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Lässt Quarz UV-Licht durch? UV-Transparenz von Quarzglas erklärt


Stellen Sie sich vor, Sie spezifizieren eine UV-Desinfektionskammer, einen Photochemiereaktor oder eine optische Zelle für ein Spektrometer. Eine der ersten materiellen Fragen ist, ob Quarz tatsächlich ultraviolettes Licht durchlässt. Die Antwort ist wichtig, denn gewöhnliches Glas, das überall erhältlich und billig ist, hält die meisten UV-Strahlen am Fenster ab. Im Gegensatz dazu ist Quarzglas eines der wenigen transparenten technischen Materialien, das tiefes Ultraviolett mit sehr geringem Verlust durchlässt. Als Quarzglashersteller, der Kunden aus den Bereichen Halbleiter, Photovoltaik, Labor und Optik beliefert, beantworten wir diese Frage fast jede Woche. In diesem Artikel finden Sie daher die praktische Antwort auf Spezifikationsebene.

Ja: Quarz lässt UV-Licht durch. Je nach Qualität und Dicke lässt Quarzglas etwa 85 bis 92 Prozent der einfallenden UV-Strahlung bei 254 nm durch, und hochreines Quarzglas bleibt bis etwa 185 nm durchlässig. Der genaue Wert hängt von der Materialqualität, dem Verunreinigungsgehalt, der Oberflächenbeschaffenheit und der Pfadlänge ab. In den folgenden Abschnitten erklären wir, warum sich Quarz so verhält, wie sich die verschiedenen Quarzqualitäten vergleichen, wie Quarz im Vergleich zu Borosilikat- und Natronkalkglas abschneidet und wie Sie den richtigen UV-durchlässigen Quarz für Ihre eigene Anwendung auswählen.

Kernpunkt: Quarz lässt UV-Licht in allen drei UV-Bändern durch, und die Qualität und Dicke, die Sie wählen, bestimmen genau, wie viel UV-Licht Ihren Prozess erreicht.

Lässt Quarz UV-Licht durch? Die direkte Antwort

Die kurze Antwort lautet „Ja“, und die nützliche technische Antwort lautet ebenfalls „Ja“, mit einer Notennotiz im Anhang. Quarzglas ist im gesamten in der Industrie verwendeten UV-Bereich transparent: UVA von 315 bis 400 nm, UVB von 280 bis 315 nm und UVC von 200 bis 280 nm. Eine standardmäßige transparente Quarzröhre oder -platte lässt mehr als 85 Prozent der UVC-Strahlung bei 254 nm durch, weshalb Quarz das spezifizierte Hüllenmaterial für keimtötende UV-Lampen, UV-Wasserreiniger und UV-Reaktoren ist. Im Vergleich dazu absorbiert gewöhnliches Kalknatronglas UVC fast vollständig, und selbst Borosilikatglas wird unterhalb von etwa 300 nm undurchsichtig.

Wenn Branchenexperten von Quarz sprechen, der UV-Licht durchlässt, meinen sie normalerweise Quarzglas oder Quarzglas, nicht den kristallinen Quarz, der für Arbeitsplatten verwendet wird. Quarzglas wird durch Schmelzen von natürlichem Quarzkristall oder Quarzsand zu einem amorphen Glas hergestellt, während Quarzglas normalerweise aus synthetischen Vorläufern hergestellt wird. Beide Formen haben die gleiche grundlegende Chemie, reines Siliziumdioxid, wobei die Unterschiede in Reinheit und Herstellungsweg hauptsächlich im tiefen UV-Bereich sichtbar sind.

Quarz lässt UVA, UVB und UVC durch; Natronkalkglas blockiert die meisten ultravioletten Strahlungen unterhalb von 350 nm.
UV-Band Wellenlängenbereich Verhalten von Quarzglas Verhalten von Natronkalkglas
UVA 315-400 nm Überträgt für Standardquarz etwa 90 Prozent des gesamten Bandes Sendet teilweise über etwa 350 nm; absorbiert die meisten kürzeren UVA-Strahlen
UVB 280-315 nm Überträgt ungefähr 85 bis 90 Prozent Blockiert nahezu alle UVB-Strahlen
UVC 200-280 nm Die Durchlässigkeit von UV-Quarz beträgt etwa 85 bis 92 Prozent Blockiert praktisch alle UVC-Strahlen
Tiefes UV/VUV 100-200 nm Synthetisches Quarzglas in UV-Qualität lässt bei einer Dicke von 10 mm bis zu etwa 185 nm durch Undurchsichtig

Die oben genannten Zahlen gehen von einer sauberen, polierten Oberfläche und einer typischen Wandstärke von 1 bis 10 mm aus. Dickere Abschnitte absorbieren mehr, weshalb ein 50-mm-Quarzstab eine geringere UV-Durchlässigkeit aufweist als ein 1-mm-Quarzfenster derselben Güteklasse. Auch die Oberflächenbeschaffenheit spielt eine Rolle: Eine geschliffene oder mattierte Oberfläche streut einen erheblichen Anteil der UV-Strahlung, während eine polierte Oberfläche die Reflexionsverluste nahe am theoretischen Wert von etwa 3,5 Prozent pro Oberfläche hält.

Schlüssel zum Mitnehmen: Quarz lässt UV-Licht im UVA-, UVB- und UVC-Bereich durch, wobei die besten Qualitäten bis zu etwa 185 nm durchlassen; Gewöhnliches Glas blockiert fast alle UVC- und die meisten UVB-Strahlen.

Warum Quarz UV-Licht durchlässt und gewöhnliches Glas nicht

Die Physik hinter der UV-Transmission ist eigentlich die Physik der Absorption. Ultraviolettes Licht wird von einem Material absorbiert, wenn die Photonenenergie einem zulässigen elektronischen Übergang im Material entspricht. Reines Quarzglas hat eine sehr große Bandlücke, etwa 8 bis 9 Elektronenvolt. Die energiereichsten UV-Photonen, die in praktischen Systemen verwendet werden, beispielsweise trägt ein 200-nm-Photon etwa 6,2 Elektronenvolt, haben nicht genug Energie, um ein Elektron über diese Lücke anzuregen. Daher gibt es in reinem Siliciumdioxid keinen intrinsischen Absorptionsmechanismus für UV-Licht, und die Photonen passieren es einfach.

Gewöhnliches Fensterglas ist chemisch gesehen ein anderes Material. Natronkalkglas enthält Natriumoxid, Kalziumoxid und normalerweise mehrere hundert Teile pro Million Eisen. Eisen, insbesondere in seiner Eisenform, ist einer der stärksten bekannten Ultraviolettabsorber; Selbst wenige Teile pro Million machen Glas für UVC undurchlässig. Die Modifikatorionen brechen auch das Silica-Netzwerk auf und erzeugen nicht verbrückende Sauerstoffatome, die lokalisierte Energieniveaus einführen. Diese Werte geben UV-Photonen einen Weg zur Absorption, sodass das Glas eher blockiert als durchlässt.

Aus diesem Grund ist Reinheit das zentrale Konzept bei Quarz in UV-Qualität. Der Quarzherstellungsprozess steuert drei Faktoren, die die UV-Durchlässigkeit bestimmen: den Grad der Metallverunreinigungen, die Konzentration der Hydroxylgruppen und die Anzahl der Sauerstoffmangeldefekte. Für Arbeiten im tiefen UV-Bereich unter 220 nm bietet synthetisches Quarzglas aus hochreinen Vorläufern das sauberste Netzwerk und die höchste Transmission. Flammengeschmolzener natürlicher Quarz, der die Quelle der meisten Quarzrohre und -platten auf dem Markt ist, weist eine etwas geringere Durchlässigkeit für tiefes UV auf, da er Spurenelemente aus dem natürlichen Kristall zurückhält.

Es gibt auch einen praktischen Unterschied zwischen Quarzglas mit niedrigem OH- und hohem OH-Gehalt, den Käufer von UV-Systemen verstehen sollten. Nasses Quarzglas mit hohem OH-Gehalt, typisch für JGS1, sorgt für eine hervorragende Durchlässigkeit im tiefen UV-Bereich und eine bessere Beständigkeit gegen UV-induzierte Schäden. Trockenes Quarzglas mit niedrigem OH-Gehalt, typisch für JGS3, wurde für Infrarotoptiken entwickelt und weist eine verringerte Transmission unter etwa 260 nm auf. Für Ultraviolettanwendungen sind Sorten mit hohem OH-Gehalt fast immer die sicherere Wahl.

  • Gereinigtes SiO2-Netzwerk: keine Modifikatorionen zur Absorption ultravioletter Energie.
  • Große Bandlücke: UV-Photonen fehlt die Energie, um eine elektronische Absorption auszulösen.
  • Geringe Metallverunreinigungen: keine Eisen- oder Übergangsmetall-Absorptionsbanden.
  • Kontrollierte Struktur: Zentren mit minimalem Sauerstoffmangel, die in der Nähe von 248 nm und 215 nm absorbieren.
Schlüssel zum Mitnehmen: Quarz lässt UV-Licht durch, da reines Siliziumdioxid eine große Bandlücke und ein Netzwerk ohne UV-absorbierende Verunreinigungen aufweist, während gewöhnliches Glas UV-Licht aufgrund von Netzwerkmodifikatoren und Spurenmetallverunreinigungen blockiert.

Quarz-UV-Durchlässigkeit nach Qualität: JGS1, JGS2, JGS3 und Quarzglas

Nicht alle Quarze sind gleichermaßen UV-durchlässig und ein großer Teil der Spezifikation einer Quarzkomponente hängt von der Wahl der richtigen Qualität ab. Die chinesischen optischen Standardklassifizierungen JGS1, JGS2 und JGS3 werden in der gesamten Branche häufig verwendet und sind den internationalen Quarzglastypen sehr ähnlich. Für den Käufer ist das Bestellprinzip einfach: Je niedriger die Zahl, desto besser die Tief-UV-Leistung. JGS1, der synthetische Fern-UV-Typ, lässt bis zu etwa 185 nm durch; JGS2, hergestellt aus natürlichem Quarz, deckt den UV-Bereich über etwa 220 nm ab; und JGS3, ein Infrarottyp mit niedrigem OH-Gehalt, wird nicht für Anwendungen im tiefen UV-Bereich empfohlen.

UV-Arbeitsbereiche und typische 254-nm-Transmission bei Quarzqualität.
Note Fertigungsbasis Praktischer UV-Bereich Typische Transmission bei 254 nm (10 mm) Primäre Anwendungen
JGS1 Synthetisches Quarzglas, hoher OH-Gehalt 185-2500 nm Ungefähr 90 Prozent Tief-UV-Optik, 193/248 nm Halbleiter, UV-Spektroskopie
JGS2 Flammengeschmolzener natürlicher Quarz 220-2500 nm Etwa 86 Prozent UV-Lampen, Hülsen, Fenster, allgemeine UV-Optik
JGS3 Quarzglas mit niedrigem OH-Gehalt 260-3500 nm Ungefähr 80 Prozent IR-Optik, Wärmebildtechnik, UV-IR-Breitbandsysteme
Standardmäßiges transparentes Quarzrohr Elektrisch geschmolzener Quarz 240-2500 nm Etwa 82 Prozent Lampenhüllen, Heizröhren, Industriereaktoren

Da JGS1 das Material der Wahl ist, wenn ein System bei 185 bis 220 nm arbeiten muss, ist es auch die Sorte, die wir für anspruchsvolle UV-Anwendungen wie Ozonreaktoren, Excimer-Laseroptiken und VUV-Spektroskopie empfehlen. Die Kombination aus breiter Transmission und geringer Solarisation macht es den höheren Preis wert, wenn es um Leistung im tiefen UV-Bereich geht.

Far UV Optical Quartz Glass JGS1 for Deep Ultraviolet Applications Optisches Fern-UV-Quarzglas JGS1 für Anwendungen im tiefen Ultraviolett Dieser synthetische Quarzglastyp bietet eine Transmission im Bereich von 185–220 nm bei geringer Solarisation und eignet sich daher für anspruchsvolle UV-Systeme wie Excimer-Laseroptiken und VUV-Spektroskopie. Produkt anzeigen →

Eine Transmissionskurve erzählt eine klarere Aussage als ein einzelner Datenpunkt. Das folgende Diagramm zeigt die interne Transmission als Funktion der Wellenlänge für drei gängige Materialien bei einer Dicke von 10 mm. Die drei Kurven decken UV-Quarzglas, Standard-Quarzglas und Borosilikatglas von 180 nm bis 400 nm ab. Sie sehen, dass die Materialauswahl unterhalb von 300 nm kritisch wird. Insbesondere der tiefe UV-Bereich zwischen 180 nm und 220 nm unterscheidet synthetisches Quarzglas von allen anderen Glasfamilien.

UV-Durchlässigkeit von Quarzglas im Vergleich zu Standardquarz im Vergleich zu Borosilikatglas (10 mm) 0% 25 % 50 % 75 % 100 % 180 220 260 300 340 380 400 nm Wellenlänge (nm) Transmission UV-Quarzglas (JGS1) Standard-Quarzglas Borosilikatglas

Das erste, was dem Leser auffallen sollte, ist, wie flach die UV-Quarzglaskurve ist: Sie bleibt von 200 nm bis 400 nm über 90 Prozent. Herkömmliches Quarzglas folgt bei längeren Wellenlängen einem ähnlichen Weg, seine Transmission beginnt jedoch unter 220 nm merklich zu sinken. Bei 200 nm lässt Standardquarz in einem 10-mm-Weg nur etwa 70 Prozent durch, während Quarzglas in UV-Qualität immer noch über 90 Prozent durchlässt. Borosilikatglas, dargestellt in der hellgrauen Kurve, ist unterhalb von 300 nm effektiv undurchsichtig. Zwischen 310 nm und 330 nm steigt Borosilikat schnell von etwa 20 Prozent auf über 60 Prozent, was seinem Verhalten als UVA-durchlässiges Material entspricht, das UVB und UVC blockiert. Bei der praktischen keimtötenden Wellenlänge von 254 nm lassen UV-Quarzglas und Standardquarz beide stark durch, während Borosilikat im Wesentlichen null durchlässt. Genau aus diesem Grund erscheint Quarz und nicht Borosilikat in der Wand jeder Quecksilber- und Amalgam-UV-Desinfektionslampe. Für Anwendungen, die Wellenlängen von weniger als 200 nm erfordern, wie z. B. die Ozonerzeugung bei 185 nm, bietet nur hochreines synthetisches Quarzglas eine brauchbare Arbeitsdurchlässigkeit. Die Kurven erklären auch, warum der Wechsel von einem Quarzglasfenster zu einem Borosilikatfenster in einem UV-Spektroskopiesystem die Messung völlig verändert. Kurz gesagt, das Transmissionsspektrum beantwortet sowohl die wissenschaftliche Frage als auch die Kauffrage: Quarz lässt UV-Licht durch, und die Qualität, die Sie wählen, entscheidet darüber, wo der praktische UV-Grenzwert liegt.

Für den Einkauf im Produktionsmaßstab kann ein Hersteller gemessene Transmissionskurven für jede Charge bereitstellen. UV-Quarzglas und Standardquarz lassen beide UV-Licht durch, und die praktische Frage ist nur, wo Ihre Arbeitswellenlänge liegt.

Schlüssel zum Mitnehmen: Die UV-Durchlässigkeit von Quarz hängt von der Sorte ab: JGS1 synthetisches Quarzglas bietet den tiefsten UV-Bereich bis hinunter zu 185 nm, JGS2 deckt 220 nm und mehr ab und JGS3 Quarzglas mit niedrigem OH-Gehalt sollte für IR-Arbeiten reserviert werden.

Quarz vs. Borosilikat vs. Kalknatronglas: UV-Transmission im Vergleich

Ein direkter Vergleich bei festen Wellenlängen ist der schnellste Weg, um herauszufinden, warum Quarz das Standard-UV-Material ist. Bei 254 nm, der Wellenlänge keimtötender Lampen, lässt Quarz mehr als 80 Prozent durch, während Borosilikat- und Natronkalkglas praktisch nichts durchlässt. Bei 302 nm, im UVB-Bereich, lässt Quarz noch etwa 90 Prozent durch, Borosilikat beginnt sich erst zu öffnen. Bei 365 nm, im UVA-Bereich, ist Quarz immer noch führend, aber Borosilikat wird nutzbar und Natronkalk erreicht etwa 50 Prozent. Die Schlussfolgerung ist eindeutig: Je kürzer die Wellenlänge, desto mehr Quarz zieht voran.

Transmissionsvergleich von Quarz und herkömmlichem Glas bei drei UV-Wellenlängen, 1 mm Dicke.
Material UVC bei 254 nm UVB bei 302 nm UVA bei 365 nm Ungefährer UV-Cut-off
UV-Quarzglas (JGS1) Ungefähr 90 Prozent Ungefähr 92 Prozent Ungefähr 92 Prozent Etwa 185 nm
JGS2-Quarz Ungefähr 87 Prozent Ungefähr 89 Prozent Ungefähr 90 Prozent Etwa 220 nm
Borosilikatglas Ungefähr 0 Prozent Ungefähr 15 Prozent Ungefähr 78 Prozent Etwa 300 nm
Natron-Kalk-Glas Ungefähr 0 Prozent Ungefähr 0 Prozent Ungefähr 50 Prozent Etwa 350 nm

Mehrere Käufer fragen uns, ob es akzeptabel ist, Borosilikathülsen in einem UV-C-System zu verwenden, um die Kosten zu senken. Die gemessene Antwort lautet „Nein“: Bei 254 nm würde die Hülle selbst fast das gesamte UV-C absorbieren, sodass die Lampe Wasser oder Luft erhitzen würde, ohne eine nennenswerte Dosis abzugeben. Die einzigen Materialien, die in der industriellen Praxis für UVC geeignet sind, sind Quarz, hochreines Quarzglas und bestimmte Fluorpolymere wie PTFE und PFA. Fluorpolymere weisen selten die strukturellen oder thermischen Eigenschaften von Quarz auf. JGS2-Platten bieten die kostengünstigste Kombination aus UV-Durchlässigkeit und thermischer Stabilität für industrielle Umschläge, Sichtfenster und Abdeckungen.

UV Optical Quartz Plate JGS2 for Industrial UV-C Envelopes UV-optische Quarzplatte JGS2 für industrielle UV-C-Umschläge Ohne Absorptionsband von 200 bis 250 nm bietet diese Quarzplatte eine kostengünstige UV-Durchlässigkeit und thermische Stabilität für Lampenhülsen, Sichtfenster und Abdeckungen in Ultraviolett-C-Systemen. Produkt anzeigen →

Eine Spektralkurve ist nur ein Teil der Geschichte; Käufer möchten außerdem einen schnellen Vergleich der genauen Wellenlänge, die ihr Prozess verwendet. Ultraviolett-C-Licht bei 254 nm ist die Standardleistung von keimtötenden Niederdruck-Quecksilberlampen, daher erscheint diese Wellenlänge in Tausenden von Produktspezifikationen. Die folgende Tabelle vergleicht die gemessene Transmission von sechs gängigen Materialgruppen bei 1 mm Dicke. Wir haben bewusst eine dünne, repräsentative Wandstärke verwendet, da die meisten UV-Lampenhülsen und optischen Fenster im Bereich von 1 mm bis 3 mm spezifiziert sind. Die Balken veranschaulichen, wie groß die Lücke zwischen Quarzprodukten und herkömmlichen Glasprodukten bei dieser kritischen Wellenlänge ist.

UV-C-Transmission bei 254 nm nach Material (1 mm Dicke) 0% 25 % 50 % 75 % 100 % UV-Quarzglas (JGS1) 90 % Quarzglas mit niedrigem OH-Gehalt 90 % JGS2-Quarz 86 % Standard-Quarzglas 82 % Borosilikatglas 0% Natron-Kalk-Glas 0%

UV-Quarzglas und Quarzglas mit niedrigem OH-Gehalt stehen an der Spitze der Tabelle und lassen beide etwa 90 Prozent des einfallenden UVC durch. Bei JGS2-Quarz liegt der Wert leicht bei etwa 86 Prozent, ein Unterschied, der im Alltagsgebrauch selten sichtbar ist, sich aber über Tausende von Betriebsstunden hinweg auf die Lampeneffizienz auswirken kann. Standard-Quarzglasröhren, das Arbeitsmaterial für Quarzhülsen und Lampenhüllen, übertragen bei dieser Dicke etwa 82 Prozent. Borosilikat- und Natronkalkglas, unten als vernachlässigbare Balken dargestellt, lassen im Wesentlichen kein UVC bei 254 nm durch. Die praktische Konsequenz ist, dass eine Lampe mit einer Borosilikathülse niemals ihre Nenn-UVC-Dosis abgeben kann, egal wie viel Leistung angelegt wird. Aus diesem Grund verfügen optische Sonden und UV-Sensoren, die bei 254 nm eingesetzt werden, immer über Quarzfenster anstelle von Glasfenstern. Eine weitere nützliche Beobachtung ist, dass die Spanne zwischen den vier Quarzsorten nur etwa acht Prozentpunkte beträgt, was bedeutet, dass selbst die günstigste Quarzsorte immer noch ein echter UV-Sender ist. Wenn die Anwendung auf kürzere Wellenlängen umsteigt, wie z. B. Krypton-Chlorid-Excimerlampen mit 222 nm, gilt die gleiche Rangfolge, aber der Abstand zwischen JGS1 und Standardquarz vergrößert sich. Bei 185 nm würde der Unterschied noch dramatischer werden und nur noch die synthetischen Quarzglasqualitäten brauchbar bleiben. Unter dem Gesichtspunkt der Beschaffung ist dieses Diagramm eine gute Erinnerung daran, Ihren Lieferanten nach der tatsächlichen Transmissionskurve der von ihm angegebenen Qualität zu fragen, da Quarz nicht gleich Quarz ist. Ein vertrauenswürdiger Hersteller stellt für jede Produktionscharge Messdaten zur Verfügung.

Aus Herstellersicht ist die Erkenntnis ganz einfach: Wir liefern alle diese Qualitäten in Rohr-, Stab- und Plattenform, und bei Großhandelsbestellungen können verschiedene Qualitäten in einer Lieferung gemischt werden. Da die optischen Unterschiede messbar sind, empfehlen wir immer die Angabe einer Zielwellenlänge.

Schlüssel zum Mitnehmen: Bei UVC-Wellenlängen ist Quarz das einzige herkömmliche Glasmaterial, das nutzbare Mengen an UV-Licht durchlässt; Sowohl Borosilikatglas als auch Kalknatronglas blockieren die 254-nm-Strahlung nahezu vollständig.

Industrie- und Laboranwendungen, die auf Quarz-UV-Transmission angewiesen sind

Die UV-Transparenz von Quarz ist keine Laborkuriosität; Es ist das, was mehrere Milliarden-Dollar-Industrien am Laufen hält. Bei der UV-Desinfektion sorgen Quarzhülsen und Quarzlampenhüllen dafür, dass eine Quecksilberlampe UVC in Wasser, Luft und Oberflächen abgibt. In der Halbleiterfertigung transportieren Quarzoptiken und Quarzfenster Laserlicht mit 193 nm und 248 nm durch Stepper und Inspektionswerkzeuge. In der analytischen Chemie ermöglichen Quarzküvetten und Quarzkapillaren eine UV-Spektroskopie unter 200 nm, die Glas nicht unterstützen kann. Bei der UV-Härtung liefern Quarzstäbe und -platten UVA- und UVB-Energie an Klebstoffe, Tinten und Beschichtungen, ohne sich bei kontinuierlicher Einwirkung zu verschlechtern.

Jede Anwendung stellt leicht unterschiedliche Anforderungen an den Quarz. Desinfektionssysteme benötigen eine hohe UVC-Durchlässigkeit in dünnwandigen Röhren sowie eine Thermoschockbeständigkeit, wenn die Lampe heiß ist; Halbleiterwerkzeuge benötigen hochwertiges synthetisches Quarzglas mit geringem Blasengehalt und zertifizierter Gleichmäßigkeit; UV-Härtungsanlagen benötigen große Quarzplatten, die schnell gehandhabt, gereinigt und ausgetauscht werden können. Eine Fabrik, die Quarz in all diesen Formen produziert, kann jede davon aus demselben Produktionssystem liefern.

UV-Desinfektion und Umwelt

  • Quarzhülsen für Niederdruck- und Amalgam-UVC-Lampen
  • Quarzfenster für UV-Fluenzsensoren
  • Quarzröhren zur Ozonerzeugung bei 185 nm
  • Quarzsichtfenster für UV-Oxidationskammern

Halbleiter, optisch und analytisch

  • JGS1-Ansichtsfenster und Objektive für die DUV-Lithographie
  • Quarzküvetten und -zellen für die UV/Vis-Spektroskopie
  • Quarzstäbe für die faseroptische UV-Bereitstellung
  • UV-beständige Quarzrohre für Plasma- und CVD-Prozesse

Das Produkt, das für industrielle Abnehmer beide Welten vereint, ist das UV-beständige Quarzrohr. Es wird sowohl als Lampenhülle in Hochleistungs-Keimtötungsgeräten als auch als Schutzabdeckung in UV-Härtungsgeräten verwendet und muss über Tausende von Stunden eine stabile Übertragung aufrechterhalten. Dotierte Versionen bieten eine weitere Kontrollebene: Durch chemische Modifizierung des Silica-Netzwerks kann die Dotierung bestimmte UV-Banden verschieben oder eliminieren, was nützlich ist, wenn eine Lampe bestimmte Wellenlängen durchlassen und andere unterdrücken muss. Für Kunden, die Präzisionsquarzfenster und Schaugläser für UV-Kammern benötigen, bieten wir polierte Fenster in JGS1, JGS2 und Standardquarz mit kundenspezifischen Größen und Kantenbearbeitungen an. Unsere hochtemperatur- und ultraviolettbeständigen Quarzglasröhren werden genau für diesen Arbeitszyklus hergestellt, mit kontrollierter Wandstärke und gemessener UVC-Transmission.

High-Temperature and Ultraviolet Resistant Quartz Glass Tubes Hochtemperatur- und UV-beständige Quarzglasröhren Diese SiO₂-Röhren haben eine Durchlässigkeit von über 93 % vom sichtbaren bis zum nahen Infrarot, mit kontrollierter Wandstärke und gemessener UVC-Durchlässigkeit, was sie zu zuverlässigen Hüllen für keimtötende und Härtungslampen macht. Produkt anzeigen →

Ein letzter Punkt zur Eignung: Wenn Ihr Prozess UV-Licht zum Aushärten, Desinfizieren, Analysieren oder Abtragen verwendet, ist Quarz fast immer die richtige optische Schnittstelle. Die wenigen Fälle, in denen Quarz nicht empfohlen wird, sind Prozesse, die auf Wellenlängen unter etwa 180 nm basieren, bei denen selbst synthetisches Quarzglas an Transparenz zu verlieren beginnt, und Prozesse, die eine selektive UV-Blockierung erfordern, bei denen Dotierung oder Beschichtung anstelle von reinem Quarz das richtige Werkzeug ist.

Schlüssel zum Mitnehmen: Von keimtötenden Lampen bei 254 nm bis hin zu Lithographieoptiken bei 193 nm ist die UV-Transmission von Quarz die entscheidende Eigenschaft für Desinfektion, Halbleiterherstellung, UV-Spektroskopie und UV-Härtung.

So wählen Sie UV-durchlässigen Quarz für Ihre Anwendung aus

Die Auswahl des richtigen UV-durchlässigen Quarzes beginnt mit einer Zahl: der kürzesten Wellenlänge, die Ihr Prozess verwenden wird. Diese einzelne Zahl bestimmt die Güteklasse, die Materialreinheit und normalerweise den Preis. Die zweite Frage ist die Weglänge, denn ein 1-mm-Fenster und ein 50-mm-Stab übertragen selbst im gleichen Material sehr unterschiedlich. Die dritte Fragengruppe befasst sich mit Betriebstemperatur, Druck, chemischer Belastung und mechanischer Montage, die alle Einfluss auf das endgültige Komponentendesign haben.

Als nützliche Faustregel gilt: Über 300 nm funktionieren die meisten transparenten Quarzqualitäten; Geben Sie unter 300 nm ein UV-geeignetes Material an. Unter 220 nm geben Sie synthetisches Quarzglas an. Wenn Ihr Lieferant Ihnen den praktischen Grenzwert seines Quarzes nicht nennen kann, betrachten Sie das als Warnsignal.

Standard-Klarquarz

Am besten für 254-365-nm-Lampen geeignet

Umschläge, Hüllen,

und Reaktorrohre.

Sparsam, hoch

Thermoschockbeständigkeit,

etwa 82 bis 86 Prozent

UVC-Übertragung

bei 1 bis 2 mm Wandstärke.

UV-Quarzglas JGS1

Deckt 185–2500 nm ab

Tief-UV-Optik und

Halbleiterwerkzeuge.

Höchste Reinheit, niedrigste

Solarisation, Premium

Preis.

JGS2 UV-Quarz

Deckt 220–2500 nm ab.

Ausgewogene Wahl für

UV-Fenster, Prozess

Sichtfenster, Lampenhülsen

und allgemeine optische Arbeiten.

Quarzglas mit niedrigem OH-Gehalt

Für IR oder Breitband

UV-IR-Optik. Vermeiden Sie unten

260 nm; tiefes UV

Übertragung ist deutlich

niedriger als JGS1.

Über die Note hinaus verdienen vier Spezifikationsdetails Aufmerksamkeit. Wanddicke oder Fensterdicke verändern sowohl die mechanische Festigkeit als auch die Übertragung. Optimieren Sie daher den dünnsten Abschnitt, der Ihrem Prozessdruck standhalten kann. Auf die Oberflächenqualität kommt es an: Eine fein polierte Oberfläche minimiert die Streuung, während eine geschliffene Oberfläche die effektive UV-Abgabe um 5 bis 15 Prozent reduzieren kann. Bei der Abdichtung in metallischen oder keramischen Gehäusen kommt es auf die Kantenbearbeitung und Toleranzen an. Fordern Sie schließlich tatsächliche Übertragungsdaten bei Ihrer Arbeitswellenlänge an, nicht nur eine typische Kurve aus einem Datenblatt.

Da wir Quarz herstellen und nicht nur weiterverkaufen, können wir UV-Produkte mit chargenspezifischen Prüfzertifikaten, kundenspezifischen Abmessungen und gemischten Ladungen für Großhandelskäufer liefern. Die gleiche Fabrik, die die optischen JGS1-Platten herstellt, produziert auch Quarzröhren mit großem Durchmesser für UV-Reaktoren, sodass ein einziger Lieferant sowohl Optik als auch Prozesshardware abdecken kann. Wenn Ihre Anwendung das gegenteilige Verhalten erfordert, d. h. UV-Strahlung blockiert statt durchlässt, dotiertes Quarzrohr für die UV-Filterung wird in unserer Fabrik mit kontrollierter Spektralleistung hergestellt.

Schlüssel zum Mitnehmen: Definieren Sie zunächst die kürzeste Arbeitswellenlänge; Wählen Sie dann die Sorte, Wandstärke, Oberflächenbeschaffenheit und den Lieferanten aus, der die gemessene UV-Transmission bei dieser Wellenlänge liefern kann.

Handhabung, Reinigung und Wartung von UV-Quarz

Quarz in UV-Qualität erkauft seine Transparenz mit Reinheit, was bedeutet, dass Oberflächenverunreinigungen in UV-Systemen sofort sichtbar sind. Ein einzelner Fingerabdruck enthält Öle, die im ultravioletten Bereich stark absorbieren, und ein verunreinigtes Quarzfenster kann eine um 10 bis 20 Prozent geringere UVC-Durchlässigkeit messen als ein sauberes. Durch die Absorption an der Oberfläche wird der Quarz zudem lokal erhitzt, was bei Hochleistungslampen zu einer beschleunigten Entglasung oder Rissbildung führen kann. Die Sauberkeit von UV-optischen Oberflächen ist daher nicht kosmetisch; es handelt sich um eine Leistungsanforderung.

  • Fassen Sie Quarzkanten nur mit sauberen Nitril- oder fusselfreien Handschuhen an.
  • Mit Ethanol oder Aceton in optischer Qualität und einem fusselfreien Tuch reinigen. Vorsichtig reiben und auf Streifen prüfen.
  • Bei starker Verschmutzung verwenden Sie eine Ätzlösung mit verdünnter Flusssäure, gefolgt von einer Spülung und Trocknung mit entionisiertem Wasser und entsprechenden Sicherheitskontrollen.
  • Vermeiden Sie Scheuermittel; Kratzer streuen UV-Licht und verringern die abgegebene Dosis.
  • Überprüfen Sie Lampenhülsen und Fenster regelmäßig mit einem UV-Radiometer; ersetzen, wenn die Transmission um mehr als 5 bis 10 Prozent abnimmt.
  • Bewahren Sie Ersatzquarzteile in Schutzhüllen an einem sauberen, trockenen Ort auf.

Die thermische Handhabung verdient eine gesonderte Anmerkung. Quarzglas hat einen niedrigen Ausdehnungskoeffizienten, etwa ein Siebzehntel des Ausdehnungskoeffizienten von Natron-Kalk-Glas, sodass es Thermoschocks weitaus besser widersteht als gewöhnliches Glas. Das heißt aber nicht, dass es unzerstörbar ist: Eine kalte Quarzhülse, die einer heißen Lampe ausgesetzt wird, oder eine nasse Oberfläche, die ein heißes Rohr berührt, können trotzdem reißen. Erhitzen Sie neue Komponenten im System nach und nach, sorgen Sie für gleichmäßige Dichtungen und vermeiden Sie örtlich begrenzten Kontakt mit Flammen oder heißen Stellen.

Auch fertigungsseitig führen wir in diesem Sinne Qualitätskontrollen durch. Jede UV-Komponente wird auf Oberflächenqualität geprüft, bei Bedarf auf Transmission bei der Wellenlänge des Kunden gemessen und so verpackt, dass die optische Oberfläche unberührt ankommt. Diese Schritte mögen einfach klingen, aber sie sind der Grund dafür, dass ein Quarzprodukt eines speziellen Herstellers anders funktioniert als ein generisches Stück Quarzglas.

Schlüssel zum Mitnehmen: Saubere Oberflächen und eine schonende thermische Behandlung bewahren die UV-Durchlässigkeit von Quarz: Selbst ein Fingerabdruck kann die UVC-Leistung um 10 bis 20 Prozent reduzieren.

FAQ: Lässt Quarz UV-Licht durch?

Dies sind die Fragen, die Laboreinkäufer, Anlageningenieure und Beschaffungsteams am häufigsten zu Quarz und ultraviolettem Licht stellen.

Q1. Lässt Quarz UV-Licht durch oder blockiert es?

Ja, Quarz lässt UV-Licht durch. Quarzglas lässt ultraviolettes Licht im UVA-, UVB- und UVC-Bereich durch, und hochreines synthetisches Quarzglas lässt bis zu etwa 185 nm durch. Bei gewöhnlichem Glas ist das nicht der Fall: Es blockiert fast alle UVC- und die meisten UVB-Strahlen.

Q2. Wie hoch ist die UV-Durchlässigkeit von Quarz bei 254 nm?

Bei einer typischen Wandstärke von 1 bis 2 mm lässt Quarz in UV-Qualität etwa 85 bis 92 Prozent bei 254 nm durch. JGS1-Quarzglas liegt bei etwa 90 Prozent, JGS2 bei etwa 86 bis 88 Prozent und standardmäßige transparente Quarzröhren bei etwa 82 bis 86 Prozent. Borosilikat- und Natronkalkglas haben bei dieser Wellenlänge praktisch keine Transmission.

Q3. Was ist der Unterschied zwischen JGS1-, JGS2- und JGS3-Quarz?

JGS1 ist synthetisches Quarzglas mit dem breitesten UV-Bereich bis hinunter zu 185 nm. JGS2 besteht aus natürlichem Quarz und deckt den Bereich über etwa 220 nm ab, was für die meisten UV-Lampen und Fenster ausreicht. JGS3 ist eine Sorte mit niedrigem OH-Gehalt für Infrarotoptiken, deren UV-Leistung unter 260 nm deutlich geringer ist.

Q4. Können Quarzröhren für keimtötende UVC-Lampen verwendet werden?

Ja. Quarzröhren sind das Standard-Hüllen- und Hülsenmaterial für Niederdruck- und Amalgam-UVC-Lampen. Sie kombinieren eine hohe Transmission bei 254 nm mit der Thermoschockbeständigkeit, die beim Betrieb von Lampen bei hohen Oberflächentemperaturen erforderlich ist.

F5. Blockiert normales Glas UVC?

Ja. Sowohl Natronkalk- als auch Borosilikatglas absorbieren UVC nahezu vollständig. Aus diesem Grund müssen UV-Desinfektionslampen, Ozonlampen und UV-Sensoren Quarz anstelle von Glashüllen und -fenstern verwenden.

F6. Kann ich maßgeschneiderte UV-Quarzprodukte im Großhandel kaufen?

Ja. Als Quarzglashersteller liefern wir JGS1, JGS2, JGS3 und Standardquarz in Röhren-, Stab-, Platten-, Fenster- und kundenspezifisch gefertigten Formen. Großhandelsbestellungen, OEM-Abmessungen und Produktionsmengen sind verfügbar, und jedes Produkt kann mit gemessenen UV-Transmissionsdaten versendet werden.

Schlüssel zum Mitnehmen: Quarz ist das einzige herkömmliche Glasmaterial, das UV-Licht von 185 nm bis in den sichtbaren Bereich durchlässt; Geben Sie im Zweifelsfall die Qualität an und überprüfen Sie die Übertragung bei Ihrer Betriebswellenlänge.

Entdecken Sie Quarzprodukte in UV-Qualität aus unserer Fabrik

Unser Produktionsprogramm umfasst UV-durchlässigen Quarz in jeder Form, die ein UV-System benötigt: Röhren für Lampenhüllen und -hülsen, Stäbe für mechanische und optische Arbeiten, Platten und Fenster für Sichtfenster sowie kundenspezifische Quarzwaren für Reaktoren und Instrumente. Alle diese Produkte stammen aus unserer eigenen Quarzglasfabrik, was bedeutet, dass Lieferzeiten, Abmessungen und Testdaten an einem Ort kontrolliert werden.

Zwei Produktlinien sind für Käufer von UV-Licht besonders relevant. Das erste ist unser Sortiment an Präzisionsquarzfenstern und Schaugläsern, die aus UV-Material poliert sind und in JGS1, JGS2 und Standardquarz für Desinfektions-, Aushärtungs- und Sensoranwendungen erhältlich sind. Bei der zweiten handelt es sich um dotierte Quarzrohre für die UV-Filtration, die für Prozesse entwickelt wurden, die ultraviolettes Licht eher abweisen als durchlassen müssen, beispielsweise zum Schutz UV-empfindlicher Materialien in einer hellen UV-Umgebung.

Bei jeder Anfrage fragt unser Team vor der Empfehlung einer Sorte nach der Arbeitswellenlänge, der erforderlichen Transmission, den Abmessungen und den Betriebsbedingungen. Dieser Prozess gilt gleichermaßen für ein einzelnes Prototypfenster und für eine Großhandelsbestellung mit Containerladung. Wenn Ihr Projekt auf ultraviolettes Licht angewiesen ist, können Sie das Risiko am schnellsten verringern, indem Sie Quarzglas spezifizieren, das von Personen hergestellt, gemessen und dokumentiert wird, die sich mit UV-Licht auskennen.

Schlüssel zum Mitnehmen: Ein Hersteller von Quarzglas, der die UV-Transmission misst, kann für jede UV-Anwendung die richtige Qualität liefern, vom einzelnen JGS1-Fenster bis hin zu großen Mengen UV-beständiger Quarzröhren.