Các thành phần hóa học chính của thanh thủy tinh thạch anh là gì?

Thành phần hóa học chính của que thủy tinh thạch anh là silicon dioxide (SiO₂), có độ tinh khiết thường trên 99,9% và thủy tinh thạch anh có độ tinh khiết cao thậm chí có thể đạt tới 99,9999% (loại 6N).

1. Cấu trúc phân tử của silicon dioxide (SiO₂)
Lý do cơ bản khiến thanh thủy tinh thạch anh có tính chất vật lý và hóa học tuyệt vời là cấu trúc phân tử đặc biệt của silicon dioxide. Không giống như thủy tinh thông thường, cấu trúc vi mô của thủy tinh thạch anh thể hiện tính năng giống như mạng có độ ổn định cao, xác định trực tiếp các tính chất nhiệt, quang học và cơ học của vật liệu.

Ở cấp độ nguyên tử, đơn vị cấu trúc cơ bản của silicon dioxide là tứ diện silicon-oxy. Trong cấu trúc này, một nguyên tử silicon nằm ở trung tâm và bốn nguyên tử oxy phân bố đều ở các đỉnh của khối tứ diện. Mỗi nguyên tử oxy tạo thành liên kết cộng hóa trị mạnh với nguyên tử silicon trung tâm. Phương pháp liên kết này có năng lượng liên kết cực cao, khiến toàn bộ cấu trúc cực kỳ ổn định.

Điều đặc biệt đáng chú ý là mỗi nguyên tử oxy thường tạo thành một cầu nối với hai nguyên tử silicon, do đó kết nối các tứ diện silicon-oxy liền kề để tạo thành cấu trúc mạng ba chiều liên tục. Chế độ kết nối độc đáo này cung cấp cho kính thạch anh độ bền cơ học và độ ổn định hóa học tuyệt vời.

Đặc điểm cấu trúc đáng chú ý nhất của thủy tinh thạch anh là tính chất vô định hình của nó. Mặc dù sự sắp xếp của các tứ diện silicon-oxy trong phạm vi cục bộ vẫn có trật tự, nhưng sự sắp xếp không gian của các tứ diện này hoàn toàn mất trật tự ở quy mô vĩ mô. Đặc điểm cấu trúc này làm cho thủy tinh thạch anh có tính chất vật lý đẳng hướng, nghĩa là tính chất của nó không thay đổi theo hướng đo.

So với thạch anh kết tinh, cấu trúc vô định hình khiến thủy tinh thạch anh không có điểm nóng chảy rõ ràng mà mềm dần trong quá trình nung, điều này có ý nghĩa rất lớn trong các ứng dụng thực tế.

So sánh thủy tinh thạch anh với thạch anh tinh thể có thể hiểu rõ hơn về đặc điểm cấu trúc của nó. Các tứ diện silicon-oxy trong thạch anh kết tinh được sắp xếp theo quy tắc hệ tinh thể lục giác chặt chẽ để tạo thành cấu trúc tinh thể có trật tự tầm xa. Sự sắp xếp có trật tự này làm cho thạch anh kết tinh có tính dị hướng, chẳng hạn như hiện tượng lưỡng chiết nổi tiếng. Tuy nhiên, thủy tinh thạch anh thiếu trật tự tầm xa này và không tạo ra hiện tượng lưỡng chiết, điều này mang lại cho nó một lợi thế độc nhất trong các ứng dụng quang học.

Cấu trúc đặc biệt của silica quyết định trực tiếp đến các tính chất chính của thủy tinh thạch anh. Đầu tiên, cấu trúc mạng ba chiều liên tục làm cho vật liệu cực kỳ trong suốt và nó có thể duy trì độ truyền qua tuyệt vời từ dải tử ngoại đến hồng ngoại. Thứ hai, mạng bao gồm các liên kết cộng hóa trị mạnh có thể chống lại sự thay đổi kích thước do thay đổi nhiệt độ một cách hiệu quả, khiến vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt cực thấp. Hơn nữa, các liên kết silicon-oxy ổn định làm cho thủy tinh thạch anh trở nên trơ với hầu hết các hóa chất và sẽ chỉ bị ăn mòn bởi axit flohydric và kiềm mạnh.

Trong các ứng dụng thực tế, ngay cả một lượng nhỏ các nguyên tố tạp chất cũng có thể có ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc mạng lưới của silica. Ví dụ, khi các ion nhôm thay thế các ion silicon và đi vào mạng, sẽ gây ra các khiếm khuyết về cấu trúc, dẫn đến độ truyền tia cực tím của vật liệu giảm. Tương tự, việc đưa các ion kim loại kiềm vào sẽ làm gián đoạn mạng lưới liên kết silicon-oxy và làm giảm đáng kể khả năng chịu nhiệt độ cao của vật liệu. Do đó, trong các ứng dụng hiệu suất cao, độ tinh khiết của nguyên liệu thô phải được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc mạng lưới silica.

2. Sự khác biệt giữa thanh thủy tinh thạch anh và các vật liệu thủy tinh khác
Từ thành phần cơ bản của vật liệu, thanh thủy tinh thạch anh gần như hoàn toàn bao gồm silicon dioxide tinh khiết. Độ tinh khiết cực cao này làm cho nó tạo thành một mạng ba chiều liên tục và thống nhất trong cấu trúc vi mô. Ngược lại, thủy tinh thông thường như thủy tinh soda-vôi có thành phần phức tạp hơn nhiều và chứa một lượng lớn oxit biến tính ngoài silicon dioxide.

Mặc dù các thành phần bổ sung này cải thiện hiệu suất xử lý của kính thông thường nhưng về cơ bản chúng cũng làm thay đổi các tính chất thiết yếu của vật liệu. Thủy tinh Borosilicate, như một loại phổ biến khác, có thành phần giữa hai loại và hiệu suất tương đối cân bằng đạt được bằng cách thêm oxit boron.

Về tính chất nhiệt, thanh thủy tinh thạch anh thể hiện sự ổn định tuyệt vời. Do cấu trúc silicon dioxide nguyên chất và lực liên kết silicon-oxy mạnh mẽ, thủy tinh thạch anh có thể chịu được nhiệt độ cực cao mà không bị mềm và biến dạng. Đặc tính này làm cho nó trở thành sự lựa chọn lý tưởng cho các thí nghiệm nhiệt độ cao và ứng dụng công nghiệp.

Thủy tinh thông thường bắt đầu mềm đi ở nhiệt độ tương đối thấp, điều này hạn chế nghiêm trọng việc sử dụng nó trong môi trường nhiệt độ cao. Mặc dù thủy tinh borosilicate đã cải thiện khả năng chịu nhiệt ở một mức độ nhất định nhưng nó vẫn không thể đạt đến mức thủy tinh thạch anh.

Thanh thủy tinh thạch anh có đặc tính truyền ánh sáng cực kỳ xuất sắc do thành phần có độ tinh khiết cao và cấu trúc đồng nhất. Nó không chỉ có thể truyền ánh sáng khả kiến ​​mà còn cho phép các tia cực tím và hồng ngoại truyền qua một cách trơn tru. Khả năng truyền ánh sáng dải rộng này khó có thể đạt được bằng các vật liệu thủy tinh khác.

Thủy tinh thông thường chứa nhiều ion kim loại và tạp chất khác nhau, có tác dụng ngăn chặn tia cực tím rất rõ ràng, khiến nó hoàn toàn không thể thay thế thủy tinh thạch anh trong các ứng dụng cần truyền tia cực tím. Mặc dù tính chất quang học của thủy tinh borosilicate tốt hơn thủy tinh thông thường nhưng độ truyền ánh sáng của nó ở vùng cực tím vẫn thấp hơn so với thủy tinh thạch anh.

Về độ ổn định hóa học, que thủy tinh thạch anh cũng hoạt động vượt trội. Nó có khả năng kháng mạnh với hầu hết các chất axit và sẽ chỉ bị ăn mòn bởi một số chất có tính ăn mòn cao như axit hydrofluoric. Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời này làm cho nó được sử dụng rộng rãi trong ngành hóa chất. Độ ổn định hóa học của thủy tinh thông thường tương đối kém, đặc biệt là trong môi trường kiềm. Mặc dù khả năng kháng hóa chất của thủy tinh borosilicate đã được cải thiện nhưng nó vẫn không thể so sánh với thủy tinh thạch anh.

Từ góc độ vi mô, một tính năng quan trọng khác của thủy tinh thạch anh là hệ số giãn nở nhiệt cực thấp. Điều này có nghĩa là kích thước của thủy tinh thạch anh hầu như không thay đổi đáng kể khi nhiệt độ thay đổi. Đặc tính này làm cho nó không thể thay thế được trong các thiết bị quang học chính xác và môi trường có nhiệt độ thay đổi mạnh mẽ. Kính thông thường có độ giãn nở nhiệt lớn hơn nhiều, có thể gây ra ứng suất và thậm chí nứt khi nhiệt độ dao động. Thủy tinh Borosilicate làm giảm sự giãn nở nhiệt thông qua một công thức thành phần đặc biệt, nhưng nó vẫn không hoạt động tốt như thủy tinh thạch anh.

Trong các tình huống ứng dụng thực tế, những khác biệt về hiệu suất này sẽ trực tiếp xác định các lĩnh vực áp dụng của các vật liệu thủy tinh khác nhau. Thanh thủy tinh thạch anh được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cao cấp như sản xuất chất bán dẫn, quang học chính xác và thí nghiệm nhiệt độ cao do hiệu suất toàn diện tuyệt vời của chúng.

Kính thông thường chủ yếu được sử dụng trong nhu cầu thiết yếu hàng ngày và lĩnh vực xây dựng. Ưu điểm của nó là chi phí thấp và xử lý dễ dàng. Thủy tinh Borosilicate đã tìm được vị trí riêng trên thị trường và được sử dụng trong các dụng cụ thí nghiệm và một số loại đèn đặc biệt.

3. Quy trình sản xuất que thủy tinh thạch anh
Việc sản xuất que thủy tinh thạch anh là một quá trình phức tạp tích hợp khoa học vật liệu, công nghệ nhiệt độ cao và xử lý chính xác. Cốt lõi nằm ở cách chuyển đổi nguyên liệu thô silica thành các sản phẩm hình que với các yêu cầu về hiệu suất và kích thước cụ thể. Toàn bộ quá trình sản xuất có thể được chia thành bốn giai đoạn chính: xử lý nguyên liệu thô, đúc nóng chảy, đúc khuôn và xử lý sau. Mỗi công đoạn đều yêu cầu sự kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

(1). Chuẩn bị và tiền xử lý nguyên liệu
Mối liên kết đầu tiên trong sản xuất thủy tinh thạch anh là việc lựa chọn và tinh chế nguyên liệu thô. Theo yêu cầu của loại sản phẩm, cát thạch anh tự nhiên hoặc silica tổng hợp có thể được chọn làm nguyên liệu thô. Đối với các thanh thạch anh có yêu cầu độ tinh khiết cao, silica tổng hợp được điều chế bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học thường được sử dụng và độ tinh khiết của nó có thể đạt tới hơn 99,9999%.

Nguyên liệu thô cần phải trải qua nhiều quá trình tinh chế trước khi bước vào quá trình nấu chảy: đầu tiên, tẩy rửa được sử dụng để loại bỏ tạp chất kim loại, sau đó xử lý clo ở nhiệt độ cao để tinh chế thêm và cuối cùng là sàng lọc chính xác để đảm bảo kích thước hạt đồng đều. Chất lượng xử lý ở giai đoạn này ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất quang học và độ ổn định nhiệt của sản phẩm cuối cùng.

(2). Quá trình nóng chảy ở nhiệt độ cao
Nóng chảy là liên kết cốt lõi của sản xuất thủy tinh thạch anh. Hiện nay, ba công nghệ nấu chảy chủ yếu được sử dụng trong ngành:

Nấu chảy điện là quá trình sản xuất truyền thống nhất. Trong môi trường bảo vệ chân không hoặc khí trơ, cát thạch anh bị tan chảy bởi hồ quang nhiệt độ cao do điện cực than chì tạo ra. Phương pháp này có mức đầu tư thiết bị tương đối thấp và phù hợp để sản xuất các thanh thạch anh cỡ lớn, nhưng một lượng nhỏ tạp chất cacbon có thể còn sót lại trong sản phẩm.

Phương pháp tinh chế khí sử dụng ngọn lửa hydro-oxy làm nguồn nhiệt và nhiệt độ có thể đạt tới trên 2000°C. Cát thạch anh có độ tinh khiết cao được nấu chảy trong ngọn lửa hydro-oxy và có thể thu được thủy tinh thạch anh có độ tinh khiết cực cao bằng cách kiểm soát chính xác nhiệt độ ngọn lửa và thời gian nóng chảy. Phương pháp này đặc biệt thích hợp để sản xuất thanh thạch anh cấp quang học, nhưng mức tiêu thụ năng lượng cao và hiệu quả sản xuất tương đối thấp.

Nóng chảy plasma là một công nghệ cao cấp được phát triển trong những năm gần đây. Nó sử dụng ngọn đuốc plasma để tạo ra nhiệt độ cực cao (lên tới 3000°C) để làm tan chảy nguyên liệu thô ngay lập tức. Ưu điểm của phương pháp này là có thể tạo ra thủy tinh thạch anh có độ tinh khiết cực cao, gần như không chứa hydroxyl và các tạp chất khác, đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng bán dẫn và sợi quang, nhưng thiết bị phức tạp và tốn kém.

(3). Quá trình đúc và vẽ
Thủy tinh thạch anh nóng chảy cần được đúc chính xác để thu được những thanh đáp ứng yêu cầu. Có hai phương pháp đúc chính:

Phương pháp đúc khuôn bơm thạch anh nóng chảy vào một khuôn đặc biệt và thu được hình dạng mong muốn bằng cách kiểm soát chính xác tốc độ làm mát. Phương pháp này phù hợp để sản xuất các thanh thạch anh có đường kính lớn, nhưng có thể có sự tập trung ứng suất bên trong sản phẩm.

Phương pháp vẽ liên tục là quy trình sản xuất được sử dụng phổ biến nhất. Thạch anh nóng chảy chảy ra khỏi tấm rò rỉ đặc biệt và được hút với tốc độ không đổi thông qua hệ thống lực kéo được kiểm soát chính xác. Bằng cách điều chỉnh tốc độ vẽ và nhiệt độ, có thể thu được các thông số kỹ thuật khác nhau của sản phẩm có đường kính từ vài mm đến hàng trăm mm. Độ dốc nhiệt độ và tốc độ làm mát cần được kiểm soát chính xác trong quá trình kéo để đảm bảo độ chính xác về kích thước và chất lượng bên trong của thanh.

(4). Xử lý ủ chính xác
Thanh thạch anh mới hình thành phải trải qua quá trình ủ nghiêm ngặt để loại bỏ ứng suất bên trong. Quá trình ủ thường được thực hiện trong lò ủ đặc biệt, với nhiệt độ được kiểm soát trong khoảng 1100-1200oC và thời gian cách nhiệt phụ thuộc vào kích thước của thanh. Điều quan trọng là phải kiểm soát chặt chẽ tốc độ làm mát. Thông thường, phương pháp làm mát được phân đoạn. Có thể mất vài ngày từ vùng nhiệt độ cao đến vùng nhiệt độ thấp. Ủ hoàn hảo có thể cải thiện đáng kể độ ổn định nhiệt và độ bền cơ học của thanh thạch anh.

(5). Xử lý hậu kỳ và hoàn thiện
Thanh thạch anh ủ cũng cần trải qua nhiều quy trình gia công chính xác:

Gia công bao gồm mài hình trụ, mài mặt cuối, v.v. để đảm bảo độ chính xác về kích thước và độ bóng bề mặt. Đối với thanh thạch anh có yêu cầu đặc biệt, có thể cần phải xử lý phức tạp như khoan và tạo rãnh.

Xử lý bề mặt là một bước quan trọng để cải thiện hiệu suất, bao gồm các quy trình như đánh bóng bằng lửa và khắc hóa chất. Đánh bóng bằng lửa sử dụng ngọn lửa nhiệt độ cao để làm tan chảy bề mặt một cách vi mô để có được bề mặt nhẵn về mặt quang học; khắc hóa học được sử dụng để loại bỏ lớp hư hỏng khi xử lý và cải thiện độ bền.

Các phương pháp xử lý đặc biệt có thể bao gồm: chiếu xạ tia cực tím để cải thiện tính chất quang học, xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao để giảm hàm lượng hydroxyl hoặc phủ bề mặt để tăng cường các chức năng cụ thể theo yêu cầu ứng dụng.

6. Kiểm tra, kiểm soát chất lượng
Thanh thạch anh thành phẩm cần trải qua hàng loạt quy trình kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt trước khi rời khỏi nhà máy. Các hạng mục kiểm tra này bao gồm nhiều chỉ số hiệu suất chính của vật liệu, chẳng hạn như quang học, vật lý, nhiệt và hóa học. Trong bài kiểm tra hiệu suất quang học, các kỹ thuật viên sẽ sử dụng máy quang phổ chính xác để đo đặc tính truyền qua của thanh thạch anh ở các bước sóng khác nhau, đặc biệt chú ý đến hiệu suất truyền qua của nó trong dải tử ngoại và hồng ngoại.

Đồng thời, giao thoa kế laser và các thiết bị khác sẽ được sử dụng để phát hiện tính đồng nhất của chiết suất nhằm đảm bảo hiệu suất quang học của toàn bộ thanh thạch anh đáp ứng yêu cầu thiết kế. Những dữ liệu kiểm tra quang học này rất quan trọng để xác định xem liệu thanh thạch anh thích hợp cho các hệ thống quang học chính xác.

Phát hiện độ chính xác kích thước hình học là liên kết cơ bản của kiểm soát chất lượng. Các thanh tra viên sẽ sử dụng thước cặp, micromet và các dụng cụ đo khác có độ chính xác cao để đo các kích thước cơ bản của thanh thạch anh, chẳng hạn như đường kính, chiều dài và độ tròn. Đối với các ứng dụng có nhu cầu cao, máy đo ba tọa độ cũng có thể được sử dụng để phát hiện kích thước chính xác hơn nhằm đảm bảo rằng dung sai hình học của thanh thạch anh được kiểm soát trong phạm vi cho phép. Thử nghiệm này liên quan trực tiếp đến độ chính xác phù hợp của thanh thạch anh trong quá trình lắp ráp và sử dụng tiếp theo.

Kiểm tra khuyết tật bên trong chủ yếu được thực hiện bằng thiết bị kiểm tra chuyên nghiệp. Các phương pháp phổ biến bao gồm quan sát bằng kính hiển vi quang học, phát hiện khuyết tật bằng tia X và kiểm tra siêu âm. Các phương pháp phát hiện này có thể xác định chính xác các khuyết tật như bong bóng, tạp chất, vết nứt, v.v. có thể tồn tại bên trong thanh thạch anh và xác định loại sản phẩm theo kích thước, số lượng và sự phân bố của các khuyết tật. Đặc biệt đối với các thanh thạch anh loại quang học và bán dẫn, các tiêu chuẩn kiểm soát các khuyết tật bên trong nghiêm ngặt hơn và thường không yêu cầu có khuyết tật nào có thể nhìn thấy được.

Kiểm tra hiệu suất nhiệt chủ yếu bao gồm hai hạng mục quan trọng: kiểm tra hệ số giãn nở nhiệt và kiểm tra khả năng chống sốc nhiệt. Kiểm tra hệ số giãn nở nhiệt sử dụng máy phân tích cơ nhiệt để đo sự thay đổi kích thước của thanh thạch anh ở các nhiệt độ khác nhau. Thử nghiệm khả năng chống sốc nhiệt là chuyển đổi nhanh thanh thạch anh giữa môi trường nhiệt độ cao và thấp để quan sát khả năng chống nứt của nó. Những dữ liệu hiệu suất nhiệt này có giá trị tham khảo tuyệt vời để đánh giá độ tin cậy của thanh thạch anh trong môi trường thay đổi nhiệt độ.

Kiểm tra độ ổn định hóa học chủ yếu đánh giá khả năng chịu đựng của thanh thạch anh trong các môi trường hóa học khác nhau. Các phương pháp thử nghiệm phổ biến bao gồm ngâm các mẫu thanh thạch anh trong dung dịch axit và kiềm có nồng độ khác nhau, quan sát sự thay đổi bề mặt của chúng và đo sự thay đổi trọng lượng cũng như sự thay đổi độ nhám bề mặt trước và sau khi ngâm.

Trong số đó, việc kiểm tra khả năng chống axit hydrofluoric đặc biệt quan trọng, vì thủy tinh thạch anh đặc biệt dễ bị ăn mòn trong môi trường axit hydrofluoric. Thông qua các cuộc kiểm tra chất lượng toàn diện này, có thể đảm bảo rằng mỗi thanh thạch anh được vận chuyển từ nhà máy đều đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt và đáp ứng các yêu cầu đặc biệt của các tình huống ứng dụng khác nhau.

7. Lĩnh vực ứng dụng của que thủy tinh thạch anh
Trong lĩnh vực kỹ thuật quang học, thanh thủy tinh thạch anh đóng một vai trò quan trọng. Do khả năng truyền ánh sáng toàn dải hồng ngoại nhìn thấy tia cực tím tuyệt vời, nó là vật liệu lý tưởng để sản xuất các thành phần quang học có độ chính xác cao. Trong các ứng dụng công nghệ laser, thanh thạch anh thường được sử dụng làm môi trường khoang cộng hưởng và cửa sổ quang học của laser, đặc biệt là trong laser CO2 công suất cao, trong đó thanh thạch anh có thể chịu được năng lượng laser cực mạnh mà không bị hư hại.

Trong các hệ thống truyền thông sợi quang, các thanh thủy tinh thạch anh có độ tinh khiết cực cao được kéo chính xác để tạo thành các phôi sợi quang, là nguyên liệu thô cốt lõi để sản xuất sợi quang truyền thông. Trong sản xuất dụng cụ quang học, thanh thạch anh được xử lý thành nhiều thấu kính, lăng kính và cửa sổ quang học khác nhau, được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị quang học có độ chính xác cao như máy quang phổ và kính hiển vi.

Ngành công nghiệp bán dẫn đặc biệt phụ thuộc vào thanh thủy tinh thạch anh. Trong quá trình sản xuất wafer, các thanh thạch anh được chế tạo thành nhiều hình dạng khác nhau của chất mang wafer, ống khuếch tán và các thành phần buồng phản ứng. Các thành phần này cần chịu được môi trường nhiệt độ cao trong quá trình sản xuất chất bán dẫn và phải đảm bảo không có tạp chất gây ô nhiễm.

Trong công nghệ in thạch bản cực tím (EUV) tiên tiến, các thành phần quang học làm bằng thủy tinh thạch anh đã trở thành chìa khóa để đạt được độ chính xác in thạch bản ở cấp độ nano do hệ số giãn nở nhiệt cực thấp và độ đồng đều quang học tuyệt vời của chúng. Ngoài ra, que thủy tinh thạch anh cũng được sử dụng rộng rãi trong cửa sổ quan sát, đường ống phân phối khí và các bộ phận khác của thiết bị bán dẫn do tính trơ hóa học của chúng.

Ngành công nghiệp hóa chất tận dụng tối đa khả năng chống ăn mòn của que thủy tinh thạch anh . Trong các lò phản ứng hóa học trong môi trường axit mạnh, cửa sổ quan sát thạch anh có thể chịu được nhiều loại xói mòn axit mạnh khác nhau ngoại trừ axit hydrofluoric trong thời gian dài. Đường ống phân phối môi trường ăn mòn, thanh khuấy và các bộ phận khác trong sản xuất hóa chất cũng thường được làm bằng thủy tinh thạch anh.

Điều đặc biệt đáng nói là trong các thí nghiệm phản ứng hóa học ở nhiệt độ cao và áp suất cao, bình phản ứng thạch anh có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt và môi trường hóa học cùng một lúc, mang lại điều kiện thí nghiệm đáng tin cậy cho các nhà nghiên cứu. Thủy tinh thạch anh hoạt động tốt hơn nhiều so với thủy tinh thông thường và hầu hết các vật liệu kim loại trong các ứng dụng này.

Những năm gần đây, vật liệu thủy tinh thạch anh ngày càng được sử dụng nhiều trong lĩnh vực y tế và sức khỏe. Về mặt thiết bị y tế, thanh thạch anh được sử dụng để sản xuất các bộ phận truyền quang của máy nội soi, bộ phận dẫn ánh sáng của dụng cụ phẫu thuật laser, v.v. Khả năng tương thích sinh học tuyệt vời của nó đảm bảo rằng những dụng cụ này có thể được sử dụng an toàn trong điều trị cho con người.

Trong thiết bị khử trùng bằng tia cực tím, thanh thủy tinh thạch anh có độ truyền qua cao được sử dụng làm vật liệu đèn để tối đa hóa hiệu quả khử trùng. Ngoài ra, trong một số dụng cụ kiểm tra y tế chính xác, các bộ phận quang học thạch anh đảm bảo tính chính xác của kết quả kiểm tra.

Nhu cầu về que thủy tinh thạch anh trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học và thực nghiệm cũng có thế mạnh. Trong các thí nghiệm vật lý năng lượng cao, thanh thạch anh được sử dụng làm thành phần quan trọng của máy dò bức xạ Cherenkov. Trong nghiên cứu khoa học vật liệu, nồi nấu kim loại thạch anh và bình phản ứng cung cấp môi trường lý tưởng cho quá trình tổng hợp vật liệu ở nhiệt độ cao.

Trong lĩnh vực khoa học vũ trụ, khả năng chống bức xạ của thủy tinh thạch anh khiến nó trở thành vật liệu được ưa chuộng cho các hệ thống quang học của tàu vũ trụ. Những ứng dụng nghiên cứu khoa học cao cấp này thường có những yêu cầu cực kỳ cao về tính chất vật liệu và thanh thủy tinh thạch anh luôn có thể thực hiện nhiệm vụ một cách xuất sắc.