Diese Einführung beschreibt die physikalischen und chemischen Eigenschaften von “gewöhnlichem” Glas und Quarzglas als reinsten Glasvarietät. Der erste Abschnitt erläutert neben den Eigenschaften die historischen Hintergründe von Glas als einer der ältesten Werkstoffe bis hin zu Quarzglas mit seinen einzigartigen Material- eigenschaften. Die außergewöhnliche Position des Quarzglases als hochwertiges Produkt für die Mikrochipindustrie soll hier vorgestellt werden.
Allgemeines über SiO2:
Der folgende Abschnitt beschreibt die Zusammenhänge zwischen:
Siliziumdioxid – Glas – Quarz – Synthetisches Quarzglas
Siliziumdioxid (SiO2) ist eine sehr vereinfachte chemische Beschreibung für Glas. Quarz ist die stabilste kristalline Modifikation unter normalen Temperatur- und Druckbedingungen. Quarz ist außerdem ein weitverbreitetes Mineral in der Erdkruste. Unter Glas (soviel wie "glasa", germanisch für Bernstein; das Glänzende oder Schimmernde) versteht man einen amorphen Feststoff. Viele Glasvarietäten sind klar bzw. transparent, d.h. durchlässig für das sichtbare Lichtspektrum. Transparente Materialien erlauben dem Licht einen Durchgang ohne gestreut zu werden.
Die bekanntesten Glastypen:
Vor mindestens 2000 Jahren lernte der Mensch beim Erhitzen von Glas die Erweichungstemperatur durch Zugabe von Kalk und Soda zu erniedrigen. Allgemein war dieser Vorgang eine wichtige Verknüpfung für die Industrie und Anwendung von Additiven. Chemikalien wie Soda (Natriumkarbonat, Na2CO3) und in der Vergangenheit auch Potasche (Kaliumkarbonat, K2CO3), Manganoxid und Metalloxide im Allgemeinen beeinflussen die Glaseigenschaften. Glas ist ein erzeugtes Material bestehend aus einer Mixtur aus Sand, Soda und Kalk, welches bei hohen Temperaturen in einen schmelzflüssigen Zustand übergeht. Quarzglas besitzt im Allgemeinen einen hohen Glasübergangspunkt bei ca. 1.200°C, welcher es schwer macht das Material in Flaschen und Fensterscheiben zu formen.
Quarzglas ist die reinste Form von SiO2 and dementsprechend die wertvollste und am höchsten entwickelte Glasvarietät. Extrem reines Glas findet Anwendung in der Fiberoptik. Deshalb ist die synthetische Glasvariante in der Lage Licht über mehrere Kilometer zu transportieren. Vieler Gläser sind für Ultraviolettstrahlung undurchlässig, jedoch besitzt Quarzglas (reines SiO2) die Eigenschaft Wellenlängen < 350 nm (UV) passieren zu lassen. Quarzglas existiert ebenfalls in opaker Form und in unterschiedlichen Farbnuancen, um seine physikalischen und chemischen Eigenschaften wie die Transmission und Absorption für spezifische Wellenlängen (Filterglas) zu ändern. Das opake Material bei Heraeus, OM 100, wird auch als Hitzebarriere oder zur Streuung von Infrarotstrahlung eingesetzt.
