工作原理: 气相沉积工艺 | 纯玻璃技术 | 康宁

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康宁通过一个暂时不涉及玻璃的过程生产一些世界上最纯净的玻璃。

它被称为气相沉积 -- 一种高温过程,通过在生长的表面上沉积一层又一层微小的玻璃颗粒,而不是冷却熔融液体来产生玻璃。

气相沉积是康宁在光纤领域全球领先的关键。这也是康宁生产其他专业玻璃技术产品的过程,如精密望远镜镜。

它代表了经典的康宁结合了对材料的深刻理解、过程控制专业知识、尖端设备设计和自动化。

它是如何工作的

这个过程有多种形式,但是在康宁最常用的是外部气相沉积 (OVD), 它在固体基板的顶部 (或周围) 以极小的层 “建造” 新玻璃。米歇尔 · 金和格雷格 · 高斯曼在威尔明顿 (北卡罗来纳州) 光纤工厂管理技术交付,他们这样解释。

“简单地说,想象一下你炉子上的茶壶,” 高斯曼说。“当你提高水的温度,但不要太高以至于沸腾,你仍然会产生蒸汽,或蒸汽,它在液体本身之上。你实际上是通过管道将蒸汽输送到燃烧蒸汽的燃烧器,而不仅仅是让蒸汽从茶壶中逸出。"

蒸汽不是来自沸水,而是来自含有硅的液体,有时也来自被称为掺杂剂的受控添加剂。所以燃烧过程产生非常小的氧化玻璃颗粒 -- 称为煤烟 -- 和未燃烧的蒸汽的混合物。反过来,蒸汽可以在粒子周围凝结,然后粒子进一步聚集并附着在衬底上。

用光纤,蒸汽被精心沉积在一个长的陶瓷诱饵棒周围。一层又一层的蒸汽反应到微小的玻璃颗粒导致形成超纯玻璃。随着诱饵杆的移除,完美的玻璃管 -- 被称为预制棒 -- 在高温下被巩固,并被拉进薄发的光纤中。观看此视频以了解更多信息。

在镜头、镜子和多年来美国宇宙飞船的窗户的情况下,气相沉积发生在 “直接到玻璃” 的过程中,导致大而致密, 玻璃巨石。制作一个大型望远镜镜是一个可以持续一年多的过程。

为什么它很重要

对于像光纤和望远镜透镜这样的产品,玻璃必须没有可能中断光传输的最小污染物。OVD 形成的玻璃可以非常严格地控制进入蒸汽中的化学物质,进而控制玻璃。结果是一些可以想象到的最纯净的玻璃。

纯二氧化硅玻璃,无论是否有意添加少量掺杂剂,也能够承受巨大的温度变化,几乎没有膨胀或收缩。这是玻璃产品的基本质量,例如,必须在外层空间可靠地运行。

这一过程也是高度可扩展的,这意味着康宁可以增加特种光纤等产品的生产,并确保每个卷轴都是最高质量的。

OVD 允许非常严格地控制添加到二氧化硅中的掺杂物,这可以在玻璃中产生所需的特定光学属性 -- 例如,通过光纤的光的精确折射率。米歇尔说,卓越的过程控制能力 “使我们能够实现全面的产品组合。”

它是如何进化的

传奇的康宁发明家弗兰克 · 海德博士在 1930 开始了这项工作,最终发展成汽相淀积。康宁在 1970 革新了创造世界上第一个低损耗光纤的过程。

多年来的持续改进 -- 大部分是高度专有的性质 -- 使康宁公司能够使该过程越来越高效。这就是康宁是光纤制造领域的领导者的原因之一。

为什么我们擅长它

尽管纤维制造商可以在公开市场上购买制造设备,康宁设计并制造自己的设备。

该设备的一流质量直接源于康宁对材料和科学 -- 化学和物理 -- 的基本理解,这两者结合在一起形成了这个过程。

产品需求,尤其是在光纤领域,对康宁提出了挑战,要求其继续投资改善气相沉积。

高斯曼说: “为了满足市场需求,我们必须提高我们的理解 -- 反过来,我们的过程控制和机器设计能力。”。

“由于我们的遗产和几十年来对工作的基本理解,我们已经能够发展产品组合。这就是我们将继续做的。"

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