石英玻璃化学性能

石英玻璃化学性能
石英玻璃具有高度的化学稳定性，除氢氟酸和热磷酸外，不仅在常温下，而且在高温下也耐各种酸、王水、中性盐、硫和碳的侵蚀，化学稳定性比镍铬合金和陶瓷大150倍，是最好的耐酸材料。

石英玻璃属酸性物质，在耐碱性与乃耐碱性盐方面比较差，能与此类型试剂生成可溶性硅酸盐，故不适用于制造强碱性反应的仪器。

在800o C以下，除P b O以外，石英玻璃实际上不受金属氧化物侵蚀；800o C以上与ZnO、R2O(R表示碱金属)起反应；900o C以上与BaO、MgO、Fe2O3起反应。

1000o C以上与AI2O3、CaO起反应。

熔融金属对石英玻璃的侵蚀性是不同的，对Ag、Au、Cd、Hg、Pt、Mo、Sn、W、Zn 耐侵蚀，与Ca在600o C 以上起反应，与Al、Le、Mg在800o C以上起反应，而与Li在250o C以上即起反应。

硅对石英玻璃有侵蚀，而碳在1800o C以上与石英玻璃起反应，在850o C以下，石英玻璃与Na2CO3不起反应，900o C以下，石英玻璃与Na2So4起反应，而在800o C时硝酸钠、无水硼砂、氯化钙强烈侵蚀石英玻璃。

在常温下，石英玻璃对水是稳定的，即使在高温高压下，水对石英玻璃的侵蚀也是很小，在100个大气压和310o C下与水作用3小时，石英玻璃的失重仅为1.13克/米2。

石英光学玻璃性能
石英玻璃的光学性能有其独特之处，它可以透过远紫外光谱，是所有透紫外材料最优者，可透过可见光和近红外光谱，用户可以根据需要，从185-3500μm 波段范围内任意选择所需品种。

折射率石英玻璃的折射率很小，透明石英玻璃的折射率ND=1.45845，光学石英玻璃在20o C 之标准值ND=1.4586±4×10-4。

在紫外部分（214.4纳米-280.3纳米）的折射率为1.5341-1.4942；在可见光部分（404.6纳米-766.5纳米）为1.4698-1.45413；在红外部分（863.0纳米-36501纳米）为
1.45251-1.47454，随波长增加而折射率下降。

平均色散Nf-Nc=0.00674±3×10-5
色散系数（阿贝数）：γ =（ND-1）/（NF-NC）=68
透光性透明石英玻璃具有优良的红外与紫外透过性。

普通石英玻璃中由于含有羟基在红外光谱中2.73微米处有一个主吸收峰与两个谱波，为了减少羟基，目前公司采用真空加压或无氢火焰熔制光学石英玻璃。

紫外线的透过率对石英玻璃中的杂质，特别是铁含量有关系，低铁量石英玻璃可作为透紫外石英玻璃。

光谱透过率：厚度1mm
其它厚度光谱透过率可以用公式推导：T = (1-R)2 e -at
T：透过率R：单反射损耗。

e：自然对数基数。

t：厚度（cm）
光谱透过性能
光谱透过率受三个因素影响：反射，散射和吸收。

石英玻璃管的反射一般为8%，紫外区大一些，红外区小一些。

所以石英玻璃的透过率一般不大于92%。

石英玻璃的散射比较小，一般可以忽略。

光谱吸收和石英玻璃的杂质含量和生产工艺有密切的关系；在低于200钠米波段的透过率的高低，代表金属杂质含量的多少；240钠米的吸收表示缺氧结构的多少；可见波段的吸收是由于过渡金属离子的存在造成的，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）
原料和制造方法对折射率和色散率影响不大。

羟基含量增加0.001%（重量），也就是增加1*10-5，折射率大约降低1*10-6。

如果含水量从零变到合成石英玻璃的最大含水量，则折射率将发生140*10-6的变化。

相关概念：
折射率：光通过界面时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，称为折射率。

一般所指的折射率通指用钠灯D线（589.3nm）从空气（或真空）进入介质的测量值。

石英玻璃是二氧化硅单一成份的玻璃，通常分为透明石英玻璃和不透明石英玻璃（熔融石英）两大类。

透明石英玻璃只有极少量气泡，有相当高的光学均匀性和透明度，由水晶或四氯化硅为原料，经高温熔制而成, SiO2含量在99.95%以上，高纯石英玻璃喊99.999%以上，不透明石英玻璃是脉石英、石英
砂为原料，经高温熔制而成，含SiO299.5%以上。

由于石英玻璃是由单纯（SiO4）四面体组成的网络骨架，而硅氧气键强很大，结构紧密，故机械强度、耐热性能很高，热膨胀系数很小，化学稳定性也很好，同时，粘度大，软化点也很高，由于网络中无填隙的阳离子，所以密度小、导电率、介质损失也很小。

注：上表为参考值。

相关概念
泊松比：物体伸长时，在垂直于伸长方向出现横向收缩。

相对伸长值为△l/l，而相对横向收缩值为△d/d，则两者之间的比值称为泊松比μ=(△d/d)：(△l/l)。

弹性模数（弹性模量，杨氏模量）：应力增加与应变增加之比值。

例如：符合虎克定律的弹性体，在承受轴向拉力或压力时，在弹性范围内表达应力和应变比值的一个材料常数即为弹性常数，E=σ/ε。

抗压极限：能引起玻璃体破坏的压缩应力称之为玻璃的抗压缩极限。

抗拉极限：能引起玻璃体破坏的拉应力称之为玻璃的抗拉极限（或抗张极限）。

石英玻璃的理论强度一般远远高出其实际强度。

如抗拉极限，理论计算为246×103千克/厘米2，实际约500千克/厘米2。

这主要是由于加工的石英玻璃存在一些缺陷。

如：表面微裂纹，气泡，杂质，应力未消除等。

石英玻璃的机械性能比硬质玻璃和陶瓷都好，新拉的无缺陷石英玻璃纤维强度为24100×106帕，直径不大的石英管及石英玻璃设备可耐很大的压力，石英玻璃制品中如有宏观缺陷，如气泡、外来杂物、熔化不均匀及存在的残余应力，都会影响其强度，使其降低。

石英玻璃强度开始随温度而增加，到一定温度后，反而随温度升高而降低，透明石英玻璃由室温升高到900o C ，抗张强度约增加一倍，抗冲击强度显示出最大值
热膨胀系数石英玻璃的热膨胀系数仅为普通玻璃的1/10—1/20，石英玻璃的纯度对膨胀系数有影响，一般透明石英玻璃的线膨胀系数(0-1000o C)为5.4×10-7，，不透明石英玻璃为5.5×10-7，高纯合成石英玻璃为4.9×10-7(0-200o C)-5.0×10-7(5-35o C)。

在石英玻璃中加入适量TiO2后，其膨胀系数仅为普通石英玻璃的1/25，及零膨胀。

这主要是因为Si与Ti之间的O产生较强烈的横向振动促使阳离子互相接近，因而膨胀系数变小。

随着TiO2的加入，
膨胀系数可达到负值。

耐热性由于石英玻璃线膨胀系数极小，故具有很高的耐急冷急热性，透明石英玻璃在电炉中于1100o C下灼热15分钟，然后投入冷水中，可以经受3-5次循环而不破裂；不透明石英玻璃在800o C 下灼热5分钟，投入20o C水中，可以经受5次循环而不破裂。

石英玻璃的软化点很高，透明石英玻璃为1730o C，所以石英仪器的连续使用温度为1100o C-1200o C，短时间可在1450o C 使用。

相关概念
黏度：使相距一定距离的两个平行平面以一定相对速度相对移动所需的力表示。

黏度为1帕（斯卡）秒就是两个平面的面积各为1m2，距离1米，以1米/秒的速度相对运动时，所需的力为1牛顿。

1帕秒=10泊，或1分帕秒（dPaS）=1泊。

石英玻璃气体扩散与渗透性能由于石英玻璃网络结构中有很多不规则的空隙，使许多气体有可能进行扩散和渗透，特点是原子直径比较小的气体如氦、氖、氢等在石英玻璃中渗透性比较大，而氮、氧等原子比较大,活度比较小的气体，即使在600-700o C温度下，在石英玻璃中渗透扩散是较低的，故石英玻璃可作10-5-10-6mmHg负压和加热情况下的操作器皿，可用在高温真空设备中。

注：在1100o C下的扩散系数（单位为：cm2/秒）石英玻璃容器连续抽真空所能得到的最高真空度
石英玻璃的透气常数K（×10-10cm3.mm/秒.cm2）
石英玻璃基础知识
石英玻璃有透明和不透明石英玻璃两种，透明和不秀明石英玻璃是工业和科研使用的最有经济价值的材料。

其制造（采用熔炼方法）所用的原料为水晶或高纯、超高纯石英砂（透明石英玻璃）和白色石英砂（不透明石英玻璃）。

这两种原料都存在于自然界，它的成份为最纯的SiO2所组成。

石英玻璃和水晶具有相同的化学成份，但在结构上大不相同。

一个是玻璃态，另一个是晶态。

水晶经不起高温热冲击，它遇高温就会破裂并转化成其它晶体变态，而石英玻璃经得起极高温的冲击。

制造透明石英玻璃和不透明石英玻璃要求在高温下进行，因为结晶SiO2在1713℃以上才能熔化。

2．3．1.石英玻璃概述
石英玻璃在国外已有160多年历史，1839年法国人首先用氢氧燃烧火焰熔化石英制造石英玻璃，1902年英国人用石墨棒通电获得高温（称为单棒电熔炉）制造石英玻璃，二十世纪40年代发明了电熔连熔炉，50年代随着半导体技术和新型电光源的发展（急需大量石英玻璃），石英玻璃才迅速发展起来。

因为石英玻璃的生产技术难度大，直到目前能够大量生产石英玻璃的国家仅有美国、德国、法国、日本、英国、中国等少数国家。

我国石英玻璃研究始于1957年，在中华人民共和国成立之前是空白。

1956年国家制定12年科技发展规划，要求发展国防急需的57项重点研究任务，解决二弹一星用的新型高性能材料，为研究原子弹、导弹、人造卫星做好物质准备。

石英玻璃是第26项和第40项任务书中指定要研究的内容，任务是下达给当时的国家建筑材料综合研究所。

我国石英玻璃的发展大体可分为5个阶段：1957—1961年为开创阶段，以研究工艺制造方法为主；1962—1966年为形成产业阶段，在此期间完成很多军工任务，民品产量和质量也有很大提高，已初步形成产业；1978—1988年为改革创新时期，高新技术用石英玻璃，如：大规模集成电路用高纯耐高温石英玻璃管、高纯涂层坩埚、电弧法坩埚、光通信用石英玻璃、激光用石英玻璃等都是这一时期研究并大量生产的；1989—2000年为引进国外先进技术、技术创新、增加品种和产量等大发展时期，最为突出的是东海县发展成为电光源用石英玻璃生产基地，年产石英玻璃达6000吨（其中优质品2000余吨），质量极大的提高，成本几倍的下降，技术装备显著的改进。

40余年来，石英玻璃的发展速度比较快，以生产透明石英玻璃管为例：1975年产量172吨，31个工厂需要用60多台电阻炉生产，管子质量很差（相当于现在的废品管），现在2台连熔炉就可以年生产近200吨，到2000年，透明石英玻璃管的年产量达7000吨（其中优质产品达3500吨），25年增长了近40倍。

2．3．2．石英玻璃的性能
石英玻璃被人们称为“玻璃王”，因为它具有一系列特殊的物理、化学性能。

它具有优良的耐高温
性能，其熔点与白金（铂）的熔点相近。

热膨胀率极小，在0—1000℃之间的平均华丽热膨胀系数α=5.4×10-7，相当于陶瓷的1/6，相当于普通玻璃的1/20，石英玻璃中掺入一定量的钛，可以制成膨胀系数接近零的超低膨胀石英玻璃。

石英玻璃具有极佳的光谱特性，不仅可以透过可见光，而且可以透过红外线、紫外线。

石英玻璃是良好的耐酸材料，相当耐酸陶瓷的30倍，相当于不锈钢（镍铬合金）的150倍。

石英玻璃是极好的电绝缘材料，它的电阻值相当普通玻璃的1万倍。

石英玻璃属脆性材料，耐压强度很好，但抗张强度要小一些，石英玻璃不耐氢氟酸，高温条件下（1000℃以上）会转变成方石英，这是它的二个缺点。

石英玻璃可以制成高纯材料，合成石英玻璃金属离子总量仅为1ppm。

石英玻璃的可贵之处在于它的综合性能好。

例如：它耐高温而且膨胀系数小，把它烧红了投入水中不炸裂；它耐高温而且透明，是透明的耐火材料；它耐高温、透光性好、密闭性好，是新型电光源的最佳材料；它耐高温、高纯是制造集成电路的最佳材料······等等。

下面比较详细的介绍它的性能参数：
2.1.石英玻璃的化学成份
石英玻璃的化学成份是SiO2单一组份，通常也称为纯度。

1.照明石英玻璃美国GE公司产品Al<14ppm，Ca+Mg总量<0.5ppm，Fe<0.2ppm，K+Na+Li 总量<2ppm，Ti<1ppm，Zr<0.8ppm，羟基含量分为二种，<1ppm和<5ppm。

中国照明用石英玻璃按行业标准：Al、Ca、Mg、Ti、Fe五种元素，优等品<50ppm，一等品<70ppm，合格品<1000ppm，羟基含量优等品<3ppm，一等品<5ppm，合格品<10ppm。

根据最新信息，脱羟与原料纯度有关，Fe含量要求<0.3ppm，羟基才有可能脱到<1ppm，另外与碱金属含量也有关，碱金属含量高容易脱羟，但降低了抗析晶性，影响灯的使用寿命。

2. 半导体工业用石英玻璃美国GE公司普通产品其纯度与照明产品相同，羟基<10ppm，可以比照明用石英高1倍，还有一种244LD牌号管，其Al含量只有8ppm，Li≤0.001ppm，K<0.2ppm，Na≤0.1ppm，碱金属总量<0.3ppm，Zr≤0.3ppm，Ti≤1.4ppm，Ca≤0.6ppm，Mg<0.1ppm，B<0.1ppm，Cu<0.01ppm，P<0.2ppm，提高纯度可以提高使用温度。

中国半导体工业用石英玻璃的行业标准为：Al、Fe、Ca、Mg、Ti、Na、K、Li、Cu、Co、Ni、Mn、B等13个元素总量<50ppm，其中Fe≤3ppm，Cu≤0.8ppm，Na≤2ppm，K≤2ppm，Li≤2ppm，B≤0.3ppm，羟基<220ppm。

从上面的情况对比可以看出中国石英玻璃在纯度上还是很落后的，需要从各个方面做工作。

2.2.石英玻璃热学性能
1. 耐温性石英玻璃既然是一种玻璃，其结构无序排列，所以它没有固定的熔点，因为石英玻璃高温粘度很大，即使达到软化点1713℃粘度仍有108泊，与20℃的沥青一样硬，在1850—1900℃时，粘度为104—105泊，石英玻璃直到汽化（2100℃）也不会变成很稀的液体。

根据美国标准，应变点粘度为1014.5泊，退火点1013泊，软化点108泊。

石英玻璃的形变点为1075℃，退火点1180℃，软化点1730℃，热加工温度范围：粘度105—8泊，1700—1850℃。

石英玻璃的最高连续使用温度：1100℃，短时间可在1450℃下使用。

2. 热稳定性石英玻璃的热膨胀系数极小，这就导致它有极高的热稳定性，能承受剧烈的温度变化而不炸裂（又叫急冷急热性好），石英玻璃薄片加热到1500℃，急速投入20℃水中也不炸裂。

中国产品行业标准规定，将石英玻璃管加热到1100℃保温15分钟，立即投入20±5℃水中急冷，不
得出现裂纹、缺口和大于3mm崩落。

透明石英玻璃的平均热膨胀系数0—100℃为5.1×10-7，0—200℃为5.8×10-7，0—300℃为5.9×10-7，0—600℃为5.4×10-7，0—900℃为4.8×10-7。

3. 石英玻璃在高温时的挥发量挥发量与表面积有关，1800℃时SiO2的蒸汽压0.1mmHg，2000℃为0.4mmHg，2500℃为10mmHg。

石英玻璃加热到2000℃左右SiO2会分解或升华，SiO2→SiO+1/2 O2,所以当用火焰1900—2000℃加工时，一个烟雾带会在受热很强区域外形成，烟雾SiO与空气中的O2再化合成SiO2凝聚在石英管表面，连熔炉的炉口也有此种烟雾。

4．比热和导热系数石英玻璃的平均比热0—100℃为772焦耳/kg.k0，0—500℃为964焦耳/kg.k0，0—900℃为1052焦耳/kg.k0，石英玻璃的热导率20℃为1.38W/kg.m，200℃为1.55W/kg.m，400℃为1.84 W/kg.m，950℃为2.68 W/kg.m。

5. 石英玻璃的结晶性能（也称析晶性能或失透性能）石英玻璃在高温下趋向变成二氧化硅的晶体（方石英），这个过程称为再结晶，也称为“失透”，再结晶从晶核开始，石英玻璃很纯，在玻璃内几乎没有晶核，所以再结晶通常在表面发生，表面污染（例如：清洗不好，用手指直接触摸表面等），加热环境下清洁含有杂质特别是碱金属离子（K、Na、Li）和碱土金属离子（Ca、Mg），这些离子会降低再结晶温度200—300℃，同时再结晶速度与温度高低有关，温度越高结晶速度越快。

中国石英玻璃行业标准规定：半导体工业用石英玻璃在1400±5℃下保温6小时，结晶层平均厚度应< 100μm；电光源用石英玻璃：1200℃下保温0.5小时，单位厚度试样在500nm波长下的透过率不得低于85%。

6. 石英玻璃的高温变色性电熔石英玻璃管将其加热到900—1000℃有些工厂产品会变成有色的石英玻璃管，称高温变色性（热变色性），主要是因为石英玻璃中金属杂质含量太高造成的，真空加压炉产品，也可能是炭（C）含量造成的。

与石英玻璃中金属杂质存在的价态也有关系，人们一致认为：铁、钴、镍、锰影响较大，但石曲玻璃一般钴、镍、锰等含量很小，所以重点就放在降低铁含量上，美国GE公司石英玻璃的铁含量已降到0.3ppm以下，所以它们的产品都没有热变色性，中国石英玻璃热变色性行业标准规定，产品加热到1000℃下保温2小时，单位厚度的试样在290nm波长下热处理前、后的透过率变化平均值ΔT不得大于4%。

石英玻璃的化学性能
石英玻璃是优良的耐酸材料，同时也耐中性物质的侵蚀，同碱有反应，但反映速度较小，石英玻璃的化学稳定性强于任何工程材料，其特点的表现在高温下的化学稳定性是其他材料无法比拟的。

但是石英玻璃不耐氢氟酸，氢氟酸能分解石英玻璃，反应式如下：SiO2+6HF→H2S iF6→2HF+SiF4↑，在40%的氢氟酸深液中，透明石英玻璃的表面侵蚀速度是11.6毫克/分米2·小时，这相当于5.9×10-5cm/小时，在100℃时，48%浓度的氢氟酸对透明石英玻璃的侵蚀速度为300—700毫克/小时，人们利用这一特性清洗石英玻璃表面，达到提高产品质量。

也用这一特来提高原料纯度，清洗水晶表面，石英玻璃与热磷酸也起化学反映。

300℃ 15小时侵蚀量58克/米2，500℃ 15小时侵蚀量79克/米2，700℃时高达230克/米2。

没有氧化的金属同石英玻璃不起反应，可以在石英玻璃容器中熔化白金和黄金。

碱和碱土化合物在高温下会加速石英玻璃方石英化，因此切记不要用手指触摸，因为汗中有Na离子，否则高温时将产生碱痕。

某些元素和氧化物与石英玻璃高温下有反应：铝（Al）在700℃以上反应，炭（C）在1500℃以上反应，钙（C a）在600℃以上反应，锂（Li）在250℃以上反应，汞（H g）在
700—800℃反应，磷（P）有反应，Al2O3在1200℃以上反应，BaO、CaO、CuO、Fe2O3、MgO在950℃以上反应，碱性氧化物在800℃以上加速析晶，H2O在500℃以上高压下（超过400巴）缓慢分解，B aSO4在700℃以上有反应；N aOH、KOH20℃时10%浓度浸泡100小时，侵蚀量为：N aOH 是0.095毫克/cm2，KOH是0.019毫克/cm2；NaOH在100℃时，浓度5%，浸10小时腐蚀量为1.5毫克/ cm2。

2.4. 石英玻璃的电学性能
石英玻璃的导性实质上是离子型的，而碱金属离子只有痕量存在，因此它有绝好的电绝缘性和低介电损耗性，电阻值：350℃时7×108ohm-cm，介质损耗系数：20℃、1MH z条件下小于0.0004，介电常数：20℃、1MH z条件下，为3.75，电阻率：20℃时为1018ohm/cm3，介电强度：200℃时32KV/mm，500℃时为11KV/mm，石英玻璃的最大特点是高温时有良好的电性能，因此被应用于导弹、航天技术上。

2.5. 石英玻璃的光学性能
石英玻璃在整个波长有特别好的透光性，在红外区（特殊的红外玻璃除外），光谱透射范围比普通玻璃大。

在可见光谱区，透过率达93%，在紫外光谱区，特别是在短波紫外光谱区透过率比其他玻璃好得多。

石英玻璃的光学性能在很大程度上取决于它的化学纯度，哪怕0.001%的杂质就明显地影响产品质量，过渡金属杂质含量会改变波长向长波方向移动，羟基的存在会吸收2.73μm光带。

国产光学石英玻璃有三个牌号：JGS1远紫外光学石英玻璃，应用波段185—2500μm，用合成石英制造，SiCl4为原料；JGS2紫外光学石英玻璃，应用波段220—2500μm，用水晶做原料，气炼法生产；JGS3红外光学石英玻璃，应用波段260—3500μm，采用水晶或高纯石英砂为原料，真空加压炉生产。

国外还有一种全波段光学石英玻璃，应用波段180—4000μm，采用等离子（无水无H2状态下）化学气相沉积法生产，用特纯SiCl4为原料。

在石英玻璃中掺入少量TiO2，可以把220μm以下的紫外线过滤掉，称无臭氧石英玻璃，因为220μm以下紫外线能使空气中氧变成臭氧。

在石英玻璃中掺入少量铈、钛、铕等元素，可以把340μm以下的短波紫外线过滤掉，用它制电光源对人的皮肤有保健作用，这种玻璃还可以制造激光灯，提高激光器的使用寿命。

光学石英玻璃还有一系列光学性能，例如：折射率、光学均匀性、颗粒结构、双折射、应力、色散······，这里就不详细叙述。

2.6. 石英玻璃的机械性能
石英玻璃比重2.2，硬度5.5—6.5，抗拉强度4.8×107Pa，抗压强度大于1.1×107Pa，横波速率3.75×103m/s，纵波速率5.9×103m/s，声波衰减率低于11db/m·MHz，可达真空度（空气透气性）20℃时3.7×10-6mmHg、900℃时7.0×10-6mmHg。

2.7. 石英玻璃的腐蚀性
拉制硅单晶时熔融硅对石英玻璃的腐蚀性：直接法9CZ法）制造硅单晶，约占硅单晶产量的90%,被广泛用于集成电路，电子电力元件等,直接法必须采用石英玻璃坩埚为熔化硅的器皿，拉单晶温度1447±5℃，熔解硅对石英玻璃有一定的腐蚀作用,虽然腐蚀量很小很小,但因为硅单晶要求纯度很高,石英玻璃中的金属杂质足以影响硅单晶的质量。

所以石英玻璃坩埚的纯度是绝对重要的性能。

2.8. 石英玻璃中的羟基扩散性
羟基在石英玻璃中将降低高温粘度，从而降低石英玻璃的耐温性，石英坩埚中的羟基深入硅中将
增加硅单晶的含氧量，石英玻璃用于电光源时，羟基扩散出来将破坏卤钨循环，严重影响灯的寿命，在光导纤维中将影响光损耗，因此羟基在石英玻璃中是一项有害杂质。

各种石英玻璃因为制造工艺不同，羟基含量也不同；合成石英玻璃（氢氧焰水解工艺）羟基为1000—1200ppm，合成石英玻璃无氢等离子火焰羟基为1—5ppm，水晶原料等离子热源空气中生产羟基为20—40ppm，水晶原料氢氧气加热的气炼工艺生产羟基为130—250ppm，真空加压法电熔工艺羟基<10ppm，连熔工艺生产羟基为60—100ppm。

羟基在石英玻璃结构中只有一个键与硅原子联结，使硅氧四面体的部分环节上断键，所以松散了硅氧四面体，因此降低了石英玻璃高温粘度，从而降低了耐温性，合成石英玻璃的耐温性要降低70℃，合成石英玻璃和气炼石英玻璃中的羟基是SiO2与水反应生产的羟基，称为稳定态羟基，其扩散速率很小，所以脱羟也很困难。

以上所述的石英玻璃性能是透明石英玻璃，其他品种石英玻璃（乳白石英玻璃、石英陶瓷、不透明石英玻璃、石英棉、石英纤维等等）都还有其各自的特殊性能。

3. 石英玻璃的主要品种和用途
石英玻璃的品种和用途是密切相关的，用户根据石英玻璃的特性，要求制造他需要的石英玻璃，便产生了石英玻璃的品种，新的品种又提高了石英玻璃的性能和质量，促进了石英玻璃行业的发展。

各行各业几乎都用石英玻璃，但是因为石英玻璃制品工艺复杂，原料价格贵，造成石英玻璃价格也贵，限制了石英玻璃的大量使用。

这里简要介绍石英玻璃的主要品种和用途。

3.1. 放电管类用石英玻璃
透明石英玻璃由于具有从紫外区到红外区优良的光透过性和耐热性，所以广泛使用于水银灯、超高压水银灯、氙灯、紫外线灯、碘钨灯、卤素灯、气体激光用灯、金属卤化物灯等电光源，它是中国石英玻璃的第一大用户，外国是第二大用户（第一大用户是半导体技术），首要任务是提高质量，争取多出口。

3.2.半导体工业（电子工业）用石英玻璃
透明石英玻璃是极纯的SiO2，几乎不含杂质，在硅用坩埚和管子，钾合金用坩埚，其它高纯金属的制造装置等，对半导体工业是不可缺少的材料。

主要品种有大规格石英玻璃钟罩（制造多晶硅炉的外罩），过去用不透钢，影响产品质量，而且炉壳要通水冷却，现在改为石英玻璃钟罩，不需要通水冷却，既节约能源，又提高了多晶硅的质量；用多晶硅制造单晶硅，要大量使用石英玻璃坩埚，是必要不可少的材料，没有别的材料可以替代；用硅单晶制造集成电路和晶体管时，在石英玻璃扩大散管或石英玻璃钟罩中进行外延、扩杂、烧结等工序；另外清洗硅片也要用石英玻璃支架；所以半导体工业需要大量使用各种规格的石英玻璃管（Ø10—Ø320mm）、各种规格的石英棒（Ø3—Ø40mm）、各种规格的石英坩埚（Ø4"—Ø20"）、各种规格的石英玻璃仪器器皿······。

3.3. 红外线加热器类用石英玻璃
用不透明石英玻璃（乳白石英玻璃）制造红外线加热器、取暖器、晶体加热器等，年消耗乳白石英玻璃管近千吨。

主要用于电镀液加热、酸加热、家庭取暖、钢化玻璃的加热等，工业上（自行车、汽车等）油漆烘烤的烘道，食品、造纸、纺织工业的烘道等。

3.4. 各种耐酸容器类石英玻璃。