Оптический флюорит - [32]

ФК-И — кристаллы, прозрачные в ИК-области спектра; могут быть непрозрачными в других областях.

Кристаллы наиболее высокой марки ФК-У должны иметь показатель поглощения (α_λ, см^-1) для λ = 0,140 мкм не более 1,0; для λ = 0,155 мкм — 0,60; λ = 0,205 мкм — 0,10; λ = 0,306 мкм — 0,10.

Кристаллы высокого качества характеризуются примерно следующими коэффициентами пропускания (τ_λ, %) для пластинки толщиной 10 мм:

λ, мкм	τλ, %	λ, мкм	τλ, %
0,140	30—40	0,400	94
0,155	60—70	7,500	94
0,205	85—90	9,300	50—55
0,306	90—94

Компания «Харшау» (США) наряду с кристаллами обычного качества, с полосой поглощения в области 0,3 мкм, поставляет и специальные для ультрафиолетовой оптики, прозрачные во всем спектральном диапазоне.

Показатели преломления монокристаллов фтористого кальция для различных длин волн:

n_D = 1,43379 ± 2∙10^-5; n_F = 1,43699 ± 2∙10^-5;

n_C = 1,43245 ± 2∙10^-5; n_e = 1,43493 ± 2∙10^-5.

Для искусственных кристаллов в отличие от природных характерна высокая степень стабильности всех показателей качества.

Для флюорита, как известно, характерна интенсивная люминесценция, которая во многих случаях играет отрицательную роль.

Многим предприятиям удается получение нелюминесцирующих или слабо люминесцирующих кристаллов (их доля в общем объеме продукции 70 и 30% соответственно). Слабо люминесцирующие кристаллы имеют максимум люминесценции в волновых интервалах 430 и 530—550 нм при возбуждении λ = 257 и 366 нм. Для других потребителей, наоборот, требуются кристаллы с определенным типом люминесценции. Они могут быть получены введением соответствующих легирующих добавок.

Применение кристаллов в лазерной технике предъявляет к ним требования высокой лучевой прочности, которая обеспечивается в хороших сортах в пределах 5—7∙10¹¹ Вт/см² (под действием излучения оптического квантового генератора длиной волны 1,06 мкм, с длительностью импульса 50 нс, диаметром облучаемой зоны около 20 мкм).

Рядом фирм освоен выпуск радиационно устойчивых кристаллов, не окрашивающихся в радиационных полях даже высокой интенсивности. Изделия из этих кристаллов могут работать в экстремальных условиях, особенно широко они используются в космической технике.

Современная индустрия искусственных кристаллов может удовлетворить все требования оптической промышленности по качеству флюоритовых монокристаллов, их величине и объему поставок.

Кристаллы с заданными свойствами

Современной технике нужны кристаллы оптического флюорита не только с высокой степенью прозрачности, но и с определенными другими оптическими свойствами, иногда очень строго нормируемыми. Требования обеспечить у выращиваемых кристаллов конкретные показатели или специфические свойства в последнее время становятся очень жесткими. Это связано в первую очередь с развитием оптической техники.

В новых приборах «рабочими» становятся зачастую такие свойства кристаллов флюорита, которые раньше не привлекали внимания, не контролировались и не нормировались. Так, в космическом приборостроении оптические детали из флюорита должны быть радиационно устойчивыми. Лазерная техника на одно из первых мест выдвигает требование высокой лучевой прочности и однородности кристаллов, отсутствия разориентированных блоков. Приборы для люминесцентного анализа должны включать детали только из нелюминесцирующего флюорита, в поляризационной оптике не допускается двойное лучепреломление. Для ряда технических устройств требуется крупногабаритная оптика — детали размером в несколько десятков дециметров.

Свойства и качество искусственных кристаллов определяются двумя главными факторами: а) составом и свойствами исходного сырья и б) особенностями ростового процесса. Оперируя этими двумя факторами, очевидно, и можно управлять свойствами кристаллов.

Влияние исходного сырья на качество кристаллов флюорита

Зависимость качества искусственных кристаллов флюорита от исходного сырья была замечена еще при первых удачных кристаллизационных экспериментах. Об этом писали и создатели промышленной технологии Д. Стокбаргер [Stockbarger, 1949] и И. В. Степанов [Степанов, Феофилов, 1957].

О проблеме использования синтетического фтористого кальция мы подробно говорили выше, поэтому здесь остановимся только на главном исходном сырье — природном флюорите.

Одно из первых специальных исследований, проведенных с целью разработки критериев отбора природного флюорита для получения искусственных оптических кристаллов, было проведено Г. Б. Бокием и О. Г. Козловой [1957]. Они опробовали флюорит ряда месторождений Восточного Забайкалья, Средней Азии, Казахстана, провели ряд опытных выращиваний и пришли к выводу, что хорошие кристаллы могут быть получены только из определенных разностей флюорита далеко не всех месторождений. Авторы совершенно правильно определили причину низкого пропускания и появления многочисленных полос поглощения в высоком содержании редких земель, подчеркивая в то же время, что незначительная примесь редкоземельных элементов не снижает пропускания и даже оказывается полезной, снижая фотохимическую чувствительность кристаллов.

Г. Б. Бокий и О. Г. Козлова предложили использовать в качестве критерия отбора флюорита для кристаллосинтеза характер спайности, но он не привился на практике, оказавшись неоднозначным.