Современные автоклавы представляют собой гигантские цилиндрические сосуды объемом 12 000 л. В них можно работать при температуре 773 кельвина и давлении до 280 мегапаскалей. Вес полученных высококачественных кристаллов кварца измеряется десятками килограммов. Успешно работают в институте М. И. Голиков, Л. А. Гордиенко, В. Е. Хаджи, Л. И. Цинобер. В 1965 году они стали лауреатами Ленинской премии.
В 70-х годах во ВНИИСИМСе интенсивно развивались исследования по получению окрашенных кристаллов кварца. Выращены аметист, дымчатый кварц, морион, цитрин. Эти кристаллы не уступают по качеству и устойчивости окраски лучшим природным образцам. Кроме того, получены окрашенные разновидности, не имеющие природных аналогов. В минералогическом музее ВНИИСИМСа экспонируются зеленые, медово-желтые, коричневые, голубые кристаллы. А рядом лежит большая золотая медаль Лейпцигской ярмарки 1972 года — знак международного признания работы советских ученых. В ноябре 1979 года газеты сообщили о новых лауреатах Государственной премии СССР. Среди них были и ученые ВНИИСИМСа: В. Е. Хаджи, Л. И. Цинобер, Ю. А. Белякова, М. И. Самойлович и другие. Премия присуждена за разработку и промышленное освоение методов синтеза и облагораживания камнесамоцветного сырья.
Ныне во ВНИИСИМСе могут вырастить оптический кварц практически любых размеров, необходимых для техники. По своим физическим параметрам он не уступает лучшим природным образцам, а по прозрачности в ультрафиолетовой области даже превосходит их. Искусственный оптический кварц применяется в серийных и уникальных приборах, в которых природный кварц не может быть использован. Природное сырье менее прозрачно и неустойчиво к радиационному воздействию.
Синтетический аметист, впервые полученный во ВНИИСИМСе, не отличим от природных кристаллов. Более того, ограненные из искусственного аметиста вставки не обесцвечиваются при нагревании и длительном воздействии интенсивного ультрафиолетового излучения (как известно, природный аметист при длительном хранении выцветает). Синтетические аметисты и цитрины ВНИИСИМСа поставляются во многие страны мира и, по отзывам специалистов, не имеют конкурентов.
Ура группе Багдасарова! Для кристаллизации ИАГ методом зонной плавки требовалось оригинальное аппаратурное оформление. В нашей стране за это дело взялась группа ученых Института кристаллографии АН СССР под руководством X. С. Багдасарова. Как они рассуждали? ИАГ плавится при температуре 2203 кельвина. Следовательно, нагреватель должен выдерживать еще более высокие температуры. Для этой цели подходит спираль, согнутая из вольфрама. Чтобы раскаленный нагреватель не излучал даром тепло во все стороны, следует окружить его экранами из вольфрама и молибдена. Совокупность экранов, напоминающих срубленную избушку, назвали уютным словом «домик».
Да, но при высоких температурах вольфрам и молибден на воздухе горят словно сырые дрова — испуская белый густой дым. Следовательно, «домик» надо заключить в колпак, из-под которого система насосов откачает воздух до состояния космического вакуума. Можно также под колпак напустить какой-нибудь инертный газ (азот, аргон, водород), который не поддерживает горения. Между прочим, в электрических лампочках спираль тоже вольфрамовая. Поэтому из них откачивают воздух или наполняют их инертным газом.
С зоной нагрева все в порядке, можно подумать о тигле. Видимо, его придется делать из молибденового листа: вольфрам более хрупок. Контейнер должен иметь прямоугольную форму, с узким длинным носиком в передней части. Форма тигля подсказывает новое название для него — «лодочка».
Зачем нужен носик? А вот зачем. «Лодочку» выставляют под нагреватель таким образом, чтобы расплав заполнил носик. Включают электромотор, который через систему передач вытягивает «лодочку» из витков нагревателя. Носик постепенно выезжает в сравнительно холодную зону, расплав в нем застывает. Слиток представляет собой массу мельчайших кристалликов ИАГ, расположенных как попало. Среди них всегда найдется один, ориентировка которого соответствует наилучшим условиям роста (энергетически выгодное положение, говорят технологи). В дальнейшем этот кристаллик в соответствии с законом естественного отбора расталкивает соседей, не сумевших занять выгодного положения, и разрастается на всю «лодочку».
Остаются невыясненными еще кое-какие вопросы.
Нагреватель раскален почти до 2400 кельвинов. Никакой «домик» не удержит такого жара. Колпак раскалится, к установке не подойти. Ну что ж, в стенках следует проделать полости, по которым побежит охлаждающая вода.
А каким образом точно поддерживать тепловой режим расплава? Надо обратиться к электронщикам, они приспособят автоматы.
А как сделать, чтобы выращенный кристалл охлаждался с любой, наперед заданной скоростью? Ответ опять дадут электронщики.
