Spécification:
Propriétés et caractéristiques clés
1. Transmission optique exceptionnelle :
· Large gamme spectrale : il transmet la lumière bien mieux que les autres verres sur un vaste spectre, de l'ultraviolet profond (UV) au proche infrarouge (NIR). Sa transmission élevée dans la région UV est un différenciateur clé.
· Faible absorption : il présente de très faibles pertes d'absorption et de diffusion, ce qui le rend idéal pour les lentilles, les fenêtres et les substrats optiques.
2. Résistance thermique extrême :
· Très faible coefficient de dilatation thermique (CTE) : le verre de quartz possède l'un des CTE les plus bas de tous les matériaux, ce qui signifie qu'il se dilate et se contracte très peu avec les changements de température. Cela lui confère une résistance exceptionnelle aux chocs thermiques : il peut être chauffé à des températures brûlantes puis plongé dans l’eau sans se fissurer.
3. Haute pureté et stabilité chimique :
· Il est intrinsèquement inerte et résistant à la corrosion par la plupart des acides, sels et solvants organiques. Cela le rend parfait pour une utilisation dans des environnements chimiques agressifs et pour le traitement des semi-conducteurs où la contamination doit être évitée.
4. Excellente isolation électrique :
· Il possède une rigidité diélectrique élevée et une faible conductivité électrique, même à des températures élevées, ce qui en fait un excellent isolant électrique.
5. Seuil de dommages laser élevé :
· La silice fondue synthétique est très résistante aux dommages causés par les faisceaux laser de haute puissance, ce qui est essentiel pour l'optique laser et les composants des systèmes de lithographie.
Types de verre de quartz
· Type I : Produit par fusion de cristaux de quartz naturels. Contient des traces d’impuretés métalliques mais possède d’excellentes propriétés thermiques et de transmission UV.
· Type II : Produit par fonte de sable de quartz naturel. Contient plus d'impuretés et de bulles que le type I.
· Type III : Silice fondue synthétique, obtenue par hydrolyse à la flamme du tétrachlorure de silicium (SiCl₄). Offre la plus haute pureté et une transmission UV supérieure avec un minimum de bulles et d'inclusions. Il s’agit du grade le plus critique pour les semi-conducteurs et l’optique avancée.
· Type IV : Silice fondue synthétique fabriquée par un processus d'oxydation au plasma. Pureté similaire au type III.
Applications principales
Le verre de quartz est un matériau essentiel dans de nombreuses technologies avancées :
1. Fabrication de semi-conducteurs : son application la plus importante. Utilisé pour les composants cruciaux des outils de lithographie, notamment :
· Substrats de photomasque : pour modeler des tranches de silicium.
· Lentilles optiques et fenêtres : dans les steppers et les scanners.
· Tubes de four à diffusion et bateaux à plaquettes : pour les processus d'oxydation, de diffusion et de recuit à haute température en raison de sa pureté et de sa stabilité thermique.
· Chambres de gravure et cloches : pour les systèmes de gravure au plasma et de dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
2. Optique et photonique :
· Transmission UV : lentilles, prismes et fenêtres pour lampes UV, systèmes de durcissement UV et spectroscopie UV.
· Optique laser : substrats et composants pour systèmes laser haute puissance.
· Fibre optique : Le matériau de base des fibres optiques.
3. Éclairage :
· Enveloppes pour lampes à décharge à haute intensité (DHI), lampes halogènes et lampes UV (par exemple, vapeur de mercure). Il peut résister aux températures de fonctionnement élevées et transmet efficacement la lumière UV.
4. Équipement chimique et de laboratoire :
· Creusets, réservoirs, tubes et voyants pour la manipulation de matériaux corrosifs à haute température.
5. Aérospatiale et astronomie :
· Fenêtres pour engins spatiaux, satellites et télescopes en raison de sa stabilité et de sa clarté optique.
Comparaison avec d'autres lunettes
Propriété Verre de quartz (silice fondue) Verre borosilicaté (par exemple Pyrex) Verre sodocalcique
Point de ramollissement Très élevé (~1660°C) Élevé (~820°C) Faible (~700°C)
CTE Extrêmement faible (0,55 x 10⁻⁶/K) Faible (3,3 x 10⁻⁶/K) Élevé (9 x 10⁻⁶/K)
Transmission UV Excellente (jusqu'à ~185 nm) Faible (coupe dans les UV) Très mauvaise
Coût Élevé Modéré Très faible
En résumé, le verre de quartz est un matériau d'ingénierie de premier ordre choisi pour les applications les plus exigeantes où la clarté optique, la résistance aux chocs thermiques, la pureté chimique et la stabilité à haute température ne sont pas négociables. C’est le matériau qui permet la fabrication de micropuces modernes et d’une vaste gamme d’autres produits de haute technologie.
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