เนื่องจากกระจกมีการส่งผ่านแสงและการสะท้อนแสง และง่ายต่อการระบายสี จึงมักใช้ในโอกาสที่มีข้อกำหนดบางประการสำหรับแสงและสี เช่น อุปกรณ์เกี่ยวกับแสงและการตกแต่งงานศิลปะต่างๆ เทคโนโลยีสมัยใหม่ได้นำความมีชีวิตชีวาและพลังงานใหม่ๆ มาสู่อุตสาหกรรมแก้ว แต่ประสิทธิภาพของแก้วก็ได้รับการปรับปรุงอย่างมากเช่นกัน เราจะแนะนำคุณลักษณะของหลอดแก้วควอตซ์โดยย่อ และอธิบายว่าทำไมควอตซ์จึงสามารถใช้เป็นแก้วนำแสงได้
ประการแรก อะไรคือลักษณะของหลอดแก้วควอทซ์
27.jpg
1. ทนต่ออุณหภูมิสูง
อุณหภูมิจุดอ่อนตัวของแก้วควอทซ์อยู่ที่ประมาณ 1,730 องศา ซึ่งสามารถใช้งานได้นานที่ 1,100 องศา และอุณหภูมิการใช้งานในระยะเวลาสั้นอาจสูงถึง 1,450 องศา
2. ความต้านทานการกัดกร่อน
นอกจากกรดไฮโดรฟลูออริกแล้ว แก้วควอทซ์แทบจะไม่ทำปฏิกิริยากับกรดอื่นๆ และมีความต้านทานต่อกรดมากกว่าเซรามิก 30 เท่า และมากกว่าสแตนเลส 150 เท่า โดยเฉพาะความเสถียรทางเคมีที่อุณหภูมิสูง ซึ่งไม่มีใครเทียบได้กับวัสดุทางวิศวกรรมอื่นๆ .
3. เสถียรภาพทางความร้อนที่ดี
แก้วควอทซ์มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนน้อย สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่รุนแรง แก้วควอทซ์ถูกให้ความร้อนประมาณ 1100 องศา และจะไม่แตกลงในน้ำอุณหภูมิปกติ
4. ประสิทธิภาพการส่งผ่านแสงที่ดี
แก้วควอตซ์มีประสิทธิภาพการส่งผ่านแสงที่ดีในแถบสเปกตรัมทั้งหมดตั้งแต่อัลตราไวโอเลตถึงอินฟราเรด และการส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้สูงกว่า 95% โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต การส่งผ่านสามารถเข้าถึงมากกว่า 80%
5. ประสิทธิภาพของฉนวนไฟฟ้าที่ดี
ค่าความต้านทานของแก้วควอตซ์เทียบเท่ากับ 10,000 เท่าของแก้วธรรมดา ซึ่งเป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าที่ดีกว่าและมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีแม้ที่อุณหภูมิสูง เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ดีเยี่ยม แก้วควอตซ์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น แหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้า เซมิคอนดักเตอร์ การสื่อสารด้วยแสง การทหาร โลหะวิทยา วัสดุก่อสร้าง เคมี เครื่องจักร พลังงานไฟฟ้า การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม และอื่นๆ
ประการที่สอง ทำไมควอตซ์ถึงสร้างแก้วแสงได้
คุณสมบัติทางแสงของแก้วควอตซ์มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ซึ่งสามารถผ่านสเปกตรัมอัลตราไวโอเลตไกลได้ ซึ่งดีกว่าวัสดุอัลตราไวโอเลตทั้งหมด และสามารถผ่านแสงที่มองเห็นได้และใกล้สเปกตรัมอินฟราเรด ผู้ใช้สามารถเลือกความหลากหลายที่ต้องการได้จาก 185-3500m μ-band ตามความต้องการ เนื่องจากแก้วควอทซ์ทนต่ออุณหภูมิสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนมีขนาดเล็ก เสถียรภาพทางความร้อนทางเคมีดี ฟอง ริ้ว ความสม่ำเสมอ การหักเหของแสงสามารถเทียบเคียงได้กับแก้วแสงทั่วไป ดังนั้นจึงเป็นสิ่งจำเป็น วัสดุนำแสงสำหรับการทำงานในโอกาสที่รุนแรงต่างๆ ด้วยระบบแสงที่มีความเสถียรสูง
โครงสร้าง ปริมาณสิ่งเจือปน ปัจจัยทางพันธุกรรม OH และปริมาณ NO, CO ของแก้วควอทซ์เป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการส่งผ่านสเปกตรัม ค่าการดูดซึมสูงสุดที่ 0.24 μm เกิดจากการจับตัวของอะตอมออกซิเจนที่ไม่ดี แก้วควอทซ์ที่มีหมู่ OH มีจุดสูงสุดของการดูดกลืนแสงที่ชัดเจนที่ 2.7 ไมโครเมตร เนื่องจากการสั่นสะเทือนของโมเลกุล การส่งผ่านรังสียูวีที่ต่ำมีสาเหตุหลักมาจากสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของอะตอมที่เกิดจากโลหะเจือปน
แนวคิดที่เกี่ยวข้อง
แก้วควอทซ์
แก้วควอตซ์เป็นส่วนประกอบเดียวของวัสดุซิลิกาอสัณฐาน โครงสร้างจุลภาคของมันคือเครือข่ายที่เรียบง่ายประกอบด้วยหน่วยโครงสร้างซิลิกาเตตราฮีดรัล เนื่องจากพลังงานพันธะเคมี Si-O มีขนาดใหญ่มาก โครงสร้างจึงแน่นมาก แก้วควอตซ์จึงมีคุณสมบัติเฉพาะตัวโดยเฉพาะ คุณสมบัติทางแสงของแก้วควอทซ์โปร่งใสนั้นยอดเยี่ยมมาก การส่งผ่านที่ดีเยี่ยมในช่วงความยาวคลื่นต่อเนื่องของรังสีอัลตราไวโอเลตถึงรังสีอินฟราเรด
กระจก
แก้วเป็นวัสดุอโลหะอนินทรีย์อสัณฐานซึ่งโดยทั่วไปทำจากแร่ธาตุอนินทรีย์หลายชนิด (เช่นทรายควอทซ์ บอแรกซ์ กรดบอริก แบไรท์ แบเรียมคาร์บอเนต หินปูน เฟลด์สปาร์ โซดาแอช ฯลฯ ) เป็นวัตถุดิบหลัก และมีการเติมวัตถุดิบเสริมจำนวนเล็กน้อย ส่วนประกอบหลักคือซิลิกาและออกไซด์อื่นๆ องค์ประกอบทางเคมีของแก้วธรรมดาคือ Na2SiO3, CaSiO3, SiO2 หรือ Na2O·CaO·6SiO2 เป็นต้น ส่วนประกอบหลักคือเกลือคู่ซิลิเกต ซึ่งเป็นของแข็งสัณฐานที่มีโครงสร้างไม่สม่ำเสมอ ใช้กันอย่างแพร่หลายในอาคารที่ใช้ในการแยกลมและแสงเป็นของผสม อีกชนิดหนึ่งผสมกับโลหะออกไซด์หรือเกลือเพื่อแสดงสีของกระจกสี และโดยวิธีทางกายภาพหรือทางเคมีของกระจกแกร่งเป็นต้น