Քվարցապակի

Կաղապար:Այլ կիրառումներ Կաղապար:Նյութ Քվարցային ապակի, հալված քվարց՝ միաբաղադրիչ ապակի, կազմված մաքուր սիլիցիումի օքսիդից։ Ստացվում է սիլիկահողի բնական տարատեսակներից՝ լեռնային բյուրեղապակուց, հանքերակային քվարցից և քվարցային ավազից, ինչպես նաև սինթետիկ սիլիցիումի երկօքսիդից։ Մաքուր քվարցապակին կազմված է միայն սիլիցիում և թթվածին տարրերից, իսկ առևտրային քվարցապակին հաճախ պարունակում է խառնուրդներ, որոնց մեջ գերակշռում են ալյումինը և տիտանը։

Տեսակները

Տարբերում են արդյունաբերական քվարցապակու երկու տեսակ․ թափանցիկ (օպտիկական և տեխնիկական) և ոչ թափանցիկ։ Քվարցապակուն ոչ թափանցիկ դարձնում են նրանում ցրված մեծ քանակի մանր գազային պղպջակները (0,03 ֊ից մինչև 0,3 մկմ տրամագծով), որոնք ցրում են լույսը։ Օպտիկական թափանցիկ քվարցապակին, ստացված լեռնային բյուրեղապակու հալումից, միանգամայն համասեռ է և չի պարունակում տեսանելի գազային պղպջակներ։ Ոչ թափանցիկ քվարցապակին հաճախ հումք է ծառայում ջերմակայուն, հրակայուն նյութի՝ քվարցային խեցու, արտադրության համար։

Հատկությունները

• SiO₂ ֊ ի հիմքի վրա ստեղծված ապակիների շարքում ունի բեկման ամենափոքր ցուցանիշ (n_e = 1,46008)։
• Բազմակոմպոնենտ սիլիկատային ապակիների հետ համեմատած ունի թափանցիկության ամենալայն սպեկտրալ տիրույթ, հատկապես սպեկտրի գերմանուշակագույն հատվածում։
• Քվարցապակուն բնորոշ է բարձր ջերմակայունությունը, գծային ընդարձակման ջերմաստիճանային գործակիցը փոքր է 1Կաղապար:E Կ⁻¹ (20 °C֊ից մինչև 1400 °C֊ի միջակայքում)։
• Քվարցապակին լավ դիէլեկտրիկ է, տեսակարար էլեկտրահաղորդականությունը 20 °C֊ ում 10⁻¹⁴-10⁻¹⁶ Оհմ⁻¹·մ⁻¹ է, դիէլեկտրիկ կորուստների անկյան տանգենսը 20 °C ջերմաստիճանում և 10¹⁶ Հց հաճախականության դեպքում՝ 0,0025-0,0006։
• Ինտենսիվ գերմանուշակագույն ճառագայթման արդյունքում հալված քվարցը ենթարկվում է ֆոսֆորեսցենցիայի, ինչը հաճախ դրսևորվում է բռնկումներով։

Անօդ պայմաններում կայծային բռնկումով Ֆոսֆորեսցենցիա՝ քվարցային խողովակում ։

Կիրառությունը

Քվարցապակին կիրառվում է օպտիկական թելքի ստեղծման, լաբորատոր ամանեղեն, տիգելներ, օպտիկական սարքեր, մեկուսիչներ (հատկապես բարձր ջերմաստիճանների համար), ջերմաստիճանային տատանումների հանդեպ կայուն արտադրանքներ պատրաստելու համար։ Քիչ քանակներով քվարցապակու բեկորները օգտագործվում են Ֆրենելի լինզաների պատրաստման համար։Քվարցապակին կիրառվում է նաև ջերմակայուն և հրակայուն նյութերի արտադրությունում։

Օպտիկական հատկությունները

Քվարցապակու դիսպերսիան մոտավորապես կարելի է նկարագրել Սելմեիերի բանաձևով։

$\epsilon =1+\frac{a_1{\lambda }^2}{{\lambda }^2-l_1^2}+\frac{a_2{\lambda }^2}{{\lambda }^2-l_2^2}+\frac{a_3{\lambda }^2}{{\lambda }^2-l_3^2},$որտեղ

$a_1=0,69616630,l_1=0,068404300,$

$a_2=0,40794260,l_2=0,11624140,$

$a_3=0,89747940,l_3=9,8961610$

և ալիքի երկարությունը $\lambda$ տրված է միկրոմետրերով։ Այս հավասարումն իմաստ ունի 0,21- ից մինչև 3,71 մկմ- ի և 20 °C- ի դեպքում Հավասարման հավաստիությունը հաստատվել է մինչև 6,7 մկմ երկարությամբ ալիքների համար։

Թափանցիկ քվարցապակու բնորոշ ֆիզիկական հատկություններ

• Խտությունը 2.203 գ/սմ³
• Ամրությունը 5.3–6.5 (ըստ Մոոսի սանդղակի), 8.8 ԳՊա
• Ձգման ամրությունը 48.3 ՄՊա
• Սեղման ամրությունը >1.1 ԳՊա
• Զանգվածային մոդուլը ~37 ԳՊա
• Առաձգականության մոդուլը 31 ԳՊա
• Յունգի մոդուլը 71.7 ԳՊա
• Պուասոնի գործակիցը 0.17
• Ջերմահաղորդականությունը 1.3 Վտ/(մ·Կ)
• Տեսակարար ջերմունակությունը 45.3 Ջ/(մոլ·Կ)
• Փափկման ջերմաստիճանը ≈ 1665 °C
• Բռնկման ջերմաստիճանը ≈ 1140 °C
• Դեֆորմացման ջերմաստիճանը ≈1070 °C
• Դիելեկտրիկ հաստատունը 3.75-ից (20 °C) 1 ՄՀց
• Մագնիսական ընկալունակությունը 11.28×10⁻⁶ (SI, 22 °C)
• Գծաօպտիկական գործակիցները p₁₁ = 0.113, p₁₂ = 0.252.

Արտաքին հղումներ

• "Frozen Eye to Bring New Worlds into View" Popular Mechanics, June 1931 General Electrics, West Lynn Massachusetts Labs work on large fuzed quartz blocks