Quartz

Material
Quartz 

Single crystalline Quarz (SiO2) ist ein Kristall, der sowohl natürlich vorkommt als auch mittels Hydrothermalsynthese synthetisch hergestellt wird. Im Wellenlängenbereich zwischen 0,3 µm und 2,7 µm liegt der Transmissionsanteil über 90 %. Im Unterschied zu Quarzglas besitzt einkristalliner Quarz eine starke Doppelbrechung. Quarz liegt standardmäßig als alpha-Quarz (Tiefquarz) vor, bei einer Temperatur oberhalb von 573 °C ändert sich die Kristallstruktur in beta-Quarz (Hochquarz). Dabei handelt es sich um einen reversiblen Vorgang, der jedoch zu Rissen und Brüchen im Material führen kann.

Quarz wird hauptsächlich als Polarisator, in piezoelektrischen Bauelementen, in FIR-Optiken, als VUV-Filter sowie in Mikroskopen genutzt.

Properties
Optical properties
Transmission range in µm (minimum 10%)
0,15‐4,8
Transmission range in µm (minimum 50%)
0,15‐4,1
Refractive index @633nm
1,543 (no)

1,552 (neo)

Reflection losses in % at 1 surface
6.94 @2.9µm
Reflection losses, % for two surfaces
8,8@0,6µm
dN/dT in 1/K
5 · 10-6
Physical properties
Density in g/cm3
2,65
Melting point in °C
1710
Specific heat capacity in J/(kg · K)
710
Thermal conductivity in W/(m · K)
10,7 (parallel)

6.2 (perpendicular)

Thermal expansion in 1/K
13,2 · 10-6 (parallel)

7,9 · 10-6 (perpendicular)

Dielectric constant
4,34 (parallel)

4.27 (perpendicular)

Solubility in water in g/100g
insoluble
Mohs hardness
7
Knoop hardness in kg/mm²
710
Material type
single crystalline, synthetic
Crystal type
trigonal
Crystal structure
amorphous
Lattice constant in Å
a = 4,914

c = 12,405

Elastic coefficient in GPa
C11 = 87

C12 = 7

C33 = 106

C44 = 58

C13 = 13

C14 = -18

Young's Modulus (E) in Gpa
97,2 (parallel)

76.5 (perpendicular)

Shear Modulus (G) in GPa
31,14
Bulk Modulus (K) in GPa
98
Apparent elastic limit in MPa
55
Poisson's ratio
0,17
Spectral properties
sample thickness: 2 mm