石英管中的羟基

石英管中的羟基

溶解在石英玻璃中的水称为羟基。羟基是石英玻璃中的主要杂质，影响羟基含量的主要因数是原料，工艺和加工方法。随着石英玻璃中羟基含量的变化，石英玻璃的性能也发生变化。随着羟基含量增加，石英玻璃的粘度，密度，折射率减小，红外吸收，膨胀系数增加。 脱羟

根据羟基在石英玻璃中的表现，可以把石英玻璃分成两类，一类是氧化气氛生产的石英玻璃；另一类是还原气氛熔化的石英玻璃，前者的羟基用加热的方法难以去掉，后者容易脱掉。

氧化气氛生产的的石英玻璃有：

（1） 合成石英玻璃，四氯化硅在氢氧焰中热解，羟基含量1000--2000ppm左右。 （2） 气炼石英玻璃：氢氧焰熔化石英粉，羟基含量100-200ppm。 （3） 等离子法石英玻璃：用等离子焰熔化石英粉，基含量20-30ppm。 （4） 熔石英：空气气氛下，熔化石英粉，羟基含量300-500ppm。

这类石英玻璃的羟基用热处理方法难以脱掉，一直加热到1350度，析晶温度以上时，才可以明显的脱羟。

还原气氛熔化的石英玻璃：

在氢气气氛下熔化的石英玻璃，羟基含量100-200ppm；在900度以上加热，可以脱掉大部分羟基。在氦气或真空中熔化的石英玻璃羟基含量很少（5ppm以下）。 氢气气氛熔化的石英玻璃中的羟基和以下因数有关： （1） 和原料性能有关

a 溶解水；b 结晶水；c 间隙水；b 表面吸附水；e 气液包裹体；

（2） 和原料杂质含量和种类有关

a 碱金属氧化物；b 碱土金属氧化物；c 稀土氧化物 （3） 和熔化条件有关 温度；时间；气氛 （4） 和脱羟条件有关 环境，真空度；时间；温度

氧化气氛熔化的石英玻璃再在氢气气氛中二次熔化，块料（2*10*20mm）熔化后，羟基在2.73微米的吸收峰没有变化，羟基仍旧难以脱掉；说明熔化温度不是造成两种玻璃脱羟性能差别的原因。

粉状氧化气氛熔化的石英玻璃（粒度0.2—0.05mm）在氢气气氛中二次熔化后羟基在2.73微米的吸收峰有明显变化，羟基容易脱掉，性能接近于氢气气氛熔化的石英玻璃。说明粒度尺寸是造成脱羟差别的重要原因。

低羟基石英玻璃粉经氢气气氛二次熔化，羟基由3ppm增加到100ppm，，说明氢气气氛是可以使石英玻璃羟基增加。

低羟基石英玻璃块经氢气气氛二次熔化，羟基基本没有变化（3ppm），说明氢气和石英玻璃作用从表面开始（熔化时间约30分钟）

2730钠米的吸收是羟基的吸收峰，可以用于计算羟基含量。

用光谱吸收羟基计算的方法：

A GE公司的计算公式：C=910/T * LOG10（Ta/Tb）mm-1 C:羟基含量（C，ppm） T:厚度（mm）

Ta:2600钠米波长的透过率 Tb：2730钠米波长的透过率

B：中国的国家标准计算公式：C=96.5/d * LG10（Ia/I）mm-1 C:羟基含量（ppm） d:厚度(cm)

Ia:2730钠米基线到零线的距离（mm） I ：2730钠米吸收峰到零线的距离（mm）