Mae'r broblem purdeb mewn gweithgynhyrchu ffibr optegol yn onest yn fwy creulon nag y mae'r rhan fwyaf o bobl yn ei sylweddoli. Rydyn ni'n sôn am lefelau halogiad sydd angen bod yn is nag 1 ppb ar gyfer ïonau metel-ac os ydych chi'n gweithio gyda-ffibrau optegol tonnau llawn, mae'r gofyniad ïon OH yn gostwng i 0.8 ppb bron yn hurt. Safon puro SiCl₄ a GeCl₄ nid yn unig yn torri, dim hyd yn oed yn cau.
Pam Mae Pwysedd Anwedd Mewn Gwirioneddol Yma
Felly dyma'r peth am yr holl brosesau preform hyn-MCVD, PCVD, VAD, OVD-maen nhw i gyd yn dibynnu ar ddyddodiad cyfnod anwedd. Ond nid y dyddodiad ei hun yn unig sy'n gwneud i hyn weithio ar gyfer puro. Yr anweddiad dethol sy'n digwydd cyn i'r deunyddiau gyrraedd y parth adwaith hyd yn oed.
Lluniwch fflasg swigen yn eistedd yno ar, dyweder, 55 gradd ar gyfer SiCl₄ (berwbwynt 57.6 gradd ). Mae'r hylif yn anweddu'n gyson, gan greu'r pwysedd anwedd hwn P₁ uwchben yr wyneb, tra bod gwasgedd atmosfferig P₂ yn gwthio i lawr. Pan fydd y pwysau hyn yn cydraddoli ar P₃, rydych chi'n taro'r hyn rydyn ni'n ei alw'n bwysau anwedd dirlawn. Cynheswch ychydig yn fwy, ac mae P₁ yn uwch na P₂-mwy o foleciwlau yn neidio i'r cyfnod nwy. Oerwch, mae anwedd yn cymryd drosodd.
Harddwch hyn? Mae gan y rhan fwyaf o amhureddau metelaidd bwyntiau berwi ymhell uwch na SiCl₄ neu GeCl₄ (sy'n berwi ar 83.1 gradd). Maen nhw'n eistedd yn y cyfnod hylif tra bod y pethau pur yn anweddu. Gall halogiad haearn, er enghraifft, ostwng o 20 ppb i lawr i 1 ppb trwy'r broses hon yn unig. Mae hynny'n ostyngiad 20 gwaith heb unrhyw driniaeth gemegol gymhleth.
Ymgymeriad MCVD â Chyflenwi Deunydd
Mewn systemau MCVD, mae ocsigen purdeb uchel yn llifo trwy MFC i'r fflasg swigen. Mae'n gweithredu fel nwy cludo, gan ysgubo'r anwedd dirlawn trwy'r llinellau danfon ac i mewn i'r tiwb cwarts lle mae'r hud gwirioneddol yn digwydd -adwaith anwedd cemegol a haen-gan-dyddodiad haen ar y wal fewnol.
Mae'r rheolaeth tymheredd yma yn finicky. Yn rhy boeth, ac rydych chi'n dechrau anweddu amhureddau. Yn rhy oer, ac nid ydych chi'n cael digon o lif deunydd. Mae'r man melys fel arfer ychydig raddau yn is na'r berwbwynt, gan gynnal yr ecwilibriwm hwnnw lle rydych chi'n cael anwedd pur mwyaf heb groesi i'r diriogaeth lle mae halogion yn dechrau dod ar gyfer y reid.
OVD a VAD: Geometreg Gwahanol, Yr Un Ffiseg
Mae prosesau OVD a VAD yn trin pethau'n wahanol oherwydd eu gosodiad dyddodiad allanol. Yn lle un fflasg swigen yn bwydo i mewn i diwb, mae gennych ffrydiau nwy lluosog-O₂, H₂, Ar{-yn ogystal â'ch anweddau SiCl₄ a GeCl₄ i gyd yn dod allan o ffroenellau tortsh ar wahân.
Mae'r systemau hyn mewn gwirionedd yn gwresogi'r deunyddiau crai uwchben eu berwbwyntiau i greu ffrydiau nwy cywir. SiCl₄ yn cael ei wthio heibio 57.6 gradd, GeCl₄ heibio 83.1 gradd. Ond-ac mae hyn yn hollbwysig-mae'r tymheredd yn dal i aros ymhell o dan berwbwyntiau'r amhureddau. Felly rydych chi'n dal i gael yr effaith ddistyllu honno, dim ond mewn cyfluniad mwy ymosodol. Mae angen gosod y fflachlamp oherwydd mae angen jetiau nwy diffiniedig arnoch, nid dim ond anwedd sy'n cael ei gludo mewn nant.
Y canlyniad? Preform gronynnau huddygl gyda'r lefelau purdeb a fynnir gan fanylebau ffibr modern.
Y Broblem Amhuredd Neb yn Sôn Am Ddigon
ïonau metel yw'r dihirod amlwg. Haearn, cromiwm, copr-maent i gyd yn amsugno golau ac yn creu colled. Ond mae ïonau OH yn slei. Maent yn creu copaon amsugno ar donfeddi penodol, yn enwedig o gwmpas 1383 nm, a oedd yn hanesyddol yn creu "uchafbwynt dŵr" a orfododd systemau ffibr cynnar i osgoi ffenestri tonfedd penodol yn gyfan gwbl.
Newidiodd{0}}ffeibr tonnau llawn y gêm trwy fynnu cynnwys OH is-1 ppb, ac a dweud y gwir, roedd angen ailfeddwl y gadwyn trin deunydd gyfan i gyrraedd yno. Nid yw'n ymwneud â thymheredd y fflasg swigen yn unig bellach. Mae pob falf, pob llinell, pob sêl yn y system ddosbarthu yn dod yn ffynhonnell halogi bosibl.
Gallwch gael distylliad perffaith yn y fflasg swigen a dal i gael OH uwch os oes gollyngiad bach yn gadael lleithder i mewn i'ch llinellau danfon. Dyma pam mae labordai saernïo preform ffibr yn edrych fel ystafelloedd glân lled-ddargludyddion-oherwydd ar y lefelau purdeb hyn, maen nhw yn y bôn.
Graddiant Tymheredd ac Anweddiad Dewisol
Mae yna effaith puro eilaidd nad yw'n cael digon o sylw: gwahaniad graddiant thermol. Hyd yn oed o fewn y fflasg swigen ei hun, rydych chi'n cael amrywiadau tymheredd. Mae'r arwyneb hylif yn boethaf, tra gallai rhanbarthau ger waliau'r fflasg fod yn oerach gradd neu ddwy.
Mae hyn yn creu micro{0}}ceryntau darfudiad sydd mewn gwirionedd yn helpu i grynhoi amhureddau mewn parthau oerach tra bod y deunydd pur yn anweddu o'r arwyneb cynhesach. Mae'n effaith fach, efallai'n cyfrannu 10-15% at y puro cyffredinol, ond pan fyddwch chi'n mynd ar drywydd purdeb lefel ppb, mae pob tamaid bach yn cyfrif.
Mae rhai systemau hyd yn oed yn defnyddio parthau tymheredd a gynhelir yn fwriadol yn eu llinellau dosbarthu i greu camau distyllu lluosog. Mae'r anwedd yn cyddwyso'n fyr ar bwynt oerach, yna mae'n ail-anweddu yn y parth gwresogi nesaf, gan adael haen arall o amhureddau bob tro.
Beth mae'r Rhifau yn ei olygu mewn gwirionedd
Pan ddywedwn "islaw 1 ppb ïonau metel," rydym yn sôn am un rhan mewn 10⁹. I roi hynny mewn persbectif, pe bai gennych bwll nofio yn llawn SiCl₄, byddai un ppb yn cyfateb i lai nag un diferyn o halogydd.
Mae'r technegau dadansoddol i fesur purdeb hyd yn oed ar y lefelau hyn-ICP-MS, GDMS-yn ddigon soffistigedig fel bod trin sampl yn dod yn her iddo'i hun. Gallwch chi halogi'ch sampl yn ystod y broses fesur os nad ydych chi'n ofalus.
A dyma'r rhan rhwystredig: mae cyflawni 0.8 ppb OH yn llawn-ffibr tonnau yn gofyn nid yn unig puro'r deunyddiau crai, ond rheoli awyrgylch y broses gyfan. Gall hyd yn oed nitrogen pur fod â lleithder hybrin. Nid yw hyd yn oed ocsigen "sych" o silindrau yn ddigon sych. Gweithrediadau preform mwyaf difrifol yn y pen draw yn rhedeg eu systemau puro nwy eu hunain dim ond i fodloni manyleb.
Dynameg Llif Deunydd
Mae'r gyfradd llif wirioneddol trwy'r fflasgiau swigen hyn yn amrywio yn dibynnu ar y broses ddyddodi a'r lefelau dopio dymunol. Efallai y bydd MCVD yn rhedeg cyfraddau llif cymharol isel gan eich bod yn adneuo ar arwynebedd mewnol bach. Mae dyddodiad allanol OVD yn defnyddio deunydd yn gyflymach oherwydd eich bod yn adeiladu boule huddygl a all fod sawl modfedd mewn diamedr.
Mae'r gyfradd llif hon yn effeithio ar yr ecwilibriwm yn y fflasg swigen. Gall cyfraddau tynnu uwch oeri'r hylif mewn gwirionedd trwy oeri anweddol, sy'n gofyn am iawndal tymheredd gweithredol i gynnal pwysedd anwedd cyson. Mae rhai systemau'n defnyddio llinellau danfon wedi'u gwresogi nid yn unig i atal anwedd, ond i reoli'r cyfansoddiad cyfnod anwedd trwy anwedd dethol ac ail-anweddu.
Mae'r peirianneg yn mynd yn gymhleth yn gyflym, ac mae'n debyg mai dyna pam mae'r rhan fwyaf o bapurau'n canolbwyntio ar yr ecwilibriwm pwysau anwedd syml a sglein dros yr effeithiau deinamig.
Yn y bôn, colofn ddistyllu barhaus yw'r system gyfan sy'n gweithredu ar dymheredd cymharol isel, gan fanteisio ar y ffaith bod tetracloridau silicon a germaniwm yn gyfnewidiol tra nad yw eu amhureddau. Syml mewn egwyddor, hunllefus wrth weithredu pan fyddwch yn mynd ar drywydd 0.8 ppb OH mewn - preform ffibr tonnau llawn.
