Qu’est-ce que le quartz ?

Le quartz est une espèce minérale du groupe des silicates (sous-groupe des tectosilicates), qui est composé de dioxyde de silicium (ou silice) avec des traces de différents éléments, tels que Al, Li, B, Fe, Mg, Ca, Ti, Rb, Na, OH.

Le quartz se présente sous la forme de grands cristaux incolores ou bien de cristaux microscopiques d’aspect translucide. C’est le minéral le plus commun, constituant en masse 12% de la lithosphère. C’est un composant important du granite, dont il remplit les espaces résiduels, mais également des roches métamorphiques granitiques et sédimentaires, dont le sable et le grès.

Composants optiques en quartz

Le quartz est ainsi un minéral utilisé très souvent dans les composants optiques. La silice fondue (ou quartz Q2) est un matériau dur, transparent dans le visible, l’ultraviolet et l’infrarouge. Elle est utilisée dans de très nombreuses applications en raison de son homogénéité, meilleure que celle du verre BSC.

Le verre de quartz est produit en faisant fondre des cristaux de quartz de grande pureté à des températures avoisinant les 2000°C. Ceci est possible grâce à des fourneaux chauffés électriquement ou par un mélange combustible de gaz et d’oxygène.

Le verre de quartz peut également se produire naturellement sous la forme d’une roche métamorphique, appelée quarzite. Elle est créée lors d’une fusion des cristaux de quartz, qui est provoquée par une augmentation de pression et de température.

Propriétés des composants optiques en quartz

Le verre de quartz se distingue par sa pureté, qui lui confère des propriétés physiques supérieures à celles d’autres verres. Ce composant optique offre une grande résistance aux hautes températures et aux chocs thermiques. Du à sa grande homogénéité, il permet une transmission de la lumière visible, l’infrarouge et l’ultraviolet. Il est également diélectrique et très résistant aux attaques chimiques et rayonnements ionisants.

Le verre de quartz présente un coefficient d’absorption dans l’UV très réduit, ce qui permet de faire des irradiations UV d’échantillons maintenus à 77 K dans un dewar de quartz emplis d’azote liquide.

C’est un verre particulièrement long, aspect lequel reflète sa température de transition vitreuse égale à 1200°C. Ce phénomène fait que sa viscosité chute lentement avec la température en comparaison de tous les verres connus.

Utilisation de composants optiques en quartz

La combinaison des différentes propriétés listées plus haut rend les verres de quartz et de silice très utiles dans de nombreux domaines comme :

• l’industrie chimique
• la verrerie de laboratoire
• la production de lampes halogènes et UV : tubes de quartz
• les isolateurs électriques
• l’industrie de semi-conducteurs : masques de photolithographie
• certains verres à vin : propriétés fins et solides 
• les systèmes optiques : prismes, miroirs, lentilles, instruments
• les fibres optiques
• l’aérospatiale : rétroréflecteurs lunaires, satellites géodésiques (LAGEOS)

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