石英玻璃是由二氧化硅單一組分構(gòu)成的特種工業(yè)技術(shù)玻璃，由于其具有耐溫、耐絕大部分酸、低膨脹等特殊理化性能，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)、光通訊、電光源等高新技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的光學(xué)石英玻璃制備工藝有間接合成法、溶膠-凝膠法、電熔法、氣煉法、化學(xué)氣相沉積法、等離子化學(xué)氣相沉積法等。

間接合成法

間接合成法是相對(duì)于目前較常見(jiàn)的四種“直接”工藝技術(shù)而言的，其包括低密度二氧化硅疏松體的沉積和燒結(jié)兩個(gè)主要工序。即以含硅化合物為原料，采用低溫化學(xué)氣相沉積工藝沉積形成低密度二氧化硅疏松體，其后燒結(jié)過(guò)程與摻雜、脫水、脫氣、致密化同時(shí)進(jìn)行，直至達(dá)到玻璃化。

溶膠－凝膠法

溶膠－凝膠法制備石英玻璃塊體時(shí)，其坯體易開(kāi)裂，有機(jī)原料引入的殘余碳會(huì)使玻璃在熔制的過(guò)程產(chǎn)生黑斑和氣泡，而且制備過(guò)程反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，不利于工業(yè)上規(guī)模化生產(chǎn)。

電熔法和氣煉法

電熔和氣煉工藝均以高純石英砂為原料，經(jīng)過(guò)1800℃以上高溫熔制成石英玻璃。但制成的石英玻璃純度低、紫外透過(guò)率差、氣泡雜點(diǎn)多，嚴(yán)重影響光學(xué)性能，難以滿足高端光電技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

化學(xué)氣相沉積法

化學(xué)氣相沉積法制備的合成石英玻璃金屬雜質(zhì)含量低、遠(yuǎn)紫外透過(guò)率高、光學(xué)均勻性高，但紅外光學(xué)性能較差。此類合成石英玻璃廣泛應(yīng)用于航天、集成電路、精密儀器和激光核技術(shù)等領(lǐng)域。

等離子化學(xué)氣相沉積法

等離子化學(xué)氣相沉積法以高純四氯硅烷為原料，用高頻等離子體火焰代替氫氧火焰。該工藝制備的石英玻璃金屬雜質(zhì)和羥基含量低、紫外－紅外光譜透過(guò)性能優(yōu)良、折射率穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)均勻性良好，且無(wú)氣泡和雜點(diǎn)，因此廣泛用作各類光學(xué)透鏡和高穩(wěn)定性慣導(dǎo)器件的基材。

90年代至今，國(guó)家引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)自主創(chuàng)新，使原料和生產(chǎn)工藝都取得了巨大進(jìn)步，制備的石英產(chǎn)品質(zhì)量也在不斷提高。中低端石英制品已達(dá)到產(chǎn)業(yè)化，并可滿足國(guó)內(nèi)需求，但在突破制備高端石英制品的技術(shù)上還需不斷努力。