中國粉體網訊  石英中主要的雜質元素有Al、Fe、Ca、Mg、Li、Na、K、Ti、B和H等，根據雜質的不同賦存狀態可將其分為三類：脈石礦物雜質、包裹體雜質和類質同象雜質。

來源：賀利氏科納米

石英玻璃是國家戰略性產業和支柱型產業發展中不可代替的高純基礎材料，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，則生產出來的石英玻璃會產生各種問題，如氣泡氣線、雜質、羥基含量高、析晶嚴重，以至于其各種性能都不能達標。

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械強度，在高溫下對石英玻璃的析晶起催化作用，導致其在高溫應用中出現失透、變形等現象；其次，堿金屬會影響石英玻璃的熱學特性和光學特性，降低電光源、半導體等的使用壽命。除此之外，堿金屬還能增大石英玻璃的介電系數和介電損耗，影響石英玻璃的介電性能和機械強度。

在石英坩堝中，堿金屬雜質會影響石英坩堝的熱學特性，降低石英制品的耐溫性，使其熔點降低，高溫性能變差，還會導致石英坩堝在高溫下析晶，影響產品使用壽命；雜質含量高還會產生氣泡和色斑等缺陷，降低石英坩堝的透明度，嚴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，常呈一定的顏色，對石英玻璃質量影響特別嚴重。比如微量過渡金屬元素會降低石英玻璃的導電性，對儀器的可靠性和預見性起負面作用，還會使其產生色斑或高溫變色，影響透光性能。在光纖應用中，則會引起微觀不均勻、增加光纖損耗，甚至導致信號失真。

Al、P、Ti

石英中Al、B和Ti含量與礦床地質有直接關系，Al、B和Ti進入石英晶格中產生較強的化學鍵，是石英中最難脫除的雜質元素。Al、P和Ti元素含量過高會嚴重影響石英玻璃的析晶行為，導致石英玻璃硬而脆，強度降低。例如：在拉制單晶硅時，1×10⁻⁶的B會改變單晶硅的目標電阻率性能，P元素的存在會嚴重影響單晶硅的拉制。少量的Al不會影響到高純石英產品的質量，但是在光導纖維中，微量的Al就會降低石英玻璃的光傳導等。

參考來源：

譚琦等.熔融石英玻璃制備工藝研究進展

張海啟等.高純石英中雜質特征及深度化學提純技術研究進展

武志超等.高純石英應用及化學提純技術研究進展

（中國粉體網編輯整理/初末）

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