16、20、25 弹簧丝直径（毫米）0.1-0.35 圈

石英玻璃电学性能 石英玻璃具有很高的介电强度，很低的电导率与介电损失，即使在高温时，其电导率与 介电损失也较一般材料低，特别适合高温高机械应力条件下作高频和电压绝缘材料。 电导率在20oc时，透明石英玻璃的电导率为10-17-10-16西/米，不透明石英玻璃的电导 率为10-14-3.2×10-13西/米，其值与石英玻璃的纯度有关。 介电常数在常温和0-106赫兹频率下，透明石英玻璃的介电常数为3.70；不透明石英 玻璃为3.50，温度升高，介电常数略有增加，到450oc以后，介电常数显著增加。 介电损失石英玻璃的介电损失与温度的关系是随温度的升高，介电损失增加，在350oc 以上，介电损失随温度的升高而增加更为显著。 石英玻璃的介电损失 品种 在不同频率下的介电损失tgδ 103hz107hz108hz109hz

本文采用静压轴承原理,研制开发了弯曲度检测仪,并提出了石英玻璃棒弯曲度检测工艺。

1 石英玻璃的性能详解 石英玻璃是二氧化硅单一成份的玻璃，通常分为透明石英玻璃和不透明石英玻璃（熔融石英）两大类。 透明石英玻璃只有极少量气泡，有相当高的光学均匀性和透明度，由水晶或四氯化硅为原料，经高温熔制 而成,sio2含量在99.95%以上，高纯石英玻璃喊99.999%以上，不透明石英玻璃是脉石英、石英砂为原料， 经高温熔制而成，含sio299.5%以上。 由于石英玻璃是由单纯（sio4）四面体组成的网络骨架，而硅氧气键强很大，结构紧密，故机械强度、 耐热性能很高，热膨胀系数很小，化学稳定性也很好，同时，粘度大，软化点也很高，由于网络中无填隙 的阳离子，所以密度小、导电率、介质损失也很小。 石英玻璃的机械性能比硬质玻璃和陶瓷都好，新拉的无缺陷石英玻璃纤维强度为24100×106帕，直径 不大的石英管及石英玻璃设备可耐很大的压力，石英玻璃制品中如有宏观缺陷，如气泡