从根本上讲，熔融石英不是单一材料，而是一系列由二氧化硅（SiO₂）制成的无定形玻璃。不同的“类型”主要通过其制造工艺区分，而制造工艺又决定了其纯度和光学特性。主要类别来源于天然石英砂或化学合成的前驱体。
关键要点是，您所需的熔融石英类型是成本与纯度之间的直接权衡。制造方法决定了材料的纯度，这直接影响其光学透过率，特别是在紫外线（UV）和红外线（IR）光谱中。
制造分野：天然与合成
区分熔融石英最基本的方法是看其原材料来源。这一单一因素对最终产品的性能和成本影响最大。
I 型：电熔石英
这是最常见且最具成本效益的熔融石英类型。它是通过在电弧炉中熔化高纯度天然石英砂制成的。
虽然它具有熔融石英所著称的优异耐热性和耐化学性，但天然砂中含有痕量的金属杂质（如铝、铁和钛）。这些杂质限制了其在苛刻光学应用中的使用。
II 型：火焰熔融石英
这种类型也是由天然石英砂制成的，但它是通过氢氧火焰熔化的。该过程产生的材料比电熔石英具有更高的纯度和更少的金属杂质。
火焰熔融的关键特征是玻璃中会捕获高浓度的水羟基（OH）基团。这导致在紫外光谱中具有出色的透过率，但在红外（IR）区域会产生强烈的吸收带。
III 型和 IV 型：合成熔融石英
这种材料代表了可获得的最高纯度水平。合成熔融石英不是从天然砂开始，而是从化学气体前驱体（最常见的是四氯化硅 (SiCl₄)）合成的。
该过程避免了天然石英固有的金属杂质，从而在深紫外范围内具有卓越的光学透过率。该过程还允许精确控制水羟基（OH）含量，从而产生不同的亚型。
理解权衡：杂质与性能
选择不同类型时，很少出现一种在所有方面都“更好”的情况。这是一个基于您的特定应用和材料固有特性的计算决策。
金属杂质的影响
金属杂质主要存在于电熔石英（I 型）中，它们充当光的吸收中心。这极大地降低了材料在紫外光谱中传输光的能力。
对于炉管、热电偶套管或一般实验室器皿等光学透过率不是主要考虑因素的应用来说，这是完全可以接受的。但对于紫外光学元件来说，这是一个关键的失效点。
水含量的作用（OH 基团）
水羟基（OH）基团对红外（IR）透过率有深远的影响。含有高 OH 含量的材料，如火焰熔融石英（II 型），会在特定的红外波长（尤其是在 2.7 µm 附近）强烈吸收光线。
合成熔融石英可以被制造成“低 OH”或“高 OH”等级。高 OH 等级提供出色的深紫外性能，而低 OH 等级则是专门为需要近红外光谱高透过率的应用而设计的。
成本作为决定因素
制造复杂性与成本直接相关。电熔石英是工业和结构用途最经济的选择。
火焰熔融石英处于中间地位，在紫外性能和成本之间提供了良好的平衡。合成熔融石英由于涉及高纯度化学工艺而最为昂贵，因此仅用于那些对其卓越光学质量要求不容妥协的应用。
如何为您的应用选择正确的类型
选择正确的材料需要将其特性与您的主要目标相匹配。
- 如果您的主要关注点是热稳定性和耐化学性： 电熔石英以最低的成本为炉组件、坩埚和棒材提供了必要的优势。
- 如果您的主要关注点是通用紫外线透过率（例如，紫外灯）： 火焰熔融石英在近紫外光谱中提供了具有良好性能的经济型解决方案。
- 如果您的主要关注点是深紫外线（<250 nm）中的高性能光学元件： 只有高纯度合成熔融石英才是确保最大光透过率的选择。
- 如果您的主要关注点是红外（IR）光谱中的性能： 需要低 OH 合成熔融石英，以避免由水含量引起的吸收带。
通过了解制造如何决定纯度和性能，您可以自信地选择完全符合您的技术和预算要求的熔融石英类型。
摘要表：
| 类型 | 原材料 | 关键特性 | 主要应用 |
|---|---|---|---|
| I 型：电熔 | 天然石英砂 | 具有成本效益，含有金属杂质 | 工业和结构用途（炉管、实验室器皿） |
| II 型：火焰熔融 | 天然石英砂 | 高 OH 含量，良好的紫外透过率 | 紫外灯，经济型紫外应用 |
| III 型和 IV 型：合成熔融石英 | 化学前驱体（例如 SiCl₄） | 最高纯度，受控的 OH 含量 | 高性能紫外/红外光学元件，深紫外应用 |
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