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          為什么紅外線燈管要用石英玻璃管

          制燈用的石英管

          石英管的特性
          耐高溫
          石英玻璃的軟化點溫度約1730℃,可在1100℃下長時間使用,短時間最高使用溫度可達1450℃,
          耐腐蝕
          除氫氟酸外,石英玻璃幾乎不與其他酸類物質發生化學反應,其耐酸能力是陶瓷的30倍,不銹鋼的150倍,尤其是在高溫下的化學穩定性,是其他任何工程材料都無法比擬的。
          熱穩定性好
          石英玻璃的熱膨脹系數極小,能承受劇烈的溫度變化,將石英玻璃加熱至1100℃左右,放入常溫水中也不會炸裂。
          透光性能好
          石英玻璃在紫外線到紅外線的整個光譜波段都有較好的透光性能,可見光透過率在95%以上,特別是在紫外光譜區,透過率可達80%以上。
          電絕緣性能好
          石英玻璃的電阻值相當于普通玻璃的一萬倍,是極好的電絕緣材料,即使在高溫下也具有良好的電性能。  石英玻璃由于具有上述優良的理化性能,因此被廣泛的應用于電光源、半導體、光通信、軍工、冶金、建材、化學、機械、電力、環保等各個領域。
           
          透明石英玻璃在1200°C時膨脹系數最小,機械強度最大。石英玻璃耐高溫,純凈石英透明玻璃的熔化溫度為1713°C,汽化溫度為2100°C,結晶溫度為1300°C。石英電弧管耐溫1100-1200°C,短時可耐1400°C高溫,最佳工作溫度為800°C,石英管在800-1000°C時用冷水激不會爆裂。當然不純凈的石英這些指標均有所下降,如連熔石英玻璃熔化溫度約為1400°C。
          石英是一種透明的非結晶體,石英玻璃主要成分是二氧化硅(Si02),—般含量在99.9%以上(爐煉石英管含Si02量為99.95%,氣煉石英管的Si02含量為99.97%,高純Si02為99.999%即所謂“5個9”的石英管)。石英在高溫下揮發量很大,在不同溫度下石英揮發量不同,2500°C時揮發量達40%,表2所列為石英在高溫下的揮發量。使用石英玻璃制造高功率燈管時,燈管冷卻非常重要。用風或水冷卻,若冷卻時間不夠長,燈管工作在高溫下,管壁內部石英開始揮發成氣體,而管壁看上去發白,失去透明性,嚴重阻擋光照射出來。當燈內氣體壓強過高,引起燈內氣體湍流,燈內電弧由直線形變成曲線形(蛇形)。當蛇形電弧飄動得厲害時,電弧碰到玻璃殼上把燈管燒毀,出現玻璃管局部凸起或把管壁燒個窟窿。因此高功率密度燈管直徑要大,讓電弧碰不到玻璃殼。

          石英玻璃屬酸性物質,所以抗酸性很強,硫酸、鹽酸、硝酸等都不與石英發生反應,只有氫氟酸才與石英起反應。而石英抗堿能力很弱,石英怕堿性物質,如鈉、鉀等元素都影響石英,因此石英中含鈉、鉀是很不利的,應盡量減小其含量。石英玻璃中含有羥基、鋁、鈣、鎂、鈉、鉀、鐵、鈷、硼等雜質,雜質的總量一般小于總體積的0.02%。雜質中對燈的發光和壽命危害最大的是羥基和鉀、鈉。在點燈過程中的高溫狀態下,羥基會從玻璃體內向燈管內部滲透。滲透到電弧管內的羥基在電弧的作用下將分解為水、氫、氧,從而加強了燈內的水循環,使燈管內部發黑,UV光透不出來,燈管失去輻射UV光的作用而壽終。要求高壓汞燈用石英管的羥基含量要小于4-6μg/g。在金屬鹵素燈內羥基的危害更大,羥基在高溫下會和鹵化物反應生成鹵化氫,鹵化氫大量捕捉電子,使燈啟動困難。石英中的鈉、鉀在高溫下使石英析晶,致使透明的石英晶體變為不透明、發污白的結晶體,結晶體大量吸收UV光線而影響紫外光的發出,造成燈管壽終。
          石英還有一個重要的性質是透氣性,在500-800°C時,氫氣、氦氣可自由穿過石英壁的原子間隙。而氦氣進入燈內會使燈的啟動電壓升高,導致點燃困難直至燈報廢。因此UV燈不能在有氦氣的環境中使用,石英透氦氣對金屬鹵化物燈是嚴重的威脅。因此壁負荷高的金屬鹵化物燈要用髙純度天然石英。
           


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