FAQ – Optisches Quarzglas
Häufig gestellte Fragen
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Optisches Quarzglas (Fused Silica) vs. natürliches Quarzglas (Fused Quartz)
Die großen Unterschiede zwischen zwei verwandten Materialien
Häufig herrscht Verwirrung, wenn es um die beträchtlichen Unterschiede zwischen diesen beiden ähnlich klingenden, aber doch so unterschiedlichen Gläsern geht. Diese Unklarheit resultiert oft daraus, dass viele Anbieter auf dem Markt nicht klar zwischen den beiden Materialien differenzieren und die Unterschiede nicht deutlich machen. Zum Beispiel wird das wesentlich günstigere natürliche Quarzglas nicht selten schlicht als »Quarzglas« angeboten und verkauft. Das ist zwar nicht falsch, aber es wird meist nicht darauf hingewiesen, dass kein optisches Quarzglas angeboten wurde und natürliches Quarzglas weder von den Eigenschaften noch von den Kosten her mit optischem Quarzglas vergleichbar ist.
So hat etwa natürliches Quarzglas im UVC-Bereich eine wesentlich geringere Lichttransmission als optisches Quarzglas (Fused Silica). Wenn beispielsweise bei 185 Nanometer eine hohe Transmission von mehr als 80 % gefordert ist (siehe Kurve), kann dies mit natürlichem Quarzglas nicht erreicht werden (siehe Kurve). Zudem ist die optische Homogenität von natürlichem Quarzglas in der Regel deutlich schlechter als die von optischem Quarzglas. Es weist außerdem wesentlich mehr Verunreinigungen, Einschlüsse und Blasen auf und ist deshalb für anspruchsvolle optische Anwendungen oft ungeeignet.
Auch wenn es zahlreiche Anwendungsfälle gibt, für die sich natürliches Quarzglas hervorragend eignet, so beschränken sich diese in aller Regel auf einfache Schauglasanwendungen. Dies können etwa UV-Lampenabdeckungen oder Trennscheiben in Desinfektionsgeräten sein. Da die bedeutenden Unterschiede oftmals unbekannt sind, fragt ein Kunde möglicherweise das wesentlich hochwertige und kostspieligere optische Quarzglas an. Er wundert sich dann über den drastischen Preisunterschied zum Angebot eines Mitanbieters, der das gleiche Teil basierend auf natürlichem Quarzglas als »Quarzglas« angeboten hat. Er vergleicht damit Äpfel mit Birnen, ohne dass ihm dies bewusst wird.
Es ist daher essenziell, vorab zu prüfen, welches Material für die Anwendung die richtige Wahl ist, denn es wäre natürlich genauso ungünstig, das sehr viel kostspieligere optische Quarzglas für einfache Schauglasanwendungen verwenden zu wollen. Es kommt also auf die exakten Anforderungen Ihrer individuellen Anwendung an.
Um eine Hilfe bei der Auswahl des für Ihre Anwendung geeigneten Materials zu bieten, haben wir diese FAQ-Seite für Sie ins Leben gerufen. Sie erhalten hier Informationen über optisches Quarzglas und natürliches Quarzglas sowie über die technischen Unterschiede zwischen den beiden sehr ähnlich klingenden Materialien.
Gelegentlich werden wir diese Seite um weitere häufig gestellte Fragen ergänzen. Wenn Sie die gesuchte Antwort auf Ihre individuelle Frage hier nicht finden, nehmen Sie bitte Kontakt zu uns auf. Wir beraten Sie gerne.
Häufig gestellte Fragen:
• Kann ich optisches Quarzglas mit UV-Qualität für Schauglasanwendungen verwenden?
• Bis zu welcher Temperatur kann ich optisches Quarzglas einsetzen?
• Wie weit in den UV-Bereich hinein transmittiert optisches Quarzglas?
Alle hier gemachten Angaben und Spezifikationen sind mittlere Richtwerte und nicht garantiert.
Bitte beachten Sie außerdem unsere "Hinweise zu Spezifikationen"
F: In welchen Fällen sollte ich optisches Quarzglas verwenden und in welchen Fällen natürliches Quarzglas?
A: Optisches Quarzglas sollte immer dann verwendet werden, wenn eine hohe Abbildungsqualität erforderlich ist. Ebenfalls sollte es gewählt werden, wenn Ebenheit, Oberflächenqualität und die Indexhomogenität eine Rolle spielen, nur eine geringe Anzahl von Fehlern im Glas erlaubt ist, oder wenn eine optische Beschichtung aufgebracht werden soll. Auch wenn bereits ab ca. 180 nm eine Transmission benötigt wird, ist das Glas die richtige und meist auch die einzig mögliche Wahl (siehe Kurve). Genauso ist dieses Glas geeignet für optische Anwendungen mit sehr hohen Einsatztemperaturen, sofern zusätzlich eine der vorgenannten Eigenschaften zwingend erforderlich ist.
Natürliches Quarzglas hingegen, ist die bessere und vor allem deutlich günstigere Variante in allen Fällen, in denen die optischen Eigenschaften und die Abbildungsqualität keine Rolle spielen und nur ein klarer Durchblick oder lediglich UV-Transmission im oberen UVC-Bereich gegeben sein muss. Dies gilt zum Beispiel für Teile wie UV-durchlässige Schaugläser oder Abdeckgläser von Hochleistungsscheinwerfern und LED Lichtquellen im UV-Bereich bis etwa 220 nm herab (siehe Kurve). Ebenfalls lassen sich mit natürlichem Quarzglas Ofenschauglasanwendungen im Temperaturbereich bis ca. 1000 °C realisieren.
F: Was sind die wichtigsten Unterschiede zwischen optischem Quarzglas (Fused Silica) und natürlichem Quarzglas (Fused Quartz)?
A: Optisches Quarzglas, also Fused Silica, wird aus synthetisch hergestelltem Quarzmaterial nach dem Flammenhydrolyseverfahren hergestellt und erhält hierdurch seine außergewöhnlich hohe Reinheit und optische Materialqualität. Das Glas wird in Blöcken (Boules) produziert und kann zusätzlich noch nach Indexhomogenität und für eine extrem geringe Menge an Inklusionen selektiert werden. Die Herstellung ist aufwendig und sehr kostenintensiv, sorgt dafür aber für eine herausragende optische Qualität. Aufgrund der extrem geringen Menge an Verunreinigungen wird eine ausgezeichnete Transmission im ultravioletten Wellenlängenbereich bis herab zu 180 nm erreicht (siehe Kurve). Aufgrund der hohen Reinheit kann aus diesem Material hochwertigste Optik gefertigt werden. Das Glas hält Temperaturen bis ca. 1000 °C stand.
Im Gegensatz zu optischem Quarzglas, wird das natürliche Quarzglas, also Fused Quartz, durch das Einschmelzen von natürlichen Quarzkristallen hergestellt. Grundsätzlich beinhalten natürliche Quarzkristalle bei Weitem mehr Verunreinigungen als synthetisch hergestellte. Daraus resultiert, dass das nach Schmelze entstandene Material auch eine wesentlich geringere Reinheit und optische Güte aufweist und wesentlich mehr Blasen und Inklusionen enthält. Dies sieht man zwar meist mit bloßem Auge nicht, jedoch ist das Glas für abbildende Anwendungen oder Anwendungen mit hohen optischen Anforderungen im Regelfall ungeeignet. Die UV-Transmission von natürlichem Quarzglas ist noch immer höher als die der meisten anderen Gläser. Jedoch erreicht es zum Beispiel bei 3 mm Dicke und bei 190 nm nur noch etwas mehr als 50 % Transmission (siehe Transmissionskurve), wo hingegen optisches Quarzglas noch immer ca. 90 % Lichtdurchlässigkeit bietet (siehe Kurve).
F: Kann ich optisches Quarzglas mit UV-Qualität für Schauglasanwendungen einsetzen?
A: Ja, das geht natürlich. Dies ist aber aufgrund des drastisch höheren Preises insbesondere bei großen Teilen äußerst ungünstig. Solange Sie nicht eine Transmission bis weit in den tiefen UV-Bereich bis 180 nm herab benötigen und keine über ein Schauglas oder eine Schutzscheibe hinausgehenden optischen Anforderungen haben, sollten Sie aufgrund der wesentlich geringeren Kosten unbedingt natürliches Quarzglas verwenden.
F: Bis zu welcher Temperatur kann ich optisches Quarzglas verwenden?
A: Unser optisches Quarzglas kann bis zu einer Temperatur von ca. 1000 °C eingesetzt werden. Zudem bietet es eine hohe thermische Schockfestigkeit.
F: Wie weit in den UV-Bereich hinein transmittiert optisches Quarzglas?
A: Optisches Quarzglas spezifizieren wir mit einer Transmission von T > 80 % bei 185 nm. In der Praxis liegt die Transmission jedoch meist darüber und bereits bei 190 nm wird eine Transmission von ca. 90 % erreicht.
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