Определение степени кристобалитизации синтетической кварцевой крупки особой чистоты методом ик-спектроскопии

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе представлена методика определения степени кристобалитизации синтетической крупки диоксида кремния особой чистоты, полученной из тетраэтоксисилана по золь-гель-технологии, методом ИК-Фурье-спектроскопии с использованием приставки нарушенного полного внутреннего отражения. Представлены результаты измерения степени кристобалитизации синтетической крупки диоксида кремния особой чистоты производства ПАО ПНППК. Показана линейная зависимость степени кристобалитизации от размера зерен кристобалитной крупки.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Д. В. Пьянков

Пермская научно-производственная приборостроительная компания

Author for correspondence.
Email: pyankov12@inbox.ru
Russian Federation, Пермь

А. В. Фофанов

Пермская научно-производственная приборостроительная компания; Пермский государственный национальный исследовательский университет

Email: fofanov.anton2019@gmail.com
Russian Federation, Пермь; Пермь

К. Н. Генералова

Пермская научно-производственная приборостроительная компания

Email: pyankov12@inbox.ru
Russian Federation, Пермь

Н. А. Медведева

Пермский государственный национальный исследовательский университет

Email: pyankov12@inbox.ru
Russian Federation, Пермь

References

  1. Быков В.Н. Кварц и кварцевое стекло для микроэлектроники и волоконной оптики. Минералы: строение, свойства, методы исследования. 2009. № 1. С. 18–20.
  2. Подденежный Е.Н., Плющ Б.В., Капшай М.Н. Золь-гель синтез фторированных гелей и обезвоженного кварцевого стекла для оптики и квантовой электроники. Перспективные материалы. 2000. № 4. С. 34–40.
  3. Целикин К.Д., Маркелов М.К. Волновой твердотельный гироскоп и его система управления. Вестник Пензенского государственного университета. 2022. № 4(40). С. 109–118.
  4. Лунин Б.С., Лопатин В.М. Поверхностное внутреннее трение в высокодобротных резонаторах из кварцевого стекла. Неорганические материалы. 2022. Т. 58. № 6. С. 658–665.
  5. Денисов С.Ю., Акилин В.И. Технологические методы повышения точностных характеристик кварцевых акселерометров. Труды МИЭА. Навигация и управление летательными аппаратами. 2016. № 15. С. 17–31.
  6. Сидоров А.И., Никоноров Н.В. Материалы и технологии волоконной оптики: специальные оптические волокна. Санкт-Петербург, 2009. 130 с.
  7. Boganov A.G., Dianov E.M., Kornienko L.S., Nikitin E.P., Rudenko V.S., Rybaltovskiĭ A.O., Chernov P.V. Hydroxyl-free quartz glass for low-loss fiber optical waveguides and its comparative radiation-optical properties. Soviet Journal of Quantum Electronics. 1977. Vol. 7. № 5. P. 558–662.
  8. Дейнекина Н.А., Кравченко О.В., Коростелева И.А. Затухание в оптическом волокне. Бюллетень научных сообщений. 2019. № 24. С. 53–58.
  9. Wisniewski W., Berndt S., Müller M., Rüssel C. Stress induced texture formation in surface crystallized SiO2 glass. CrystEngComm. 2013. № 15. P. 2392–2400.
  10. Балекаев А.Г., Балаян М.Ф., Лаглаян С.А. Исследование процесса кристаллизации двуокиси кремния различных модификаций. Неорганическая и аналитическая химия. 1978. Т. ХХХI. № 8. С. 589–596.
  11. U.S. patent. № 5.154.905. Oct.13, 1992. Method for producing unsintered cristobalite particles. Oshima Iwao, Orii Koichi, Watanabe Naotake, Yamaguchi Yasumasa. United States Patent № 5.154.905 / Oshima Iwao, Orii Koichi, Watanabe Naotake, Yamaguchi Yasumasa.
  12. Патент РФ № 2692391. 24.06.2019. Способ создания особо чистой крупки кристобалита. Бюл. № 18. Насыров Р.Ш, Бодунов Б.П., Зайнуллина Р.Т.
  13. Chukhchin D.G., Malkov A.V., Tyshkunova I.V., Mayer L.V. and Novozhilov E.V. Diffractometric Method for Determining the Degree of Crystallinity of Materials, Diffraction and Scattering of ionizing Radiations. 2016. Vol. 61. P. 371–375.
  14. Murata K.J., Norman M.B. An index of crystallinity for quartz. American Journal of Science. 1976. V. 276. P. 1120–1130.
  15. Marinoni N., Maarten A.T.M. Broekmans. Microstructure of selected aggregate quartz by XRD, and a critical review of the crystallinity index. Cement and Concrete Research. 2013. V. 54. P. 215–225.
  16. Чукин Г.Д. Химия поверхности и строение дисперсного кремнезема. М.: Типография Паладин, ООО “Принта”, 2008. 172 с.
  17. Madsen I.C., Scarlett N.V.Y., Kern A. Description and survey of methodologies for the determination of amorphous content via X-ray powder diffraction. Z. Kristallogr. 2011. V. 226. P. 944–955.
  18. Фирсова М.А., Еремяшев В.Е., Быков В.Н. Определение степени кристобалитизации сырья для наплава особо чистого кварцевого стекла // Минералогия Урала – 2003: материалы IV Всероссийского совещания (25–30 августа 2003 года). Миасс, 2003. Т. II: Минералы месторождений и руд Урала. Физика минералов. С. 254–260.
  19. Dapiaggi M., Pagliari L., Pavese A. The formation of silica high temperature polymorphs from quartz: Influence of grain size and mineralising agents. Journal of the European Ceramic Society. 2015. V. 35. P. 4547–4555.
  20. Pagliari L., Dapiaggi M., Pavese A., Francescon F. A kinetic study of the quartz-cristobalite phase transition. Journal of the European Ceramic Society. 2013. V. 33. P. 3403–3410.
  21. Плюснина И.И. Исследование структурной неупорядоченности халцедонов методом инфракрасной спектроскопии. Докл. АН СССР. 1978. Т. 240. № 4. С. 839–842.
  22. Аликина Ю.А., Голубева О.Ю. Анализ степени кристалличности алюмосиликатов подгруппы каолинита по данным ИК-спектроскопии. Физика и химия стекла. 2023. Т. 49. № 6. С. 700–705.
  23. Bhaskar J. Saikia, Parthasarathy G., Sarmah N.C. Fourier transform infrared spectroscopic estimation of crystallinity in SiO2 based rocks. Bull. Mater. Sci. 2008. Vol. 31. № 5. P. 775–779.
  24. Коровкин М.В., Ананьева Л.Г., Анциферова А.А. Оценка степени преобразования кварцитов методом инфракрасной спектроскопии. Известия Томского политехнического университета. 2012. Т. 320. № 1. С. 16–18.
  25. Коровкин М.В., Ананьева Л.Г., Жерлицын А.А. Кондратьев С.С., Савинова О.В., Курская В.С. Оценка степени кристалличности кварцевого сырья. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2023. Т. 334. № 8. С. 59–67.
  26. Деев И.А., Бурындин В.Г., Ельцов О.С. Исследование возможности применения данных НПВО ИК-Фурье-спектроскопии для оценки степени кристалличности полиэтилена // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 1. С. 90–98.
  27. Буланов В.М., Казанцева И.Л. Применение метода НПВО ИК-спектроскопии в диагностике ювелирных камней. Теория и практика судебной экспертизы. 2022. Т. 17. № 4. С. 18–23.
  28. Балакирев В.Г., Киевленко Е.Я., Никольская Л.В., Самойлович М.И., Хаджи В.Е., Цинобер Л.И. Минералогия и кристаллофизика ювелирных разновидностей кремнезема. М.: Недра, 1979. С. 15.
  29. Силинь А.Р., Трухин А.Н. Точечные дефекты и элементарные возбуждения в кристаллическом и стеклообразном SiO2. Рига: Зинатне, 1985. 244 с.
  30. Scott J.F., Porto S.P.S. Longitudinal and transverse optical lattice vibrations in quartz // Phys. Rev. 1967. V. 161. P. 903–910.
  31. Куражковская В.С., Боровикова Е.Ю. Инфракрасная и мессбауэровская спектроскопия кристаллов: учебное пособие. М.: МГУ, 2008. 98 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Optical diagram of the NVO attachment: 1 – clamping mechanism, 2 – sample under study, 3 – IR radiation.

Download (211KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Polished surface of SDK samples No. 1 (a), 5 (b).

Download (264KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Diffraction pattern of crushed sample No. 1.

Download (134KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. IR spectrum of the reference SDK.

Download (136KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. IR spectra of samples measured using the NTR attachment.

Download (186KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. External appearance of the SDC, where a – amorphous, b – cristobalite (100%), c – cristobalite (39%), d – cristobalite (35%), d – cristobalite (33%), e – cristobalite (30%). Magnification: ×240 – amorphous (a), ×493 – cristobalite (b), ×509 – cristobalite (c), ×380 – cristobalite (d), ×461 – cristobalite (d), ×365 – cristobalite (e).

Download (345KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Cristobalite grains with increasing k × 7.89 (a) and k × 2.88 (b)

Download (149KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Dependence of the average grain size of the SDC on the degree of cristobalitization.

Download (158KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences