- HOME
- 關於石英
關於石英
石英就如同名字一般，是玻璃的一種，但是比較特別的是一般的玻璃是由許多成分所構成，而石英只含有SiO2成分。因為石英之中所含有的金屬不純物的量非常極少，最多也僅含有10ppm（10萬分之一），最少狀態通常僅有10ppb（１億分之１）以下。因為本身的純度極高，因此石英本身擁有其他玻璃所無法呈現出的特性及優點。
石英的主要特性
關於石英
為了達到顧客所要求的品質・規格，本公司從相關企業的Tosoh SGM股份有限公司所製造出的多種石英素材之中，挑選出最適合的素材來製造產品。 本網站之中雖然有介紹一些本公司所使用的部分石英材質的產品群以及其相關的特性，但若想查閱更詳細的素材相關資訊，請從下面的Tosoh股份有限公司網站進入點閱。
石英材料系列
| 分類 | 製造方法 | 等級 | 特點 |
|---|---|---|---|
| 熔融石英 | 氫氧燄 | N | 氣泡較少的半導體用標準等級 |
| NP | N高純度材質 | ||
| S | 優良的透光度有著超高純度熔凝石英 | ||
| OP-1 | 半導體用白色不透明石英 | ||
| OP-3 | 半導體用白色不透明石英的高純度材質 | ||
| OP-3HD | 提高OP-3的表面平滑度後的等級 | ||
| 電氣熔煉 | HR | 耐熱性佳的半導體用標準等級 | |
| HRP | HR的高純度材質 | ||
| 合成石英 | 火焰水解 （直接法） |
ES | 面向通用光學 |
| ESL-1 | 在一方向沒有脈理 | ||
| ESL-1000 | 在一方向沒有脈理、準分子雷射對應 | ||
| ESL-2 | 在三方向沒有脈理 | ||
| ESL-2000 | 在三方向沒有脈理、準分子雷射對應 | ||
| 火焰水解 （VAD法） |
ED-H | 在三方向沒有脈理的有水等級 | |
| ED-C | 完全無水等級（OH基濃度<1ppm） |
純度
熔融石英主要是將天然水晶，加上合成石英作為主要的CCl4 四氯甲烷成分原料製造而成。關於含有的不純物質程度，熔融石英是ppm等級，合成石英僅有ppb等級。
◎代表石英材料的化驗分析例
| 種別 | 等級 | 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 | ||
※數值為代表值，並非保證值。
*1：ESL-1，ESL-2，ESL-1000，ESL-2000的純度和ES與純度是同等的。
化學特性
擁有極佳的耐化學藥品特性的石英最適合被使用來做為多種類的化學溶劑或是酸溶劑的蒸餾以及溶解各種物質・清洗用容器等使用。但是若溶劑成分中含有氫氟酸，磷酸，鹼金屬等以及含有氫氟酸，磷酸的氣態物質時，容易導致石英融食或是玻璃表面失透現象產生，因此若是長時間使用時請特別留意小心。
◎石英的反應性（酸，鹼）
| 溶液 | 條件 | 失重（g/m2） | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 濃度（％） | 溫度（℃） | 時間（Hr） | |||
| 鹼溶液 | 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 | ||
※數值為代表值，並非保證值。
◎石英的反應性（金屬・其他）
| 金屬 | Al，Mg | 在700-800℃快速反應 |
| Au，Ag，Pt | 無反應 | |
| Zn，Sn，Pb | 無反應 | |
| Si | 熔融時稍有反應 | |
| Ge | 在900℃無反應 | |
| Mo，W | 無反應 | |
| 氧化物 | Al2O3 | 在900℃以上漸漸反應 |
| CaO | 在900℃以上反應 | |
| CuO | 在800℃以上反應 | |
| Fe2O3 | 在900℃以上反應 | |
| PbO | 熔融時激烈反應 | |
| MgO | 在900℃以上稍有反應 | |
| ZnO | 在420℃（鋅的熔點）以上反應 | |
| 氣體 | CO，SO2 | 無反應 |
| N2，O2 | 無反應 | |
| Cl2 | 無反應 | |
| F2 | 乾燥環境下及在300℃以下無反應 | |
| H2 | 無反應 | |
| HCl | 無反應 | |
| 鹽 | BaCl2 | 熔融時反應 |
| BaSO4 | 在700℃以上反應 | |
| CaCl2 | 在800℃（氯化鈣的熔點）以上稍有反應 | |
| KCl | 高溫狀態下容易加速失透 | |
| KF | 熔融時激烈反應 | |
| NaCl | 在800℃以上顯著反應 | |
| Na2SO4 | 無反應 |
光學特性
關於光學用素材產品，我們的產品線分別有ES系列以及ED系列。兩種系列都是使用高純度SiCl4作為原料製成的合成石英，成分中幾乎無含有不純物質，氣泡・異物等，對於真空紫外線～到紅外線廣泛的波長範圍下都呈現出優越的光穿透特性。
◎代表石英材料的光學特性
| 等級 | 脈理*1 | 均勻性*2 Δn（x10-6） |
應力 （nm/cm） |
準分子雷射的耐受性 | 適用波長*3 （nm） |
|---|---|---|---|---|---|
| ES | 不適用 | 不適用 | 1～20 | 不適用 | 180～2,100 |
| ESL-1 | 1D | 3～10（有效：φ300mm） | 1～10 | 不適用 | 180～2,100 |
| ESL-1000 | 1D | 3～10（有效：φ300mm） | 1～10 | 請諮詢*4 | 180～2,100 |
| ESL-2 | 3D | <10（有效：φ300mm） | 1～10 | 不適用 | 180～2,100 |
| ESL-2000 | 3D | <10（有效：φ300mm） | 1～10 | 請諮詢*4 | 180～2,100 |
| ED-H | 3D | 5～10（有效：φ180mm） | 1～10 | 不適用 | 170～2,600 |
| ED-C | 不適用 | 不適用 | 1～10 | 不適用 | 180～3,400 |
※數值為代表值，並非保證值。
*1：脈理規格定義如下。 1D：在一方向沒有脈理，3D：在三方向沒有脈理
*2：這意味折射率的均勻性、針對有效區域Δn（PV）值的代表值。
關於更高均質材料、尺寸、保證值、請另行諮詢。
*3：此適用波長意味外部透過率80％/cm以上的波長。
*4：基於Tosoh SGM股份有限公司是設定的KrF及ArF受激準分子雷射阻力試驗進行協商。
◎代表光學石英材料的光透過特性
機械特性，熱特性，電氣特性
因為石英本身擁有其他物質所沒有的特殊特性。例如抗撓性，拉伸強度，抗彎強度等參數會隨著溫度提升而增長，但是到達最高溫度800～1000℃之後，會隨著黏性的降低的影響而急速下降。
◎代表光學石英材料的各種特性
| 項目 | 單位 | ES*1 | ED-C | ED-H | N，NP | HR，HRP | S | OP-1，3 | OP-3HD | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 機 械 特 性 |
密度 | g / cm3 | 2.2 | 2.2 | 2.2 | 2.2 | 2.2 | 2.2 | 2.02 | 2.1 |
| 楊氏系數 | GPa | 74 | 74 | 74 | 74 | 74 | 74 | — | — | |
| 抗撓性 | GPa | 31 | 31 | 31 | 31 | 31 | 31 | — | — | |
| Poisson’s ratio | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.17 | 0.17 | 0.17 | — | — | ||
| 抗彎強度*2 | MPa | 94.3 | 94.3 | 94.3 | 94.3 | 94.3 | 94.3 | 60 | 67 | |
| 抗壓強度 | MPa | 1,128 | 1,128 | 1,128 | 1,128 | 1,128 | 1,128 | — | — | |
| 拉伸強度*2 | MPa | 49 | 49 | 49 | 49 | 49 | 49 | — | — | |
| 抗扭強度 | MPa | 29 | 29 | 29 | 29 | 29 | 29 | — | — | |
| 維氏硬度 | MPa | 8,900 | 8,900 | 8,900 | 8,900 | 8,900 | 8,900 | 8,900 | 8,900 | |
| 熱 特 性 |
應變點 (η=1014.5) |
℃ | 970 | 970 | 1,060 | 1,070 | 1,120 | 1,060 | 1,050 | 1,050 |
| 退火點 (η=1013) |
℃ | 1,080 | 1,080 | 1,170 | 1,180 | 1,220 | 1,165 | 1,170 | 1,170 | |
| 軟化點 (η=107.6)*3 |
℃ | (1,720) | (1,720) | (1,720) | (1,720) | (1,720) | (1,720) | (1,720) | (1,720) | |
| 平均線性熱膨脹係數 30～600℃ |
x10-7/ ℃ | 4.7 | 4.7 | 4.7 | 5.9 | 5.9 | 5.9 | 6.9 | 6.9 | |
| 比熱 20℃ |
J / kg・K | 749 | 749 | 749 | 749 | 749 | 749 | 749 | 749 | |
| 熱擴散率 20℃ |
x10-7m2/ s | 8.5 | 8.5 | 8.5 | 8.3 | 8.3 | 8.3 | 8.4 | 8.5 | |
| 熱導率 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 | |
| 電 氣 特 性 |
電容率 500MHz |
3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.9 | 3.7 | 3.8 | |
| 介電質損耗 500MHz |
x10-3 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | |
| 體積電阻 | Ω | 5×1015 | 5×1015 | 5×1015 | 3×1015 | 8×1015 | 4×1015 | — | — | |
| 體積電阻係數 | Ω・cm | 1ｘ1017 | 1ｘ1017 | 1ｘ1017 | 5ｘ1016 | 1ｘ1017 | 7ｘ1016 | — | — | |
※數值為代表值，並非保證值。
*1：ESL-1，ESL-2，ESL-1000，ESL-2000的機械特性，熱特性，電特性與ES的機械特性，熱特性，電特性是同等的。
*2：抗彎強度以及拉伸強度會受到玻璃本身表面的狀態而受到很大的影響（表面粗糙度，以及傷痕等）。
*3：以外插法方式從測量值計算出的外插值。
※若無特別明確記載，表中的數值是25℃下的代表值。