中國粉體網(wǎng)訊  石英中主要的雜質(zhì)元素有Al、Fe、Ca、Mg、Li、Na、K、Ti、B和H等，根據(jù)雜質(zhì)的不同賦存狀態(tài)可將其分為三類：脈石礦物雜質(zhì)、包裹體雜質(zhì)和類質(zhì)同象雜質(zhì)。

來源：賀利氏科納米

石英玻璃是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和支柱型產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不可代替的高純基礎(chǔ)材料，其核心原料是高純石英砂，判斷石英原料純度高低的指標(biāo)是原料中堿金屬（Li、Na、K）、過渡金屬元素（Fe、Cr、Mn、Ni、Cu）以及Al、B和Ti等金屬元素含量的多少。如果原料的純度不夠，則生產(chǎn)出來的石英玻璃會產(chǎn)生各種問題，如氣泡氣線、雜質(zhì)、羥基含量高、析晶嚴(yán)重，以至于其各種性能都不能達(dá)標(biāo)。

堿金屬元素Li、Na、K

Li、Na、K等堿金屬元素會降低石英玻璃的使用溫度和機(jī)械強(qiáng)度，在高溫下對石英玻璃的析晶起催化作用，導(dǎo)致其在高溫應(yīng)用中出現(xiàn)失透、變形等現(xiàn)象；其次，堿金屬會影響石英玻璃的熱學(xué)特性和光學(xué)特性，降低電光源、半導(dǎo)體等的使用壽命。除此之外，堿金屬還能增大石英玻璃的介電系數(shù)和介電損耗，影響石英玻璃的介電性能和機(jī)械強(qiáng)度。

在石英坩堝中，堿金屬雜質(zhì)會影響石英坩堝的熱學(xué)特性，降低石英制品的耐溫性，使其熔點降低，高溫性能變差，還會導(dǎo)致石英坩堝在高溫下析晶，影響產(chǎn)品使用壽命；雜質(zhì)含量高還會產(chǎn)生氣泡和色斑等缺陷，降低石英坩堝的透明度，嚴(yán)重時還會影響坩堝成型或者造成石英坩堝坍塌，使拉晶無法正常進(jìn)行。而降低堿金屬元素的含量則有利于提高高純石英坩堝的軟化點，增強(qiáng)石英坩堝的抗變形性，提高單晶的成品率。

過渡金屬元素Fe、Cr、Mn、Ni、Cu 

過渡金屬元素Fe、Cr、Mn、Ni、Cu等都有多種氧化態(tài)，常呈一定的顏色，對石英玻璃質(zhì)量影響特別嚴(yán)重。比如微量過渡金屬元素會降低石英玻璃的導(dǎo)電性，對儀器的可靠性和預(yù)見性起負(fù)面作用，還會使其產(chǎn)生色斑或高溫變色，影響透光性能。在光纖應(yīng)用中，則會引起微觀不均勻、增加光纖損耗，甚至導(dǎo)致信號失真。

Al、P、Ti

石英中Al、B和Ti含量與礦床地質(zhì)有直接關(guān)系，Al、B和Ti進(jìn)入石英晶格中產(chǎn)生較強(qiáng)的化學(xué)鍵，是石英中最難脫除的雜質(zhì)元素。Al、P和Ti元素含量過高會嚴(yán)重影響石英玻璃的析晶行為，導(dǎo)致石英玻璃硬而脆，強(qiáng)度降低。例如：在拉制單晶硅時，1×10⁻⁶的B會改變單晶硅的目標(biāo)電阻率性能，P元素的存在會嚴(yán)重影響單晶硅的拉制。少量的Al不會影響到高純石英產(chǎn)品的質(zhì)量，但是在光導(dǎo)纖維中，微量的Al就會降低石英玻璃的光傳導(dǎo)等。

參考來源：

譚琦等.熔融石英玻璃制備工藝研究進(jìn)展

張海啟等.高純石英中雜質(zhì)特征及深度化學(xué)提純技術(shù)研究進(jìn)展

武志超等.高純石英應(yīng)用及化學(xué)提純技術(shù)研究進(jìn)展

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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