| Номер разновидности (см. рис. 20) | Минералогические признаки | Состав и содержание (%) примесей | Относительное качество получаемых кристаллов |
|---|---|---|---|
| 1 | Бесцветный, прозрачный, со стеклянным блеском и совершенной спайностью | Y — 0,01; Yb — 0,01; Eu — 0,02; Sr — 0,02 | Самое высокое |
| 2 | Фиолетовый (бесцветный с фиолетовыми пятнами), прозрачный, со стеклянным блеском и весьма совершенной спайностью | Y — 0,01; Sr — 0,06 | Высокое |
| 3 | Светло-зеленый, полупрозрачный, со стеклянным блеском и совершенной спайностью | Ce — 0,05; La — 0,01; Y — 0,02; Ti — 0,001 | Менее высокое |
| 4 | Светло-голубой, полупрозрачный, с жирноватым блеском и несовершенной спайностью | La — 0,03; Y — 0,03; Yb — сл.; Eu — 0,03; Mn — 0,002; Ti — сл. | Низкое |
| 5 | Голубовато-зеленый, непрозрачный, с жирным блеском и несовершенной спайностью | Ce — 0,07; Y — 0,05; Yb — 0,03; Eu — 0,05; Mn — 0,02; Ti — сл. | Самое низкое |
Рис. 21. Спектры пропускания природного флюорита (1) и выращенных из него искусственных кристаллов (2—4) в ИК-области
Практика показывает, что для получения высококачественных оптических монокристаллов оптического флюорита наиболее подходящим является природный флюорит с низким (порядка 0,003%) содержанием редких земель, представленных преимущественно Dy3+, в меньшей мере Sm3+ и Yb2+, и других элементов-примесей, нелюминесцирующий или слабо люминесцирующий, устойчивый к действию ионизирующего излучения.
Такой флюорит содержат многие месторождения гидротермального типа, сформировавшиеся в относительно низкотемпературных условиях, в частности ныне выработанные месторождения Средней Азии [Смольянинов. 1935]. Весьма перспективен флюорит Уральско-Новоземельской провинции, он удобен и технологически [Юшкин и др., 1982], так как высокая чистота его мономинеральных скоплений, многие из которых являются деформированными монокристаллами (фото 12, см. вкл.), позволяет исключать ряд операций по подготовке исходного сырья, вплоть до химической очистки. Пропускание искусственных кристаллов значительно выше, чем исходного сырья (рис. 21).
При существующей расплавной технологии выращивание кристаллов флюорита методом Шамовского—Стокбаргера—Степанова в наиболее полной форме оправдывается принцип наследования: полученные кристаллы наследуют состав и многие свойства исходного материала. Варьируя технологическими особенностями процесса, можно изменить лишь те свойства, которые не зависят или мало зависят от состава. Поэтому выбору исходного материала и предварительному изучению его физико-химических особенностей должно уделяться особое внимание.
Все главные физические свойства, определяющие особую ценность оптического флюорита, связаны прямо или косвенно с особенностями его состава, поэтому получение кристаллов с заданным химическим составом — один из важнейших рычагов управления их свойствами.
Опираясь на принцип наследования, можно получить кристаллы с определенным составом и содержанием примесей, используя в качестве исходного материала соответствующие химические разности природного флюорита. Этот, так сказать, пассивный путь — наиболее легкий и эффективный, так как не требует никаких специальных приемов, дополнительных операций и затрат. Было бы подходящее исходное сырье с точно установленными физико-химическими параметрами. Но далеко не всегда имеется такое сырье, поэтому приходится выбирать более тяжелый, но надежный активный путь: вводить в получаемые кристаллы нужные примеси в необходимых количествах, т. е. легировать кристаллы. Однако последние могут содержать какое-то количество своих примесей, и можно ошибиться в дозировке. Поэтому при необходимости точной дозировки легирование производится по очищенной основе.
Получение кристаллов с заданным составом складывается, таким образом, из двух этапов: выращивания особо чистых кристаллов флюорита и получения на их основе кристаллов с введенными примесями (легирование кристаллов).
