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用于航空航天的熔融石英

作为国际艺术项目“月球画廊”的一部分，艺术家、天文摄影师和各种合作公司如欧洲航天局，联合组织了第一个月球上的永久性艺术展览。计划最迟在 2025 年，在月球上的一个盒子里展出总共 100 件文物的艺术品。

其中，有一件是刻有树木年轮的熔融石英立方体。这是由德国艺术家和天文摄影师贾马尔·阿格利（Jamal Ageli）与德国徕卡公司和德国耶拿恩斯特·阿贝大学的激光专家合作设计和制造的。德国贺利氏科纳米公司的熔融石英具有高抗辐射性和耐久性，因此被选为原材料。

用于天文学的熔融石英

在智利的阿塔卡马沙漠中央，坐落着一座非常重要的天文观测设施——帕瑞纳天文台。安装在那里的 "超大望远镜 "是世界上最先进的光学仪器之一。欧洲南方天文台希望借助多目标光谱仪卫星(MOONS) 扩大望远镜的观测规模。MOONS 将可观测的光波长范围扩大到近红外范围。这为天文学家探索宇宙提供了新方法。此外，研究人员还可以利用 MOONS 研究银河系中数百万颗恒星的特性。

MOONS 由一个大型望远镜镜面组成，通过由贺利氏熔融石英制成的场校正透镜将探测到的光线耦合到摄谱仪中。随后，光线被分配到光纤中，并通过由特殊熔融石英制成的特殊光学系统记录下来-Infrasil。Infrasil 羟基的化学含量非常低。与其它熔融石英相比，它在红外线波长范围内具有非常高的透光率。

用于医用激光系统的特种光纤

在现代医学中，微创手术越来越重要。主要原因是与传统手术相比，患者的术后恢复时间更短，并且较小的伤口意味着并发症的风险较低。

许多手术系统都依赖于特种光纤。由于熔融石英的独特性质，激光可以有效地导入人体。并且光纤还能灵活地到达人体中难以到达的部位，进行微创治疗。

光纤激光器

激光光纤和光纤激光系统是材料加工和医疗激光领域一个不断增长的市场。许多有源光纤都由有源纤芯和泵覆层组成。根据功率等级和应用，这种泵浦覆层由未掺杂的熔融石英和含氟聚合物组成，或由未掺杂和高掺氟石英组合而成，用于在高功率激光器中引导泵光，甚至可以通过非圆形的泵覆层来提高泵的效率。

半导体用熔融石英

自半导体集成电路发明以来，微光刻技术就是电子产品制造链中的关键工艺步骤。在这一步骤中，通过在涂有光阻的晶圆上成像网罩（掩膜）的微小结构，利用光来构造硅或其它半导体材料。显影后，这种光刻胶将成为后续工艺（如掺杂和蚀刻）所需的模板，以局部改变半导体的电子特性。晶圆的功能化是生成芯片上所有电子单元（晶体管、电容器）的基础。

集成电路微型化（摩尔定律）的趋势要求在晶圆上对掩膜进行极其精确的光学成像，并将像差降到接近理论极限的最低水平。高端芯片最微小的结构宽度还不到所用波长的十分之一。这种投影光学模块的光学设计和制造是光学领域最具挑战性的工作。

除了光学元件的质量，成像波长也起着至关重要的作用。由于成像结构的最小特征尺寸会随着波长的变短而变小，因此现代半导体芯片是使用波长为193纳米（深紫外：DUV）的ArF准分子激光器作为光源生产。

微光刻选择的光学材料是合成熔融石英，因为它完全支持上述要求的无像差DUV光学系统。合成熔融石英具有极高的紫外透过率和低吸收率，因此不会出现因透镜加热而导致的图像缺陷。生产出的产品具有极佳的光学三维均匀性（折射率变化小）和可忽略不计的应力双折射。

对光学材料的另一个要求是耐紫外线辐射。尽管微光刻步进器使用的脉冲能量密度相对较低（< 1 mJ/cm²），但只有经过优化的熔融石英类型才能在大约10年的预期使用寿命内保持其优异的初始性能。

利用磁核聚变开发新能源

通过磁约束实现核聚变，听起来非常理论化，但却有可能在未来为我们提供几乎无限的能源。科学界认为它比激光核聚变更先进、更有前途。在核聚变过程中，环形磁场将两种同位素氘和氚组成的核聚变等离子体限制在一定范围内，使其升温到难以想象的约1亿摄氏度的温度，以便点火。现在的挑战在于如何持续保持核聚变过程。

要实现这一目标，需要对反应堆内的聚变位置进行持续监测，包括紫外线和近红外波长范围内的光谱分析。这可以通过外壳上称为端口的小观察窗来实现。这些观察窗的玻璃需要具备某些观察聚变过程的特性：极高的材料强度、耐温性和耐辐射性，以及在宽波长范围内的高透射率。合成熔融石英就是解决方案。

图、文资料来源：贺利氏集团官网

（中国粉体网编辑整理/平安）

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