石英ガラスの性能は、主に原料の品質と製造工程に影響を受けます。 原料の純度が不十分な場合、製造された石英ガラスには気泡、エアライン、不純物、高ヒドロキシル含有量などの様々な欠陥が見られることがあります。 および、結晶化が激しい。 これらの問題は、さまざまな方法で石英ガラスの性能を低下させる可能性があります。 プロセスが厳密に制御されていない場合、ヒドロキシル基の欠陥、内部応力、ストライプ、およびマイクロ構造は、石英ガラスの性能指数も低下します。
原材料中の不純物
アルカリ金属
リチウム、 Na 、 K などのアルカリ金属は、ガラスガラス構造に強い流動作用を有し、高温用途での石英ガラスの脱イオンと変形を起こします。 第二に、アルカリ金属は石英ガラスの熱・光学特性に影響を与え、電気光源や半導体の寿命を短くします。 また、アルカリ金属は石英ガラスの誘電率や誘電損失を増大させ、石英ガラスの誘電特性や機械的強度に影響を与えることがあります。
遷移金属
遷移金属（ Fe 、 Cr 、 Mn 、 Ni 、 Cu は、さまざまな酸化状態を示し、多くの場合特定の色で示されます。 この現象はガラスガラスの品質に大きな影響を与えます。 例えば、微量遷移金属は、ガラスガラスのガラスガラスの導電率を低下させ、装置の信頼性と予測可能性に悪影響を与えます。 また、石英ガラス表面に色の斑点や高温の変色が生じ、光透過性能に影響を与えます。
元素 Al 、 B 、 Ti など
水晶の Al 、 B および Ti の内容は沈殿物の地質に直接関連している。 これらの元素は石英格子に存在する場合、強力な化学結合を形成することができます。これは石英から除去するのが最も困難な不純物です。 これらの元素の過剰含有は石英ガラスの結晶化に大きな影響を与え、強度を抑えた硬脆性石英ガラスの形成につながります。
不純物が混入しています
自然な水晶は通常ミネラル包含を含んでいる。 石英内の微細な粒子サイズと密閉された内包物のため、石英結晶自体を損傷せずに、鉱物含有物と溶融含有物を選択して精錬することは困難です。 また、高純度石英に対する流体封入物の影響も、石英の純度に影響を与える主要な要因の一つである流体封入物内に様々な金属イオンが存在することから明らかになっています。
ヒドロキシル基
石英ガラスの不純物や構造がその物理的特性や化学的特性を決定すると、石英ガラスにヒドロキシル基が存在すると、石英ネットワーク構造の導通が変化し、その特性に影響を与える可能性があります。 また、ヒドロキシル基の存在により、石英ガラスの化学的安定性、構造強度、耐熱性、光学的均一性が低下します。
ヒドロキシル基の存在により、物理的およびが変化します 石英ガラスの化学的性質
石英ガラスの優れた性能は、主に四面体構造の安定性 [SiO4] に依存しています。 ヒドロキシルの欠陥があると、 Si-O-Si ネットワークの Si-O 結合が破壊され、構造物の空隙が増加し、石英ガラスの化学的安定性、密度、粘度が低下します。 ヒドロキシル基が存在することで Si-O 結合の柔軟性が向上し、水晶ガラス中のヤング率（ E ）とねじれ率（ G ）が上昇すると同時に、軟化温度が低下し、結晶化が促進される。
ヒドロキシル基が存在すると、光学特性に影響を与えます 石英ガラス
電気溶融によるガラスガラスの溶融では、高純度石英砂に含まれる液体を原料とするヒドロキシル基が主に含まれている。 ガス精製で生成されるガラスガラスを用いたヒドロキシル基は主に酸素炎から発生します。これは、水素と水が二酸化ケイ素の酸素と簡単に反応してヒドロキシル基を形成できるためです。 プラズマ溶解によって調製された石英ガラスは、高純度でヒドロキシル基が低いことがよくあります。
バブル
石英溶解の過程では、液体に含まれる液体は完全には破裂せず、溶解前に破裂しない液体はガラスに気泡を形成します。 ガラス石英の粘度が高いため、気泡の除去が特に困難です。 そのため、石英ガラスの調製では、不純物含有量が少ない原料、含有量が限られている原料、または分解された含有物を選択する必要があります。
粒子サイズが原料内に均一に分布しないと、石英ガラスに気泡や微小核が形成されます。 例えば、溶融過程では、表面活性化エネルギーの差により、大型石英よりも小型石英の溶融が優先されます。 溶けた石英は溶けていない石英の表面に付着し、大きな粒子が完全に溶けにくくなる。 これにより、粒子の欠損、結晶核の形成、結晶化の加速が生じます。 また、微粒子間のギャップ内にガスが高含有するため、排出ガスの溶解プロセスがより困難になります。
また、石英ガラスの泡形成に影響を与える原因の一つとして、原料の粒子形状も挙げられます。 高純度石英砂の溶融過程では、長さの大きい束粒が足場状の構造を形成しやすく、材料の平滑性が失われ、ガラス製品に気泡が発生します。 足場現象の発生を低減し、石英砂の流動性を高めるためには、石英砂を自然に粒状にし、できるだけ 1 ： 1 に近い長さ対直径比で球状の形状に近いものにすることが不可欠である。 したがって、原材料の粒子サイズ分布と粒子形状は厳密に制御する必要があります。
一般に、石英ガラスの品質が低いことは、原料の純度と製造工程という 2 つの主要な要因に起因する可能性があります。 そのため、石英原料の処理と石英ガラスのコア技術の 2 つの側面から石英ガラスの性能を向上させる必要がある。
