اعلی طہارت کوارٹج گلاس کی تیاری کے تین طریقے

قدرتی سلکا گلاس

پہلی قسم میں قدرتی پگھلنا شامل ہے۔ کوارٹج قدرتی کوارٹج گلاس تیار کرنے کے لیے کرسٹل یا سیلیکا، جسے گرمی کے ذرائع اور عمل کی بنیاد پر مزید طریقوں جیسے ’الیکٹرک پگھلنے‘، ’گیس دہن‘ اور ’پلازما پگھلنے‘ میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

الیکٹرک پگھلنے کے طریقہ کار میں، ایک کروسیبل میں پاؤڈر کوارٹج خام مال کو برقی حرارتی نظام (بشمول مزاحمتی حرارتی اور برقی مقناطیسی انڈکشن ہیٹنگ) کے ذریعے پگھلا دیا جاتا ہے، جس کے بعد کوارٹج گلاس 14 بنانے کے لیے تیزی سے کولنگ وٹریفیکیشن کا عمل ہوتا ہے۔ پگھلنے کے دوران، کوارٹج کرسٹل کا ڈھانچہ β-quartz سے α-quartz، پھر α-cristobalite (ایک بے ساختہ مرحلے کی تشکیل کے ساتھ)، تقریباً 1723 ° C تک پہنچنے تک، جہاں کوارٹج پگھلنا شروع ہو جاتا ہے، مرحلہ وار منتقلی سے گزرتا ہے۔

ہائی پیوریٹی کوارٹج ریت

کوارٹج پاؤڈر کے پگھلنے کا عمل عام طور پر اعلی ویکیوم ماحول (0.1 ~ 10 Pa) میں کیا جاتا ہے تاکہ اس عمل میں خارج ہونے والی گیس کو دور کیا جا سکے اور کوارٹج گلاس میں بلبلے کے مواد کو کم کیا جا سکے۔ برقی پگھلنے کے طریقہ کار سے تیار کردہ کوارٹج شیشے کا معیار بنیادی طور پر خام مال کی پاکیزگی پر منحصر ہے۔ کوارٹج خام مال میں دھاتی نجاست کو ہٹانا عام طور پر مشکل ہوتا ہے، اس لیے فیوزڈ کوارٹج شیشے میں دھات کی نجاست عام طور پر زیادہ ہوتی ہے اور اسے کنٹرول کرنا مشکل ہوتا ہے۔ کوارٹج پاؤڈر میں نمی کو خشک کرنے سے مؤثر طریقے سے ہٹایا جا سکتا ہے، لہذا کم ہائیڈروکسیل مواد کے ساتھ کوارٹج گلاس کو برقی پگھلنے کے طریقہ سے تیار کیا جا سکتا ہے.

مصنوعی کوارٹج گلاس

دوسری قسم میں ترکیب سازی شامل ہے۔ کوارٹج گلاس خام مال کے طور پر سلکان پر مشتمل مرکبات (مثلاً ہیلوسیلینز، ہائیڈروسیلینز، اور آرگنوسیلیکونز) کا استعمال کرتے ہوئے کیمیائی رد عمل کے ذریعے، جسے ’مصنوعی کوارٹج گلاس‘ کہا جاتا ہے۔ رد عمل کے اصولوں کی بنیاد پر اس زمرے کو مزید تین طریقوں میں تقسیم کیا گیا ہے۔

1) پلازما کیمیکل بخارات جمع (PCVD): SiO₂ پیدا کرنے کے لیے سلیکون پر مشتمل مرکبات پانی کی کمی کے ماحول میں تھرمل آکسیکرن سے گزرتے ہیں۔

2) شعلہ ہائیڈرولیسس جمع (FHD): سلکان پر مشتمل مرکبات ہائیڈروجن آکسیجن کے شعلے میں ہائیڈولیسس (اکثر آکسیکرن کے ساتھ) سے گزرتے ہیں۔

3) سول جیل کا طریقہ: سلیکان پر مشتمل مرکبات آبی میڈیم میں ہائیڈولیسس سے گزرتے ہیں۔

ان میں سے، ‌FHD سب سے زیادہ وسیع پیمانے پر اپنائی گئی اور بالغ صنعتی ٹیکنالوجی ہے، جس میں ‌براہِ راست ترکیب اور ‌بالواسطہ ترکیب شامل ہے۔

● ‌ڈائریکٹ سنتھیسز: ہائی ٹمپریچر ہائیڈولیسس پگھلے ہوئے SiO₂ ذرات پیدا کرتا ہے، جو براہ راست سبسٹریٹ پر جمع ہوتے ہیں اور کوارٹج گلاس بنانے کے لیے ٹھنڈا ہوتے ہیں۔

● ‌بالواسطہ ترکیب: کم درجہ حرارت کا ہائیڈولیسس کاجل نما SiO₂ ذرات پیدا کرتا ہے، جو ایک غیر محفوظ SiO₂ جسم بناتا ہے۔ یہ غیر محفوظ جسم پانی کی کمی، ڈوپنگ، sintering، اور کولنگ سے گزرتا ہے تاکہ کوارٹج گلاس حاصل ہو سکے۔

صنعتی ایپلی کیشنز میں، عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے ‌ڈائریکٹ ترکیب کا طریقہ ‌‌کیمیکل وانپ ڈیپوزیشن (CVD)۔ بالواسطہ ترکیب کے طریقوں میں CVD کی بنیاد پر ترمیم شدہ نقطہ نظر شامل ہیں، جیسے کہ ‌دو قدمی CVD‌، ‌Vapor-phase Axial Deposition (VAD)‌، اور ‌Outside Vapor Deposition (OVD)‌۔

یہ طریقے تیاری کے عمل اور حتمی مصنوعات میں مختلف ہیں۔ مثال کے طور پر، ‌CVD‌ اور ‌ٹو-اسٹیپ CVD‌ بنیادی طور پر بڑے سائز کے ‌کوارٹز گلاس انگوٹس‌ کو بنانے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں، جب کہ ‌VAD‌ اور ‌OVD‌ بنیادی طور پر ‌کوارٹز گلاس آپٹیکل فائبر پرفارمز بنانے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ ان امتیازات کے باوجود، یہ تمام تکنیکیں بنیادی طور پر ’Flame Hydrolysis Deposition (FHD)‘ کے اصولوں میں جڑی ہوئی ہیں۔

کوارٹج گلاس پنڈ

آپٹیکل فائبر پریفارم

تھرمل ترمیم کا طریقہ

عملی صنعتی ایپلی کیشنز میں، کوارٹج شیشے کی مصنوعات کی ’شکل ضروریات‘ اہم ہیں۔ مثال کے طور پر، اعلی طہارت ‌کوارٹج گلاس ٹیوبیں اور ‌کوارٹج گلاس کی سلاخیں سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔ نتیجے کے طور پر، کوارٹج گلاس مینوفیکچرنگ میں پروڈکٹ ری شیپنگ (اصلاح) کو نمایاں اہمیت حاصل ہے۔ فی الحال، تھرمل ریفارمنگ کا طریقہ ترمیم کرنے کا بنیادی صنعتی طریقہ ہے۔ کوارٹج گلاس مصنوعات اس میں کوارٹج گلاس کو اس کے نرم کرنے کے مقام پر گرم کرنا اور پھر عملی ضروریات کے مطابق اس کی شکل کو تبدیل کرنا شامل ہے۔

مصنوعی کوارٹج گلاس ٹیوب

جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، کوارٹج گلاس پریفارم نرم ہو جاتا ہے، جس سے اسے کھینچنے والے آلے کے ذریعے نیچے کی طرف کھینچ کر ’کوارٹج شیشے کی سلاخیں‘ یا ٹیوبیں بنانے کی اجازت ملتی ہے۔ بھٹی کے درجہ حرارت اور ڈرائنگ کی رفتار کو ایڈجسٹ کرکے، مختلف قطروں والی سلاخیں یا ٹیوبیں تیار کی جا سکتی ہیں۔ برقی مقناطیسی انڈکشن ہیٹنگ فرنس کا کوائل کا انتظام اور فرنس کا ڈھانچہ بھٹی کے اندر درجہ حرارت کی تقسیم کے میدان کو نمایاں طور پر متاثر کرتا ہے۔ عملی پیداوار میں، کوارٹج شیشے کی مصنوعات کے معیار کو یقینی بنانے کے لیے اس درجہ حرارت کے میدان کا سخت کنٹرول ضروری ہے۔

کوارٹج شیشے کی سلاخیں اور کوارٹج گلاس ٹیوبیں۔

(تصویر میں حصے: 1-کوارٹج گلاس مدر راڈ؛ 2-ہیٹنگ عنصر؛ 3-کوارٹج گلاس راڈ؛ 4-کوارٹج گلاس مدر ٹیوب؛ 5-انڈکشن کوائل؛ 6-کوارٹج گلاس ٹیوب؛ 7-ٹریکٹر)