석영 재료의 실리카(SiO₂) 순도를 계산하는 방법

시작하려면 GDMS(글로우 방전 질량 분석법) 보고서가 필요합니다. 이는 실리카(SiO₂)의 이론적 순도를 미리 추정하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 다음과 같은 주요 제한 사항과 계산 방법에 유의해야 합니다:

(1) 직접 계산 방식(주성분 공제 방식)

가정:
석영 튜브의 주성분은 SiO₂이며 다른 모든 원소는 불순물로 간주됩니다.

공식:
SiO₂ 순도 ≈ 100% - Σ(모든 불순물 원소 함량)

계산 단계:

(2) 실제 계산(보고서 데이터 기준)

검출된 불순물의 총량을 확인합니다(단위: ppm):

Li(0.16) + B(1.1) + Na(0.29) + Mg(0.05) + Al(11) + Ti(3.4) + K(0.58) + 기타 상한값(예: Fe <0.5, Cr <0.5...)

≈ 0.16 + 1.1 + 0.29 + 0.05 + 11 + 3.4 + 0.58 + 0.5 (Fe) + 0.5 (Cr) + 0.05 (Ni) + 0.1 (Cu) + 1 (Ca)

≈ 18.73 ppm (보수적인 추정치, 상한선을 사용하여 계산)

SiO₂ 순도:
100% - (18.73 ÷ 10,000) = = 99.8127%

(3) 보정 계수

감지되지 않은 요소: 보고서에서 "-"로 표시된 원소(예: Au, Hg 등)는 기기의 검출 한계 이하일 수 있지만 총 불순물에 포함되지 않습니다.
산소 함량이 정량화되지 않았습니다: 보고서에는 산소를 '주성분'으로만 표시하고 있지만 실제 SiO₂의 구성에서 산소는 53.2%를 차지합니다(화학량론적 비율 보정이 필요함).

보수적인 순도: ≥ 99.81%(GDMS에서 검출된 불순물의 상한선을 사용하여 계산)
실제 순도는 더 높을 수 있습니다: 일부 원소가 상한선보다 훨씬 낮은 경우(예: Fe가 0.1ppm에 불과한 경우) 순도는 다음과 같을 수 있습니다. 99.9%.

(1) GDMS 방법의 한계

반정량적 데이터: 예를 들어, Fe <0.5ppm은 실제로는 0.1ppm 또는 0.01ppm일 수 있으므로 순도 계산에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
누락된 조명 요소: GDMS는 C와 H와 같은 가벼운 원소에 대한 검출 능력이 약하기 때문에 총 불순물을 과소평가할 수 있습니다(예: 하이드록실 OH- 미검출).

(2) 업계 표준과의 비교

재료 등급	일반적인 SiO₂ 순도 요구 사항	GDMS에서 추정된 순도	표준 충족
산업용 등급 쿼츠	≥99.5%	99.81%	✅ 예
태양광 등급 석영	≥99.9%	가깝지만 불확실함	⚠ ICP-MS 검증 필요
반도체 등급 쿼츠	≥99.99%	달성되지 않음	❌ 아니요

산업/일반용: 순도 99.8%이면 충분하며 바로 사용할 수 있습니다.
태양광/반도체 사용:
- ICP-MS를 사용하여 중요한 금속 불순물(Fe, Na 등)이 실제로 0.1ppm 미만인지 확인합니다.
- 하이드록실 함량(OH- < 5ppm)을 확인하기 위해 FTIR 테스트를 추가합니다.

요약:
이 소재는 고순도 산업용 석영에 속하지만 반도체 등급 요건(4N5 또는 5N)을 충족하지 않습니다.

결정 기준:
고객의 공정이 Fe/Na 오염에 민감한 경우(예: PERC 태양 전지), 실제 불순물 수준을 우선적으로 확인해야 합니다.

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