Wat zijn de belangrijkste voordelen van kwartskroezen vergeleken met keramische of grafietkroezen?

Kwarts smeltkroes is een speciale, hittebestendige container gemaakt van zeer zuiver siliciumdioxide, dat een onvervangbare rol speelt bij het smelten bij hoge temperaturen, kristalgroei en materiaalzuivering. Als belangrijk functioneel verbruiksartikel in de moderne industrie speelt kwartskroes een sleutelrol in fotovoltaïsche, halfgeleider-, optisch glas en andere industrieën met zijn unieke fysische en chemische eigenschappen.

1. Basiskenmerken van kwartskroes

Materiaaleigenschappen
De kerngrondstof van de kwartskroes is zeer zuiver siliciumdioxide. De zuiverheid ervan is een belangrijke indicator voor het meten van de kwaliteit en prestaties van een kwartskroes en heeft een beslissende invloed op de stabiliteit, chemische inertheid en levensduur van de smeltkroes in een omgeving met hoge temperaturen.

Op gewone industriële gebieden, zoals de glasproductie, het bakken van keramiek en andere industrieën, zijn de zuiverheidseisen voor kwartskroezen relatief ruim, maar meestal moeten ze meer dan 99,9% bereiken. Kwartskroezen met dit zuiverheidsniveau kunnen voldoen aan de basisvereisten voor hogetemperatuurcontainers in algemene industriële productieprocessen, zoals het weerstaan ​​van een bepaalde hoge temperatuur en het weerstaan ​​van de erosie van gewone chemicaliën.

In deze toepassingsscenario's worden kwartskroezen voornamelijk gebruikt voor het bewaren van gesmolten glasgrondstoffen, keramische slurries en andere materialen. Hun zuiverheid kan ervoor zorgen dat er bij relatief lage temperaturen en korte verwarmingstijden geen significante nadelige effecten op de productkwaliteit zullen zijn als gevolg van de aanwezigheid van onzuiverheden.

Op high-end technologiegebieden zoals halfgeleiders en fotovoltaïsche zonne-energie hebben de zuiverheidseisen voor kwartskroezen echter een bijna veeleisend niveau bereikt. De zuiverheid van silica in kwartskroezen met ultrahoge zuiverheid is extreem hoog en het gehalte aan onzuiverheden moet strikt worden gecontroleerd op ppm-niveau (parts per million). Dit komt omdat in de halfgeleider- en fotovoltaïsche industrie de verwerkte materialen extreem gevoelig zijn voor onzuiverheden. Zelfs sporen van onzuiverheden kunnen ernstige problemen veroorzaken, zoals kristaldefecten en verslechtering van de elektrische prestaties, waardoor de prestaties en de opbrengst van het eindproduct worden beïnvloed.

Tijdens de groei van monokristallijn silicium wordt de kwartskroes bijvoorbeeld gebruikt als houder voor siliciummaterialen. Onzuiverheden daarin kunnen in het siliciumkristal diffunderen, waardoor de zuiverheid en elektrische eigenschappen van het siliciumkristal worden aangetast en daarmee de conversie-efficiëntie van zonnecellen en de prestaties van halfgeleiderapparaten worden beïnvloed. Om aan de behoeften van deze hoogwaardige industrieën te voldoen, worden kwartskroezen met ultrahoge zuiverheid daarom strikt gecontroleerd op het gebied van de selectie van grondstoffen, controle van het productieproces en kwaliteitsinspectie om ervoor te zorgen dat hun zuiverheid extreem hoge normen bereikt.

Fysieke vorm
Kwarts smeltkroess zijn transparant of doorschijnend van uiterlijk, en deze unieke optische eigenschap hangt nauw samen met de interne microstructuur. Hoogzuivere kwartskroezen hebben meestal een hoge transparantie omdat ze zeer weinig interne onzuiverheden en een relatief volledige kristalstructuur hebben, en het licht minder wordt verstrooid en geabsorbeerd wanneer het zich binnenin voortplant.

Deze hoogtransparante kwartskroes ziet er niet alleen mooi uit, maar kan ook een duidelijk gezichtsveld bieden bij sommige experimenten en producties waarbij observatie van de toestand van gesmolten materialen of reactieprocessen vereist is, wat handig is voor operators om in realtime te monitoren.

Als de kwartskroes daarentegen sporenbellen of andere onzuiverheden bevat, zal het licht tijdens de voortplanting meer verstrooiende grensvlakken tegenkomen, waardoor het licht zich verstrooit en reflecteert, waardoor de smeltkroes doorschijnend of ondoorzichtig wordt. De aanwezigheid van bellen beïnvloedt niet alleen de transparantie van de kroes, maar kan ook een nadelig effect hebben op de sterkte en stabiliteit van de kroes bij hoge temperaturen. Tijdens verwarming op hoge temperatuur kunnen bellen bijvoorbeeld uitzetten of barsten, waardoor scheuren of schade aan het oppervlak van de smeltkroes ontstaan, waardoor de levensduur en veiligheid ervan worden aangetast.

Oppervlaktebehandeling
Moderne kwartskroezen worden vaak behandeld met speciale coatings op de binnenwand. Het meest voorkomende coatingmateriaal is siliciumnitride, dat effectief kan voorkomen dat het gesmolten materiaal zich aan de binnenwand van de smeltkroes hecht, en ook de levensduur van de smeltkroes tot op zekere hoogte kan verlengen. De uniformiteit en hechting van de coating zijn belangrijke indicatoren voor de kwaliteit van de smeltkroes.

2. Prestatievoordelen van kwartskroezen

Uitstekende hittebestendigheid
Kwarts smeltkroess presteren uitstekend in werkomgevingen met hoge temperaturen. De unieke moleculaire structuur van siliciumdioxide geeft het een uitstekende stabiliteit bij hoge temperaturen en kan de structurele integriteit behouden onder voortdurend hoge temperaturen. Deze hittebestendigheid is te danken aan de speciale silicium-zuurstofbindingsmodus van kwartsmaterialen, die een hoge bindingsenergie en een stabiele structuur heeft.

In praktische toepassingen zijn kwartskroezen bestand tegen de hoge temperatuur die nodig is voor het smelten van metalen of kristalgroei gedurende lange tijd zonder verzachting en vervorming, wat aanzienlijk beter is dan gewone keramische producten. Het is vermeldenswaard dat de hoge temperatuurstabiliteit van een kwartskroes niet alleen wordt weerspiegeld in de statische temperatuurbestendigheid, maar ook in het dynamische temperatuurveranderingsproces. Het kan goede mechanische eigenschappen behouden, wat voor veel andere materialen moeilijk te bereiken is.

Uitstekende chemische stabiliteit
De chemische inertie van kwartskroezen is buitengewoon uitstekend. In gewone smeltomgevingen vertoont het een uitstekende corrosieweerstand tegen de meeste chemicaliën. Vooral in zure media, kwartskroezen reageren nauwelijks met gewone anorganische zuren, wat de zuiverheid van het smeltproces garandeert. Uiteraard moet erop worden gewezen dat kwartsmaterialen gevoeliger zijn voor enkele sterke zuren, zoals fluorwaterstofzuur en heet fosforzuur, en ook gemakkelijk corroderen in sterk alkalische omgevingen.

Deze selectieve chemische stabiliteit maakt kwartskroezen tot een onvervangbare keuze op gebieden zoals halfgeleiders en fotovoltaïsche energie die een extreem hoge zuiverheid vereisen. Bij feitelijk gebruik zorgt deze chemische inertheid niet alleen voor processtabiliteit, maar wordt ook het risico op smeltverontreiniging vermeden.

Goede thermische eigenschappen
De thermische fysieke eigenschappen van kwartsmaterialen zijn vrij uniek. De thermische uitzettingscoëfficiënt is extreem laag, wat betekent dat de grootte van de kwartskroes zeer weinig verandert tijdens het temperatuurstijging- en -dalingsproces. Deze eigenschap brengt twee belangrijke voordelen met zich mee: ten eerste kan het een goede maatstabiliteit behouden tijdens temperatuurwisselingen; ten tweede vermindert het het risico op structurele schade veroorzaakt door thermische spanning.

Hoewel kwartskroezen een zeker vermogen hebben om thermische schokken te weerstaan, moeten gebruikers er nog steeds voorzichtig mee zijn om drastische temperatuurveranderingen te vermijden, omdat snelle thermische schokken nog steeds microscheuren kunnen veroorzaken. Bij feitelijk gebruik wordt aanbevolen om een ​​geleidelijk verwarmings- en afkoelingsprogramma toe te passen, dat de thermische prestatievoordelen van kwartskroezen kan maximaliseren en hun levensduur kan verlengen.

Zuiverheidsgarantie
Hoge zuiverheid is een van de meest trotse kenmerken van kwartskroezen. Kwartskroezen die zijn vervaardigd met behulp van geavanceerde zuiveringsprocessen kunnen extreem lage onzuiverheidsniveaus hebben. Dit zuiverheidsvoordeel is belangrijk voor processen zoals de groei van halfgeleider-monokristallen die een extreem hoge materiaalzuiverheid vereisen.

De zuiverheidsgarantie van kwartskroezen komt voornamelijk tot uiting in drie aspecten: ten eerste worden de grondstoffen strikt gescreend en gezuiverd; ten tweede wordt het productieproces uitgevoerd in een schone omgeving; en ten slotte ondergaat het eindproduct meerdere zuiverheidstests. Deze uitgebreide kwaliteitscontrole zorgt ervoor dat de kwartskroes tijdens gebruik geen bron van verontreiniging wordt.

Ook de zuiverheidseisen voor verschillende toepassingsgebieden variëren. Hoogwaardige halfgeleidertoepassingen vereisen doorgaans kwartskroezen met de hoogste zuiverheid, terwijl sommige industriële toepassingen de normen op passende wijze kunnen versoepelen.

3. Overzicht van het productieproces

De vervaardiging van kwartskroezen is een nauwkeurig en complex proces waarbij meerdere belangrijke processchakels betrokken zijn. De eerste is de fase van voorbereiding van de grondstoffen. De productie van hoogwaardige kwartskroezen moet beginnen met een strenge screening van grondstoffen. Hoogwaardig kwartserts moet meerdere fysieke screeningprocessen ondergaan, zoals classificatie van de deeltjesgrootte, magnetische scheiding en ijzerverwijdering, en flotatiezuivering.

Vervolgens wordt een diepgaande chemische zuiveringsbehandeling uitgevoerd, inclusief zuur wasproces, chlorering op hoge temperatuur en ultrapuur waterreiniging, om ervoor te zorgen dat de zuiverheid van de grondstoffen meer dan 99,99% bereikt. De gezuiverde grondstoffen moeten meerdere kwaliteitscontroleprocedures doorstaan, zoals ICP-MS-detectie, laserdeeltjesgrootte-analyse en testen van het vochtgehalte om de basis te leggen voor daaropvolgende verwerking.

Smeltgieten is de belangrijkste schakel in het productieproces. Momenteel zijn de twee belangrijkste procesroutes de boogmethode en de smeltmethode. De productie van de boogmethode wordt uitgevoerd in een hoogvacuümomgeving, met behulp van een zeer zuiver grafietelektrodesysteem, en het kwartszand wordt gesmolten door de boogenergie nauwkeurig te regelen, en vervolgens wordt het computergestuurde centrifugaalsysteem gebruikt om uniform gieten te bereiken.

Dit proces vereist realtime monitoring van de temperatuurveldverdeling om de stabiliteit van de gesmolten toestand te garanderen. De smeltmethode maakt gebruik van een speciale oven met zonecontrole in meerdere temperaturen, smelt onder een beschermende atmosfeer, maakt gebruik van een zeer nauwkeurige grafietmal en elimineert uiteindelijk interne spanning door middel van een gradiëntkoeling-gloeiproces. De twee processen hebben hun eigen voordelen en zijn geschikt voor de productie van smeltkroezen met verschillende specificaties en toepassingen.

De gevormde kroes moet een reeks precisiebewerkings- en oppervlaktebehandelingsprocessen ondergaan. De bewerking omvat CNC-precisietrimmen, polijsten van het binnenoppervlak en randbehandeling om maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit te garanderen. Oppervlaktecoatingtechnologie is bijzonder kritisch, en geavanceerde processen zoals plasmaspuiten of CVD chemische dampafzetting worden gebruikt om een ​​uniforme en dichte beschermende laag van siliciumnitride op de binnenwand van de smeltkroes te vormen.

Speciale processen zoals ultrasoon reinigen, oppervlakteactiveringsbehandeling en antistatische behandeling zijn vereist om de productprestaties verder te verbeteren. Deze fijne verwerkingsstappen houden rechtstreeks verband met de levensduur en processtabiliteit van de smeltkroes.

Om de productkwaliteit te garanderen, is een compleet kwaliteitscontrolesysteem opgezet. Afmetingsdetectie maakt gebruik van technologieën zoals driedimensionale laserscanning, zeer nauwkeurige rondheidstesten en ultrasone diktemeting om digitale controle op volledige grootte te bereiken.

Prestatietests omvatten vervormingstests bij hoge temperaturen, thermische schoktests en zuiverheidsanalyses om feitelijke gebruiksomstandigheden te simuleren en de betrouwbaarheid van het product te verifiëren. De niet-destructieve testlink maakt gebruik van technologieën zoals röntgenfoutdetectie, ultrasoon testen en optische automatische sortering om ervoor te zorgen dat het product geen interne defecten vertoont. Elke testlink heeft strikte kwaliteitsnormen en niet-gekwalificeerde producten worden onmiddellijk geïsoleerd en verwerkt.

4. Belangrijkste toepassingsgebieden

Toepassing in de fotovoltaïsche industrie:
In de fotovoltaïsche industrieketen spelen kwartskroezen een sleutelrol, vooral bij de groei van monokristallijn silicium. Wanneer de Czochralski-methode wordt gebruikt om monokristallijn silicium te produceren, moet de kwartskroes, als gesmolten siliciumcontainer, bestand zijn tegen een omgeving met hoge temperaturen van meer dan 1600°C. Het bijzondere van kwartskroezen van fotovoltaïsche kwaliteit is dat: ten eerste de binnenwand meestal moet worden bekleed met een coating van siliciumnitride, die kan voorkomen dat de siliciumsmelt aan de kroeswand blijft kleven en de penetratie van het zuurstofgehalte effectief kan controleren; ten tweede moet de smeltkroes, vanwege de extreme zuiverheidseisen van de groei van monokristallijn silicium, gemaakt zijn van kwartszand met ultrahoge zuiverheid en moet het gehalte aan metaalverontreinigingen op ppb-niveau worden gecontroleerd.

Het is vermeldenswaard dat onder continue werkomstandigheden bij hoge temperaturen de kwartskroes geleidelijk zal kristalliseren en een kwartsfase zal vormen, wat de mechanische sterkte van de smeltkroes aanzienlijk zal verminderen. Daarom worden fotovoltaïsche smeltkroezen meestal ontworpen als wegwerpproducten, en moet voor elke oven met monokristallijne siliciumgroei een nieuwe smeltkroes worden vervangen.

Toepassingen voor halfgeleiderproductie:
De halfgeleiderindustrie heeft strengere technische eisen gesteld aan kwartskroezen. Bij het bereidingsproces van eenkristallen van silicium voor geïntegreerde schakelingen moeten kwartskroezen niet alleen een extreem hoge zuiverheid garanderen, maar ook een uitstekende thermische stabiliteit en maatnauwkeurigheid hebben.

De bijzondere kenmerken van smeltkroezen van halfgeleiderkwaliteit zijn: ten eerste moet de voorbereiding door middel van de boogmethode worden uitgevoerd onder de bescherming van argon met ultrahoge zuiverheid om elke mogelijke verontreiniging te voorkomen; ten tweede is het behandelingsproces van het binnenoppervlak geavanceerder en moet de laagdikte worden gecontroleerd op micronniveau; ten derde worden er strenge eisen gesteld aan de thermische geschiedenis van de smeltkroes en moet ervoor worden gezorgd dat er bij hoge temperaturen geen vluchtige stoffen vrijkomen.

Met de voortdurende verkleining van de omvang van halfgeleiderapparaten blijven de kwaliteitseisen voor kwartskroezen toenemen, vooral wat betreft het verminderen van microdefecten en het beheersen van het zuurstofgehalte. Er zijn nieuwe uitdagingen ontstaan.

Toepassing van speciale materiaalvoorbereiding:
Op het gebied van speciale materialen, kwartskroezen unieke toepassingswaarde tonen. Bij het smelten van edele metalen, zoals de zuivering van metalen uit de platinagroep, kan de chemische inertheid van kwartskroezen ervoor zorgen dat de metalen niet verontreinigd raken; bij de vervaardiging van speciaal glas, zoals optisch glas en laserglas, zorgt de hoge zuiverheid van kwartskroezen voor de lichtdoorlatendheid van glas; tijdens het groeiproces van laserkristallen, zoals YAG, saffier en andere kristallen, kunnen kwartskroezen een stabiele smeltomgeving bieden.

De speciale vereisten van deze toepassingen voor smeltkroezen omvatten: het ontwerpen van specifieke geometrische vormen voor verschillende smelteigenschappen; het ontwikkelen van speciale coatings om de interface-eigenschappen te verbeteren; en het optimaliseren van de thermische veldverdeling volgens procesvereisten. Bij sommige speciale gelegenheden zijn ook transparante kwartskroezen nodig om het smeltproces te observeren.

Toepassing van wetenschappelijke onderzoeksexperimenten:
Op het gebied van materiaalwetenschappelijk onderzoek zijn kwartskroezen onmisbare experimentele hulpmiddelen. De kenmerken van laboratoriumkroezen zijn: verschillende specificaties, variërend van enkele milliliters tot enkele liters; fraai design, sommige voorzien van speciale structuurdeksels en ventilatieopeningen; strenge zuiverheidseisen, vooral bij gebruik voor de synthese van nanomaterialen.

De bijzondere waarde van smeltkroezen van wetenschappelijk onderzoek ligt in: ten eerste kunnen ze voldoen aan de speciale milieueisen bij het onderzoek en de ontwikkeling van nieuwe materialen, zoals ultrahoog vacuüm of speciale atmosfeer; ten tweede zijn ze bestand tegen extreme experimentele omstandigheden, zoals snelle temperatuurstijging en -daling of een sterk corrosieve omgeving; ten derde integreren sommige onderzoekskroezen ook speciale functies zoals temperatuurmeting en -observatie.

Met de ontwikkeling van de materiaalkunde ontwikkelen kwartskroezen voor wetenschappelijk onderzoek zich in de richting van functionaliteit en intelligentie, zoals de ontwikkeling van samengestelde smeltkroezen met katalytische functies, of slimme smeltkroezen met geïntegreerde sensoren.

Toepassingen in opkomende gebieden:
Naast traditionele toepassingen bieden kwartskroezen ook brede perspectieven op het gebied van opkomende technologieën. Bij de bereiding van halfgeleidermaterialen van de derde generatie moeten kwartskroezen zich aanpassen aan hogere groeitemperaturen; bij het sinterproces van positieve elektrodematerialen uit lithium-ionbatterijen kan de stabiliteit van kwartskroezen de materiaaleigenschappen verbeteren; Bij het onderzoek en de ontwikkeling van nieuwe fotovoltaïsche perovskietmaterialen bieden kwartskroezen een ideale reactieomgeving.

Deze opkomende toepassingen hebben nieuwe eisen gesteld aan kwartskroezen, waaronder de ontwikkeling van producten met hogere temperatuurgraden, de verbetering van de stabiliteit in specifieke chemische omgevingen en het ontwerp van complexere structurele vormen. In de toekomst, met de doorbraak van nieuwe materiaaltechnologie, zal het toepassingsbereik van kwartskroezen verder worden uitgebreid.

5. Het verschil tussen kwartskroes en keramische of grafietkroes
Voordeel chemische stabiliteit:
De chemische inertie van kwarts smeltkroes is uitstekend, wat voornamelijk te danken is aan de stabiele SiO2-tetraëdrische kristalstructuur. In een smeltomgeving met hoge temperaturen reageert kwartsmateriaal nauwelijks met de meeste metaalsmelten, inclusief actieve metalen zoals silicium en aluminium. Deze eigenschap is vooral belangrijk bij de productie van halfgeleiders, omdat zelfs verontreiniging door onzuiverheden op het niveau van een deel per miljard kan leiden tot een aanzienlijke afname van de chipprestaties.

Ter vergelijking: keramische smeltkroezen van aluminiumoxide reageren met bepaalde overgangsmetalen bij hoge temperaturen, terwijl grafietkroezen onvermijdelijk koolstofverontreinigingen in de smelt introduceren. Het is vermeldenswaard dat kwartskroezen bijzonder resistent zijn tegen anorganische zuren en bestand zijn tegen corrosie door de meeste sterke zuren, behalve fluorwaterstofzuur en heet fosforzuur. In een sterk alkalische omgeving, vooral bij hoge temperaturen, zal kwarts echter geleidelijk worden geërodeerd, wat speciale aandacht vereist bij het gebruik ervan.

Aanpassingsvermogen aan omgevingen met hoge temperaturen:
De stabiliteit van kwartskroezen in oxiderende atmosferen bij hoge temperaturen is het belangrijke voordeel ervan. In een luchtomgeving kan het lange tijd stabiel werken bij een temperatuur dichtbij het verwekingspunt, terwijl de grafietsmeltkroes onder deze omstandigheden snel zal oxideren en verliezen. Experimentele gegevens tonen aan dat onder dezelfde omstandigheden de levensduur van de kwartskroes 5-10 maal die van de grafietkroes kan bereiken.

Hoewel sommige speciale keramieksoorten, zoals zirkoniumoxide, ook bestand zijn tegen hoge temperaturen, hebben ze vaak faseveranderingsproblemen, wat resulteert in een verminderde thermische stabiliteit. De kwartskroes kan niet alleen bij hoge temperaturen een stabiele vorm behouden, maar ook de mechanische sterkte neemt langzaam af, wat hem bijzonder geschikt maakt voor langdurige processen bij hoge temperaturen. In een vacuümomgeving zijn de prestaties van de kwartskroes zelfs nog beter en wordt er vrijwel geen vluchtige vervuiling geproduceerd.

Thermische prestatiekenmerken:
De thermische fysische eigenschappen van kwartsmaterialen zijn uniek. De thermische uitzettingscoëfficiënt bedraagt ​​slechts ongeveer 1/10 van die van gewone keramiek, waardoor er vrijwel niet voor de hand liggende maatveranderingen optreden als de temperatuur verandert. Deze eigenschap brengt twee belangrijke voordelen met zich mee: ten eerste, tijdens de temperatuurcyclus, de kwarts smeltkroes het is niet eenvoudig om thermische spanningsscheuren te veroorzaken; ten tweede is de thermische afstemming met de ondersteunende apparatuur beter. Toch is het nog steeds noodzakelijk om snelle temperatuurveranderingen van meer dan 300℃/min te vermijden om schade door thermische schokken te voorkomen.

Daarentegen is gewone keramiek gevoeliger voor microscheuren tijdens thermische cycli vanwege hun hogere thermische uitzettingscoëfficiënten. Hoewel grafietmaterialen een goede thermische geleidbaarheid hebben, leiden hun anisotrope thermische uitzettingseigenschappen vaak tot structurele vervorming, wat de nauwkeurigheid van het gebruik beïnvloedt.

Zuiverheidsgarantie:
Op het gebied van toepassingen met ultrahoge zuiverheid is het zuiverheidsvoordeel van kwartskroezen is onvervangbaar. Het totale onzuiverheidsgehalte van hoogzuiver kwartszand, bereid door moderne zuiveringsprocessen, kan onder de 1 ppm worden gehouden. Dit zuiverheidsniveau is van cruciaal belang voor de groei van monokristallijne halfgeleiders, aangezien eventuele vreemde onzuiverheden een bron van kristaldefecten kunnen worden.

Daarentegen is het bij keramische smeltkroezen met de hoogste zuiverheid moeilijk om de migratie van sporen van onzuiverheidselementen te vermijden, terwijl bij grafietkroezen altijd het risico van koolstofverontreiniging bestaat. Bij de daadwerkelijke productie moeten kwartskroezen van halfgeleiderkwaliteit ook speciale oppervlaktebehandelingen ondergaan, zoals verbrandings- en ontgassingprocessen bij hoge temperaturen, om het risico op oppervlakteverontreiniging verder te verminderen. Deze strikte zuiverheidscontrole vormt de basis voor het garanderen van de prestaties van het apparaat.

Optische eigenschappen:
De optische eigenschappen van transparante kwartskroezen zorgen voor unieke toepassingsvoordelen. In de ultraviolette tot nabij-infrarode band bedraagt ​​de transmissie van hoogzuiver kwarts meer dan 90%, waardoor de operator direct de realtime status van het smeltproces kan observeren. Deze visualisatiefunctie is uiterst belangrijk voor procesontwikkeling en procescontrole. Bij de groei van monokristallijn silicium kan de morfologie van het vast-vloeistofgrensvlak bijvoorbeeld intuïtief worden waargenomen.

Keramische en grafietkroezen zijn daarentegen volledig ondoorzichtig en kunnen alleen op indirecte wijze worden gecontroleerd. Moderne geavanceerde productie heeft ook kwartskroezen met observatievensters ontwikkeld om aan de observatiebehoeften van speciale processen te voldoen. Het is vermeldenswaard dat transparant kwarts bij hoge temperaturen geleidelijk aan transparantie verliest, wat wordt veroorzaakt door kristallisatie, maar dit heeft meestal geen invloed op de basisfuncties ervan.

Oppervlakte-eigenschappen:
De speciaal behandelde kwarts smeltkroes oppervlak heeft uitstekende prestaties. Door technologieën zoals plasma-versterkte chemische dampafzetting kan een siliciumnitridecoating op nanoschaal worden gevormd op het binnenoppervlak van de smeltkroes. Deze coating kan niet alleen de hechting van de smelt effectief voorkomen, maar ook het oplossen van kwarts in de smelt tegengaan.

Uit experimenten blijkt dat de geoptimaliseerde coating de levensduur van de smeltkroes met meer dan 30% kan verlengen. Daarentegen is de oppervlaktemodificatie van keramische smeltkroezen moeilijker, terwijl grafietkroezen een complexe anti-oxidatiebehandeling vereisen. Moderne oppervlaktetechnologie heeft ook een gradiëntovergangslaagtechnologie ontwikkeld, die de hechtsterkte tussen de coating en het substraat aanzienlijk verbetert, waardoor de prestaties verder worden verbeterd. Deze oppervlaktebehandelingstechnologieën zijn de belangrijkste garantie voor een stabiele werking van de kwartskroes onder zware omstandigheden.