ما الفرق بين بوتقة الكوارتز وبوتقة السيليكا؟

في الأساس، بوتقة الكوارتز هي شكل عالي الجودة من بوتقة السيليكا؛ كلاهما يحتوي على السيليكا كمكون كيميائي أساسي. ومع ذلك، في التطبيقات الصناعية، تكمن الاختلافات الرئيسية بينهما في النقاء والشفافية وعملية التصنيع. ما يُشار إليه عادةً باسم بوتقة السيليكا قد يحتوي على منتجات سيليكا منصهرة من درجة السيراميك أو ذات نقاء أقل، في حين أن بوتقة السيليكا بوتقة الكوارتز ويشير على وجه التحديد إلى حاوية دقيقة مصنوعة من الكوارتز الطبيعي أو الاصطناعي عالي النقاء، والذي يتمتع بمقاومة أعلى لدرجات الحرارة ومحتوى شوائب منخفض للغاية. وهو من المواد الاستهلاكية الهامة في سحب السيليكون أحادي البلورة وإنتاج أشباه الموصلات.

I. الاختلافات بين بوتقات الكوارتز وبوتقات السيليكا العادية

على الرغم من أن لديهم نفس الصيغة الكيميائية، إلا أن الاختلافات في خواصهم الفيزيائية تحدد سيناريوهات تطبيقهم المختلفة:

• مستوى النقاء: تتطلب بوتقات الكوارتز درجة نقاء عالية للغاية، خاصة بالنسبة للسحب أحادي البلورة الضوئية، حيث يجب أن يكون محتوى السيليكا أعلى من 99.9%. قد تحتوي بوتقات السيليكا العادية على المزيد من الشوائب المعدنية مثل الألومنيوم والمغنيسيوم والكالسيوم، وتستخدم بشكل رئيسي في صهر المعادن العامة أو معالجة المواد الأولية.
  
  
• المظهر والهيكل:
  بوتقة الكوارتز الشفافة: تتمتع بمظهر شفاف تمامًا وتوصيل حراري أكثر اتساقًا.
  بوتقة الكوارتز غير الشفافة (بيضاء حليبية): تحتوي على عدد كبير من فقاعات الهواء، وتستخدم بشكل رئيسي في العزل الحراري وتشتيت الحرارة.
  قد تحتوي بوتقات السيليكا العادية على نسيج أقرب إلى السيراميك وتفتقر إلى شفافية الكوارتز الواضحة.
  
  
• معامل التمدد الحراري: بوتقات الكوارتز تتمتع بمعامل تمدد حراري منخفض للغاية، مما يعني أنها يمكن أن تحافظ على الاستقرار الهيكلي وتكون أقل عرضة للتشقق في ظل التغيرات الشديدة في درجات الحرارة (التبريد والتدفئة السريعين).
  

ثانيا. المزايا الأساسية وسيناريوهات التطبيق لبوتقات الكوارتز

باعتبارها "البطل وراء الكواليس" في صناعات أشباه الموصلات والطاقة الجديدة، لا يمكن استبدال بوتقات الكوارتز في المجالات التالية نظرًا لخصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة:

• الصناعة الكهروضوئية: في عملية سحب السيليكون أحادي البلورة، تعمل بوتقة الكوارتز كحاوية للسيليكون متعدد البلورات المنصهر. يضمن نقاؤه العالي الأداء الكهربائي لرقائق السيليكون ويمنع الشوائب المعدنية الثقيلة من تلويث البلورة.
  
  
• مجال أشباه الموصلات: مع تطور العمليات المتقدمة، يتم وضع متطلبات أعلى على تسطيح السطح والتحكم في العناصر النزرة بوتقة الكوارتزs لاستيعاب إنتاج الرقائق كبيرة الحجم مثل الرقائق مقاس 12 بوصة.
  
  
• تجارب تحليلية لدرجات الحرارة العالية: في المختبر، تكون بوتقات الكوارتز مقاومة لمعظم الأحماض (باستثناء حمض الهيدروفلوريك)، مما يجعلها خيارًا مثاليًا لهضم عينة الحمض القوية.
  
  

ثالثا. الاختيار والصيانة: كيفية إطالة عمر خدمة بوتقات الكوارتز؟

لضمان كفاءة الإنتاج وخفض التكاليف، يعد الاستخدام الصحيح لبوتقات الكوارتز أمرًا بالغ الأهمية:

• منع تلوث بصمات الأصابع: تحتوي الأملاح الموجودة في عرق اليد على أيونات معدنية قلوية، تعمل على تسريع تبلور بوتقة الكوارتز عند درجات حرارة عالية (أي ظهور بقع بيضاء)، مما يؤدي إلى تقصير مدة خدمتها بشكل كبير. يجب ارتداء قفازات خالية من الغبار أثناء التثبيت.
  
  
• التحكم بدقة في درجة الحرارة: على الرغم من أن بوتقات الكوارتز مقاومة لدرجات الحرارة العالية، إلا أن التشغيل لفترة طويلة في درجات حرارة شديدة يمكن أن يؤدي إلى التليين والتشوه.
  
  
• تجنب التأثير الجسدي: الكوارتز هش، وأي ضرر ميكانيكي طفيف يمكن أن يتطور إلى شقوق أثناء التسخين بدرجة حرارة عالية.
  
  

على الرغم من أن ثاني أكسيد السيليكون هو المادة الأساسية المشتركة، إلا أن بوتقات الكوارتز تمثل أعلى مستوى من هذه المادة في التطبيقات الصناعية. في خطوط الإنتاج الحديثة ذات التقنية العالية ذات المتطلبات الصارمة للنقاء ومقاومة درجات الحرارة، يعد اختيار بوتقات الكوارتز عالية الجودة أمرًا أساسيًا لضمان الإنتاجية.