В СССР первое промышленное производство кристаллов оптического флюорита было создано в 1954 г. на бывшем заводе «Прогресс» в Ленинграде, вошедшем позднее в состав Ленинградского оптико-механического объединения им. В. И. Ленина (ЛОМО) [Итигин, 1976; Панфилов, 1981]. В основу были положены собственные технологические разработки, разработки Всесоюзного института минерального сырья и Государственного оптического института им. С. И. Вавилова [Научно-технический..., 1974; Панфилов, 1981].
Возникала индустрия оптического флюорита и в других странах. Уже в 1968 г. почти все мировые потребности в оптическом флюорите покрывались за счет искусственных кристаллов [Kaspar, 1968]. В настоящее время более двух десятков фирм в наиболее развитых странах производят флюоритовые монокристаллы. Большим спросом пользуется продукция советских предприятий, отмеченная высокими наградами ВДНХ и многих международных выставок. Широко известны и высоко ценятся монокристаллы флюорита, производимые Народным предприятием «Карл Цейс Йена» в ГДР, предприятием «Монокристаллы» в ЧССР, химического концерна «Харшоу» в США, фирмами «Мерк», «Дармштадт» в ФРГ, рядом английских, французских и других фирм.
Каждая фирма, каждое предприятие организует производство флюоритовых монокристаллов по-своему, на базе своих технологических и технических особенностей, разработок, которые нередко держатся в секрете. Однако общая схема технологии производства везде одна и та же: в ее основе лежит метод Шамовского—Стокбаргера—Степанова, реализованный в крупномасштабном промышленном варианте.
Об общих особенностях промышленной технологии получения оптического флюорита мы и расскажем ниже. Промышленный процесс оптического производства на основе искусственных монокристаллов складывается из следующих последовательных этапов: получения исходного сырья, подготовки шихты, выращивания и отжига кристаллов, обработки кристаллов и изготовления оптических деталей.
Все этапы одинаково ответственны, каждый из них вносит свой вклад в достижение высокого качества флюоритовой оптики.
Главным исходным сырьем для получения искусственных монокристаллов является природный флюорит, по возможности не содержащий посторонних примесей.
Предпринимались многочисленные попытки использовать вместо природного реактивный фтористый кальций, применяемый в химической промышленности, вплоть до препаратов самых высоких марок ОСЧ и «Для монокристаллов». Однако во всех этих опытах не удавалось получить кристаллы хорошего качества, более того, выращенные кристаллы оказывались практически непрозрачными даже в тонких (1—2 мм) пластинах [Вильке, 1977; Stockbarger, 1949]. Одна из причин заключалась в высокой дисперсности реактивного фтористого кальция, в результате чего в шихту поступает много воды, обволакивающей частицы, от которой полностью избавиться не удается. В шихте оказывается слишком много кислорода. Кроме того, хотя реактивный флюорит очень чист, но он делается из природного флюорита, причем обычно из загрязненного примесями редкоземельных элементов. Поэтому в химический продукт, а затем и в выращенные из него монокристаллы неизбежно попадает некоторое количество атомов редкоземельных элементов, а они создают структурные дефекты. И. В. Степановым, П. П. Феофиловым [1957], И. А. Синюковой и Э. Г. Черневской был найден путь использования синтетического фтористого кальция: его расплавная или раствор-расплавная перекристаллизация. В результате получается зернистая масса, состоящая из свободных от примесей правильных кристалликов размером 0,1—0,3 мм. Из такого материала удается получать оптические монокристаллы.
Более эффективный способ использования синтетического фтористого кальция был предложен Е. Д. Каплан, В. М. Рейтеровым и др. [1977]. Соль CaF2, использованная в качестве шихты, была получена путем высокотемпературного спекания порошкообразной смеси углекислого кальция и фторида аммония. В отличие от препаратов, выпускаемых традиционными в химической промышленности методами (осаждением из растворов), CaF2, полученный по этой методике, содержал меньшее количество кислородсодержащих примесей и влаги, обычно адсорбированной на поверхности мелкодисперсных материалов. Выращенные кристаллы не содержали в спектрах пропускания каких-либо полос поглощения. Однако они не были лишены и недостатков. По сравнению с образцами, полученными из природного сырья, в них присутствовал довольно большой процент (~0,05%) кислорода и натрия. Это в ряде случаев приводило к светорассеянию (связанному с образованием фазы CaO) и снижению интегрального пропускания в широком спектральном диапазоне.
