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关于石英玻璃
石英玻璃如同其名字，是玻璃的一种,但是一般的玻璃是由许多成分所构成的,而石英玻璃几乎仅含有SiO2。因为石英玻璃中所含有的金属不纯物的量极少,最多的含有量为10ppm（10万分之一）,最少的仅有10ppb（１亿分之１）以下。因为本身的纯度极高,因此石英玻璃拥有其他玻璃所无法比拟的优异特性。
石英玻璃的主要特性
关于石英玻璃素材
本公司从关联企业-东曹SGM株式会社制备的石英玻璃素材中，挑选出最适合顾客所要求品质和规格的素材来制造产品。 本网站有关于本公司所使用的石英玻璃素材的产品线及其相关的特性介绍, 关于更详细的素材信息，请检索东曹株式会社的网站。
石英玻璃素材系列
| 分类 | 制造方法 | 等级名称 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 熔融石英 | 氢氧熔融 | N | 气泡较少的半导体用标准等级 |
| NP | N的高纯度品 | ||
| S | 具有良好透光度的超高纯度熔融石英玻璃 | ||
| OP-1 | 半导体用白色不透明石英 | ||
| OP-3 | 半导体用白色不透明石英的高纯度品 | ||
| OP-3HD | 提高了OP-3表面平滑度的等级 | ||
| 电熔融 | HR | 耐热性佳的半导体用标准等级 | |
| HRP | HR的高纯度品 | ||
| 合成石英 | 火焰水解 （直接法） |
ES | 通用光学用品 |
| ESL-1 | 在一个方向没有条纹 | ||
| ESL-1000 | 在一个方向没有条纹、耐准分子激光 | ||
| ESL-2 | 在三个方向没有条纹 | ||
| ESL-2000 | 在三个方向没有条纹、耐准分子激光 | ||
| 火焰水解 （VAD法） |
ED-H | 在三个方向没有条纹的含水等级 | |
| ED-C | 完全无水等级（OH基浓度＜1ppm） |
纯度
熔融石英玻璃主要以天然水晶为原料加工制成，合成石英玻璃作为主要以SiCl4为原料制成。在不纯物质的含量方面， 熔融石英玻璃是ppm级，而合成石英玻璃仅有ppb级。
◎代表性石英玻璃素材的化学分析示例
| 种别 | 等级 | Al | Ca | Cu | Fe | Na | K | Li | Mg | OH | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 熔融 | 透明 | N | 8 | 0.6 | <0.01 | 0.2 | 0.6 | 0.1 | 0.07 | 0.06 | 200 |
| NP | 7 | 0.5 | <0.01 | 0.1 | 0.1 | 0.04 | 0.07 | 0.02 | 200 | ||
| S | 0.7 | <0.01 | <0.01 | 0.05 | 0.1 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | 160 | ||
| HR | 15 | 0.6 | 0.02 | 0.2 | 0.8 | 0.6 | 0.5 | 0.1 | 10 | ||
| HRP | 15 | 0.6 | 0.01 | 0.2 | 0.2 | 0.6 | 0.2 | 0.1 | 10 | ||
| 不透明 | OP-1 | 8 | 0.7 | <0.01 | 0.2 | 0.6 | 0.3 | 0.07 | 0.06 | 160 | |
| OP-3 | 8 | 0.6 | <0.01 | 0.2 | 0.08 | 0.1 | 0.07 | 0.04 | 160 | ||
| OP-3HD | 8 | 0.6 | <0.01 | 0.2 | 0.08 | 0.1 | 0.07 | 0.04 | 160 | ||
| 合成 | 透明 | ES*1 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | 1000 |
| ED-C | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <1 | ||
| ED-H | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <0.01 | <100 | ||
※数值为代表值，并非保证值。
*1：ESL-1,ESL-2,ESL-1000,ESL-2000的纯度与ES的纯度是同等的
化学特性
拥有极佳的耐化学药品特性的石英玻璃最适合用作多种化学溶剂或是酸溶液的蒸馏以及溶解和清洗用容器等使用。但是，若在氢氟酸,磷酸,碱液和碱金属化合物溶液及其环境下,容易导致石英玻璃溶蚀或是玻璃表面发生失透现象,因此若是长时间使用时请特别注意。
◎石英玻璃的反应性（酸，碱）
| 溶液 | 条件 | 减重（g/m2） | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 浓度（％） | 温度（℃） | 时间（Hr） | |||
| 碱溶液 | NH4OH | 10 | 20 | 100 | 0.19 |
| NaOH | 1 | 20 | 100 | 0.31 | |
| 10 | 20 | 100 | 0.095 | ||
| 5 | 100 | 10 | 15 | ||
| 8 | 100 | 10 | 12.1 | ||
| KOH | 1 | 20 | 100 | 0.19 | |
| 30 | 100 | 10 | 0.27 | ||
| 10 | 10 | 100 | 11.3 | ||
| Na2CO3 | 5 | 20 | 100 | 0.015 | |
| 10 | 100 | 10 | 3.7 | ||
| 酸溶液 | H2SO4 | 98 | 205 | 24 | 0.06 |
| 98 | 20 | 240 | 0.016 | ||
| HNO3 | 65 | 115 | 24 | 0.11 | |
| 65 | 20 | 240 | 0.06 | ||
| HCl | 37 | 66 | 24 | 0.14 | |
| 37 | 20 | 240 | 0.18 | ||
※数值为代表值，并非保证值。
◎石英玻璃的反应性(金属・其他）
| 金属 | Al, Mg | 在700-800℃快速反应 |
| Au, Ag, Pt | 无反应 | |
| Zn, Sn, Pb | 无反应 | |
| Si | 在熔融时稍有反应 | |
| Ge | 在900℃无反应 | |
| Mo, W | 无反应 | |
| 氧化物 | Al2O3 | 900℃以上时缓慢反应 |
| CaO | 在900℃以上反应 | |
| CuO | 在800℃以上反应 | |
| Fe2O3 | 在900℃以上反应 | |
| PbO | 在熔融状态剧烈反应 | |
| MgO | 在900℃以上稍有反应 | |
| ZnO | 在420℃（锌的熔点）以上反应 | |
| 气体 | CO, SO2 | 无反应 |
| N2, O2 | 无反应 | |
| Cl2 | 无反应 | |
| F2 | 在干燥环境下及在300℃以下无反应 | |
| H2 | 无反应 | |
| HCl | 无反应 | |
| 盐 | BaCl2 | 在熔融状态反应 |
| BaSO4 | 在700℃以上反应 | |
| CaCl2 | 在800℃（氯化钙的熔点）稍有反应 | |
| KCl | 高温状态下容易加速失透 | |
| KF | 熔融状态剧烈反应 | |
| NaCl | 在800℃以上显著反应 | |
| Na2SO4 | 无反应 |
光学特性
作为光学用素材，品种有ES系列及ED系列。两种系列都是以高纯度SiCl4为原料制成的合成石英玻璃，几乎无没有不纯物、气泡和异物等, 在真空紫外线及红外线广泛的波长范围内都呈现优越的透光性。
◎代表性石英玻璃素材的光学特性
| 等级 | 条纹*1 | 均质性*2 Δn（x10-6） |
畸变 （nm/cm） |
准分子激光的耐受性 | 适用波长*3 （nm） |
|---|---|---|---|---|---|
| ES | 忽略 | 忽略 | 1～20 | 忽略 | 180～2,100 |
| ESL-1 | 1D | 3～10（有效：φ300mm） | 1～10 | 忽略 | 180～2,100 |
| ESL-1000 | 1D | 3～10（有效：φ300mm） | 1～10 | 可商量*4 | 180～2,100 |
| ESL-2 | 3D | <10（有效：φ300mm） | 1～10 | 忽略 | 180～2,100 |
| ESL-2000 | 3D | <10（有效：φ300mm） | 1～10 | 可商量*4 | 180～2,100 |
| ED-H | 3D | 5～10（有效：φ180mm） | 1～10 | 忽略 | 170～2,600 |
| ED-C | 忽略 | 忽略 | 1～10 | 忽略 | 180～3,400 |
（数值为代表值，而非保证值。）
*1：条纹规格定义如下。1D：在一个方向没有条纹，3D：在三个方向没有条纹
*2：这意味折射率的均质性、针对有效区域Δn（PV）值的代表值。
关于更高均质材料的尺寸和保证值另行商量。
*3：所谓该适用波长，是指外部透光率80％/ cm以上的波长。
*4：以东曹SGM（株）设定的KrF及ArF耐准分子激光试验为基础另行协商。
◎代表性光学石英玻璃素材的透光特性
机械的、热的及电气特性
石英玻璃拥有其他物质所没有的特殊特性。例如，刚性模量、拉伸强度、抗弯曲强度等参数会随着温度提升而增长,但是到达最高温度800～1000℃之后,会随着粘度降低的影响而急速下降。
◎代表性光学石英玻璃素材的各种特性
| 项目 | 単位 | ES*1 | ED-C | ED-H | N, NP | HR, HRP | S | OP-1,3 | OP-3HD | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 机 械 特 性 |
密度 | g / cm3 | 2.2 | 2.2 | 2.2 | 2.2 | 2.2 | 2.2 | 2.02 | 2.1 |
| 杨氏模量 | GPa | 74 | 74 | 74 | 74 | 74 | 74 | — | — | |
| 刚性模量 | GPa | 31 | 31 | 31 | 31 | 31 | 31 | — | — | |
| 泊松比 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.17 | 0.17 | 0.17 | — | — | ||
| 抗弯强度*2 | MPa | 94.3 | 94.3 | 94.3 | 94.3 | 94.3 | 94.3 | 60 | 67 | |
| 抗压强度 | MPa | 1,128 | 1,128 | 1,128 | 1,128 | 1,128 | 1,128 | — | — | |
| 拉伸强度*2 | MPa | 49 | 49 | 49 | 49 | 49 | 49 | — | — | |
| 抗扭曲强度 | MPa | 29 | 29 | 29 | 29 | 29 | 29 | — | — | |
| 维氏硬度 | MPa | 8,900 | 8,900 | 8,900 | 8,900 | 8,900 | 8,900 | 8,900 | 8,900 | |
| 热 特 性 |
应变点 (η=1014.5) |
℃ | 970 | 970 | 1,060 | 1,070 | 1,120 | 1,060 | 1,050 | 1,050 |
| 徐冷点 (η=1013) |
℃ | 1,080 | 1,080 | 1,170 | 1,180 | 1,220 | 1,165 | 1,170 | 1,170 | |
| 软化点 (η=107.6)*3 |
℃ | (1,720) | (1,720) | (1,720) | (1,720) | (1,720) | (1,720) | (1,720) | (1,720) | |
| 平均线性热膨胀系数 30～600℃ |
x10-7/ ℃ | 4.7 | 4.7 | 4.7 | 5.9 | 5.9 | 5.9 | 6.9 | 6.9 | |
| 比热 20℃ |
J / kg・K | 749 | 749 | 749 | 749 | 749 | 749 | 749 | 749 | |
| 热扩散率 20℃ |
x10-7m2/ s | 8.5 | 8.5 | 8.5 | 8.3 | 8.3 | 8.3 | 8.4 | 8.5 | |
| 热导率 20℃ |
W / mK | 1.38 | 1.38 | 1.38 | 1.38 | 1.38 | 1.38 | 1.24 | 1.33 | |
| 粘度 (logη)1200℃ |
Poise | 10.60 | 10.60 | 11.37 | 11.72 | 12.18 | 12.10 | 11.72 | 11.72 | |
| 电 气 特 性 |
电容率 500MHz |
3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.7 | 3.8 | |
| 介电质损耗 500MHz |
x10-3 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | |
| 体积电阻 | Ω | 5×1015 | 5×1015 | 5×1015 | 3×1015 | 8×1015 | 4×1015 | — | — | |
| 体积电阻系数 | Ω・cm | 1ｘ1017 | 1ｘ1017 | 1ｘ1017 | 5ｘ1016 | 1ｘ1017 | 7ｘ1016 | — | — | |
（数值为代表值，而非保证值。）
*1：ESL-1,ESL-2,ESL-1000,ESL-2000的机械特性，热特性，电特性与ES的机械特性，热特性，电特性是同等的。
*2：抗弯强度以及拉伸强度会受到玻璃本身表面的状态而受到很大的影响（表面粗糙度,以及伤痕等）。
*3：以外插法方式从测量值计算出的外插值。
※若没有特别明确记载,表中的数值是25℃下的代表数值。