高频等离子熔融法英文名为high frequency plasma melting method,是以高频等离子炬作为热源制造石英玻璃的方法。
采用25~100kW、4MHz的高频发生器在金属线圈内产生强磁场,发生器内放入石英管作为灯炬,管内以不同的方向和流速通入引燃和操作作用的氩气、氮气和氧气,在离子化气体中产生电流,因感应加热产生等离子体,中心温度极高,可达20000℃,等离子体火焰出口端温度约为1800℃,出口附近设置一个能旋转和下降的石英玻璃基体,原料在基体上熔化沉积成石英玻璃。根据使用原料的不同,目前有两种生产工艺:水晶原料等离子熔融工艺和SiCl4等离子熔融工艺。
水晶原料等离子熔融工艺所采用的原料为经过处理的水晶或硅石沉积在基体上而成。该工艺生产的石英玻璃纯度主要取决于原料的纯度,其次取决于所通入气体的纯度。SiCl4等离子熔融工艺以SiCl4为原料,氧气为载流气体,通过气相反应,形成的SiO2沉积在基体上,该工艺生产的石英玻璃纯度极高。工艺过程中的化学反应如下:
SiCl4+O2→SiO2+2Cl2↑
等离子熔融法因熔制气氛的特点,石英玻璃中的OH含量极低,通常在5ppm以下。该工艺OH含量的高低主要取决于所通入其它及载流气体的纯度(含水量),若保证气体纯度,OH含量可达到1ppm以下。因此该类石英玻璃在光谱曲线上显示,0.18~3.5μm无水的吸收峰。透全谱光学石英玻璃(QS型或Ⅳ型)即是此法生产。