Silice fondue / quartz optique : guide d’achat

Le quartz / la silice fondue est une matière intéressante du fait de la combinaison de nombreuses propriétés intéressantes. Il s’agit d’une matière totalement transparente avec une bonne transmission de l’UV à l’IR, qui dispose d’une bonne résistance à l’eau et aux produits chimiques et ayant un coefficient d’extension thermique très bas peu résister même mieux que le borosilicate aux chocs thermiques.

Spécifications de la silice fondue

Le tableau ci-dessous montre les spécifications pour les Silices fondues communes du marché:

Spécification	JGS1	JGS2	JGS3	Corning 7980	SUPRASIL
Spectre de transmission	0,17~2.10um (Tmoy>90%)	0,26~2,10um (Tmoy>85%)	0,185~3,50um (Tmoy>85%)	0,17~2,60um	0,17~2,50um
Teneur en ions OH-	1200ppm	150ppm	5ppm	1000ppm	1-300ppm
Impuretés métalliques	5 ppm	20-40 ppm	40-50 ppm	1 ppm	1 ppm
Biréfringence	2-4 nm/cm	4-6 nm/cm	4-10 nm/cm	5 nm / cm	3,54 nm/cm
Méthode de fabrication	Synthétique (CVD)	O2-H fondue à la flamme	fonte électrique	Synthétique (CVD)	Synthétique (CVD)
Densité	2,20 g/cm3
Indice de réfraction nd	1,4586
Constante d’Abbe	67,6
Dureté	5,5-6,5 Mohs
Force de tension	48 MPa
Force de compression	1,1GPa
Module de Young	0,72nPa
Constante de Poisson	0,17
Coefficient d’extension thermique	5,5 10^-7 cm/cm.C°
Conductivité thermique	1,4 W/m.C°
Point de ramollissement	1683°C
Résistivité électrique	70 Mohm.cm

Différences entre le quartz et la silice fondue

Silice fondue, quartz, quartz fondu, verre quartz, silice, verre silice sont des noms qui peuvent prêter à confusion et qui d’ailleurs ne sont pas forcément très clairs pour leurs utilisateurs. Vous trouverez ci-dessous les explications de ces termes pour mieux les comprendre:

• Quartz : ce terme est habituellement utilisé pour décrire le quartz sous sa forme cristalline et par extension est utilisé comme un terme générique pour du crystal ou verre SiO2 pur.
• Silice : est utilisé pour du SiO2 (Dioxyde de Silicium) pur et non cristallin, le sable est composé de silice mais n’est pas de la silice pure.
• Silice fondue :  matière transparente et non cristalline fabriquée à partir de déposition à haute température de silice pure. Par extension et utilisé également pour couvrir le « Quartz fondu ».
• Quart fondu :  matière SiO2 pure fabriquée par fonte de grains de quartz cristallins dans un four électrique ou un four à flamme.
• Verre quartz & verre silice, sont des équivalents respectifs à quartz fondu et silice fondue.

Le verre est également fabriqué à partir de SiO2, mais n’est pas du SiO2 pur, d’autres éléments chimiques sont rajoutés comme du NaO2 et d’autres éléments.

Composants optiques fabriqués en silice fondue / quartz

La silice fondue / le quartz optique sont très couramment utilisés pour la fabrication de la plupart des éléments optiques :

• lentilles
  • Lentille cylindrique
• prismes
• Fenêtres optiques
• Substrats pour miroir
• Tubes quartz transparents
• Composants en quartz usiné
• Substrats de semi-conducteurs (Wafers)

Les avantages principaux sont que la matière est relativement bon marché et facile à se procurer, relativement facile à usiner et très résistante aux fortes températures (utilisable jusqu’à 1000°C)

Tendances actuelles :

• Les substrats de semi-conducteurs en silice fondue sont actuellement en forte demande pour les micro-ondes et les circuits fonctionnants à des longueurs d’ondes autour du millimètre.
• Les composants optiques UV sont de plus en plus utilisés dans des systèmes de stérilisation, du fait de sa bonne transmission dans ces longueurs d’ondes la silice fondue est très présente dans ces systèmes.

Limitations :  la silice fondue ne peut être tournée à la pointe diamantée, ce n’est donc pas une matière recommandée pour les lentilles asphériques.