Kuvars Malzemelerin Silika (SiO₂) Saflığı Nasıl Hesaplanır?

Başlamak için bir GDMS (Glow Discharge Mass Spectrometry) raporuna ihtiyacınız olacaktır. Bu, silikanın (SiO₂) teorik saflığına ilişkin bir ön tahmin yapmak için kullanılabilir. Ancak, aşağıdaki temel sınırlamalara ve hesaplama yöntemlerine dikkat edilmelidir:

---

GDMS Raporu

1. SiO₂ Saflığını Tahmin Etmek için Örnek Yöntem

(1) Doğrudan Hesaplama Yöntemi (Ana Bileşen Kesinti Yöntemi)

Varsayım:
Kuvars tüpün ana bileşeni SiO₂'dir ve diğer tüm elementler safsızlık olarak kabul edilir.

Formül:
SiO₂ saflığı ≈ 100% - Σ (tüm safsızlık elementlerinin içeriği)

Hesaplama Adımları:

1. Oksijen ve silisyum dışındaki tüm safsızlık elementlerinin içeriğini (ağırlıkça ppm cinsinden) rapordan çıkarın.
2. Toplam safsızlık içeriğini elde etmek için safsızlık içeriklerini toplayın.
3. Toplam safsızlık yüzdesini (ppm ÷ 10.000) 100%'den çıkarın.

---

(2) Gerçek Hesaplama (Rapor Verilerine Dayalı)

Tespit edilen safsızlıkların toplam miktarını belirleyin (birim: ppm):

Li (0,16) + B (1,1) + Na (0,29) + Mg (0,05) + Al (11) + Ti (3,4) + K (0,58) + diğer üst limitler (örneğin, 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 (muhafazakar tahmin, üst limitler kullanılarak hesaplanmıştır)

SiO₂ Saflık:
100% - (18,73 ÷ 10.000) = 99.8127%

---

(3) Düzeltme Faktörleri

• Tespit edilmemiş unsurlar: Raporda "-" olarak işaretlenen elementler (Au, Hg, vb.) cihazın tespit limitinin altında olabilir, ancak toplam safsızlıklar içinde sayılmaz.
• Oksijen içeriği ölçülmemiştir: Rapor sadece oksijeni "ana bileşen" olarak işaretlemektedir, ancak gerçek SiO₂'de oksijen, bileşiminin 53,2%'sini oluşturmaktadır (stokiyometrik oran düzeltmesi gereklidir).

---

2. Saflık Değerlendirmesi Sonuç

• Muhafazakar saflık: ≥ 99,81% (GDMS ile tespit edilen safsızlıkların üst sınırları kullanılarak hesaplanmıştır)
• Gerçek saflık daha yüksek olabilir: Bazı elementler üst sınırlarının çok altındaysa (örneğin, Fe sadece 0,1 ppm ise), saflık 99.9%.

---

3. Temel Sınırlamalar ve Dikkate Alınması Gereken Hususlar

(1) GDMS Yönteminin Sınırlamaları

• Yarı nicel veriler: Örneğin, Fe <0,5 ppm aslında 0,1 ppm veya 0,01 ppm olabilir ve bu da saflık hesaplamasını önemli ölçüde etkileyebilir.
• Eksik ışık elemanları: GDMS, C ve H gibi hafif elementler için zayıf tespit kabiliyetine sahiptir, bu da toplam safsızlıkların olduğundan daha az tahmin edilmesine yol açabilir (örneğin, hidroksil OH- tespit edilmemiştir).

(2) Endüstri Standartları ile Karşılaştırma

Malzeme Sınıfı	Tipik SiO₂ Saflık Gereksinimi	GDMS'den Tahmin Edilen Saflık	Standartları Karşılar
Endüstriyel sınıf kuvars	≥99,5%	99.81%	Evet
Fotovoltaik sınıf kuvars	≥99,9%	Yakın, ama belirsiz	⚠ ICP-MS doğrulaması gerekli
Yarı iletken sınıfı kuvars	≥99,99%	Ulaşılamadı	❌ Hayır

---

4. Malzeme için Uygulama Önerileri

• Endüstriyel/genel kullanım: 99,8% saflığı yeterlidir ve doğrudan kullanılabilir.
• Fotovoltaik/yarı iletken kullanımı:
  • Kritik metalik safsızlıkların (Fe, Na, vb.) gerçekten 0,1 ppm'nin altında olup olmadığını doğrulamak için ICP-MS kullanın.
  • Hidroksil içeriğini (OH- < 5 ppm) belirlemek için FTIR testi ile destekleyin.

Özet:
Bu malzeme yüksek saflıkta endüstriyel sınıf kuvarsa aittir ancak yarı iletken sınıfı gereksinimlerini (4N5 veya 5N) karşılamaz.

Karar temeli:
Müşterinin prosesi Fe/Na kontaminasyonuna duyarlıysa (örn. PERC güneş pilleri), gerçek safsızlık seviyelerinin doğrulanmasına öncelik verilmelidir.