Optische Komponenten aus Quarzglas: ein Leitfaden

Quarzglas ist ein sehr interessantes Material aufgrund der Kombination vieler interessanter Eigenschaften. Es ist vollständig transparent, mit sehr guter Durchlässigkeit von UV bis IR, es hat eine hohe Beständigkeit gegen Wasser und chemische Elemente, und durch die sehr niedrige thermische Ausdehnung kann es thermischen Schocks sogar besser als Borsilikatglas widerstehen.

Spezifikationen von Quarzglas

Die nachstehende Tabelle enthält die Spezifikationen für die auf dem Markt erhältlichen Quarzgläser

Spezifikation	JGS1	JGS2	JGS3	Corning 7980	SUPRASIL
Durchlässigkeit	0.17~2.10um (Tavg>90%)	0.26~2.10um (Tavg>85%)	0.185~3.50um (Tavg>85%)	0.17~2.60um	0.17~2.50um
OH- Konzentration	1200ppm	150ppm	5ppm	1000ppm	1-300ppm
Metallische Verunreinigungen	5 ppm	20-40 ppm	40-50 ppm	1 ppm	1 ppm
Doppelbrechungs-Konstante	2-4 nm/cm	4-6 nm/cm	4-10 nm/cm	5 nm / cm	3.54 nm/cm
Herstellungsprozess	Chemische Gasphasenabscheidung	O2-H Flammenschmelzen	Elektrisches Schmelzen	Chemische Gasphasenabscheidung	Chemische Gasphasenabscheidung
Dichte	2.20 g/cm3
Brechungsindex nd	1.4586
Abbe Konstante	67.6
Härte	5.5-6.5 Mohs
Zugbelastung	48 MPa
Druckfestigkeit	1.1GPa
Elastizitätsmodul	0.72nPa
Poisson-Zahl	0.17
Koeffizient der thermischen Ausdehnung	5.5 10^-7 cm/cm.C°
Wärmeleitfähigkeit	1.4 W/m.C°
Erweichungspunkt	1683°C
Elektrischer Widerstand	70 Mohm.cm

Unterschied zwischen Quarzglas und Fused Silica

Fused Silica, Quarz, Fused Quarz, Quarzglas, Silica. Es gibt viele Bezeichnungen für Quarz. Im Folgenden finden Sie Definitionen zu diesen Begriffen:

• Quarz : wird in der Regel zur Beschreibung von natürlichem kristallinem Quarz verwendet, dient aber auch als Oberbegriff für reine SiO2-Kristalle (Siliciumdioxid) und Glas.
• Silica : ist reines, nicht-kristallines SiO2 (Siliziumdioxyd), Sand besteht aus Siliziumdioxid, ist aber kein reines Siliziumdioxid.
• Fused Silica : transparentes, nicht kristallines Material, das aus reinem Siliziumdioxid durch Abscheidung bei hoher Temperatur hergestellt wird. Im weiteren Sinne wird es auch für Quarzglas verwendet.
• Fused Quartz : Reines Si02-Material, das durch Schmelzen von kristallinen Quarzkörnern in einem Elektroofen oder durch Flammenschmelzen hergestellt wird.
• Quartz Glass & Silica Glass bezeichnen jeweils Fused Quartz and Fused Silica

Bitte beachten Sie, dass normales Glas auch hauptsächlich aus SiO2 besteht, aber nicht reines SiO2 ist, sondern auch andere chemische Elemente wie NaO2 und andere Elemente hinzugefügt werden.

Optische Elemente aus Quarzglas

Quarz ist sehr geläufig in der Herstellung der meisten optische Komponenten:

• Linsen
  • Stablinse
• Prisma
• optische Fenster
• Spiegel-Substrat
• Transparente Quarzrohre
• Machined quartz components
• Optische Wafer

Die Hauptvorteile sind, dass das Rohmaterial relativ erschwinglich und leicht zu beschaffen ist, dass es sich relativ leicht bearbeiten lässt und dass es sehr chemikalien- und temperaturbeständig ist (es kann bis zu 1000°C verwendet werden).

Aktuelle Trends:

• Quarzglaswafer sind derzeit sehr gefragt für Mikrowellen- und Millimeterwellentechnologie.
• Optische UV-Komponenten werden zunehmend in Sterilisationssystemen verwendet. Aufgrund der guten UV-Durchlässigkeit von Quarzglas wird ein großer Teil dieser optischen Komponenten aus Quarzglas hergestellt.

Beschränkungen: Quarzglas kann nicht diamantgedreht werden, so dass es sich nicht unbedingt als Material für asphärische Linsen empfiehlt.