Изготовление и контроль оптических деталей - Ефремов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
27
Применяют наиболее чистые, бесцветные куски кристалла без включений и двойников, как природные, так и синтетические.
Исландский шпат СаС03. (кальцит)—кристалл в виде ромбоэдра; обладает двойным лучепреломлением (п0 = 1,658; пе= = 1,486); имеет одну оптическую ось, которая проходит через вершины ромбоэдра с тупыми углами между гранями. Кристалл очень хрупкий и мягкий; обладает совершенной спайностью по грани ромбоэдра; легко раскалывается по плоскостям спайности, твердость по Моосу равна 3; очень чувствителен к перепадам температур — нагретый до 60° С кристалл раскалывается от прикосновения холодными руками. Исландский шпат широко применяют для деталей поляризационных приборов и призм Николя, Валлостона, Рошона и др.
В природе встречается в виде довольно больших (до 150 мм) оптически чистых образцов. Наилучшие по чистоте образцы добывают в Исландии. В СССР кальцит встречается в Крыму, Якутии, на Северном Кавказе. Синтетически исландский шпат не получают. В настоящее время пытаются заменить исландский шпат кристаллами азотнокислого натрия и фосфата аммония.
Флюорит CaF2 (фтористый кальций) оптически изотропен; кристаллизуется в кубической системе; обладает несовершенной спайностью по грани октаэдра; имеет высокую прозрачность в диапазоне от 0,125 до 40 мкм. В паре с кристаллическим кварцем дает очень хорошие ахроматические объективы для ультрафиолетовой и инфракрасной областей спектра. Фтористый кальций практически негигроскопичен; устойчив к кислотам, твердый; трескается при резком нагревании; применяют в основном синтетические монокристаллы.
Фтористый литий LiF — синтетический монокристалл кубической формы; близок по свойствам к флюориту; прозрачен в области 0,25—15 мкм. Показатель преломления кристалла при = = 0,4 мкм равен 1,4 и уменьшается до единицы при ^=11 мкм; применяют в оптических системах с ахроматической коррекцией, спектральных приборах и ИК-технике.
Фтористый литий — дорогостоящий и сложно выращиваемый кристалл; нерастворим в воде; обладает совершенной спайностью по граням куба; твердость по шкале Мооса равна 3,5; легко царапается, поэтому при обработке его трудно добиться высокого класса чистоты поверхности.
Фтористый магний MgF2 (выпускается в США под названием «Иртран-1»)—однородный поликристалл кубической формы; нерастворимый в воде; механически прочный; рабочий интервал температур от —200 до +800° С. Прозрачен в инфракрасной области от 1 до 14 мкм, применяют для обтекателей ракет.
Каменная соль NaCl — монокристалл кубической формы; мягкий; очень хорошо растворимый в воде. Кристаллы каменной соли прозрачны в области спектра от 0,25 до 30 мкм; весьма однородны; сравнительно дешевы; применяют в основном для призм спектрометров. Из-за высокой гигроскопичности кристаллов труд-
28
но получить высокое качество поверхностей, требуется защита их от влаги. В настоящее время освоена технология выращивания кристаллов размером до 1 м3.
Германий Ge и кремний Si — кристаллы серо-стального цвета кубической формы; непрозрачны в видимой области спектра; хорошо пропускают длины волн от 2 до 15 мкм. На пропускную способность германия и кремния влияет наличие в них примесей. Германий имеет показатель преломления п—4,14 при Л,= 1,8 мкм, кремний п=3,56 при ^=1 мкм. Нерастворимость германия и кремния в воде, высокая антикоррозионная и химическая стойкость обусловили применение их в защитных элементах ИК-техники в качестве фильтров для срезания видимого излучения, а также для изготовления различных линз.
В природе кремний встречается в виде двуокиси кремния. Прокаливанием чистого кремнезема с магнием можно получить свободный кремний в аморфном состоянии.
Германий — один из наиболее рассеянных элементов. Источником получения германия обычно служат зола каменных и бурых углей и отходы цинкового производства.
Корунд АЬОз — монокристалл кубической формы; очень твердый (по Моосу — 9); термостойкий до 2000° С; устойчив практически против всех химикатов. В зависимости от добавок в корунд синтетически получают рубин, применяемый для твердотельных лазеров, сапфир, александрит, топаз. Корунд, почти бесцветный или слабо окрашенный в синий цвет, называют лейкосапфиром. Корунд применяют в качестве подложек для фильтров или окон приборов, работающих в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.
Иодистобромистый таллий KRS-5 — синтетический кристалл кубической формы; мягкий; токсичный; пропускает инфракрасное излучение от 0,8 до 40 мкм, показатель преломления его меняется от 2,48 до 2,3; применяют для призм, окон и линз в ИК-технике.
Выращивание кристаллов. Большинство кристаллов в настоящее время получают синтетически—выращивают. Выращивают кристаллы из раствора, расплава или газообразной среды.
Выращивание из' раствора применяют для веществ, способных образовывать перенасыщенные растворы. Этот способ не требует сложного оборудования, прост в своем выполнении и дает возможность получать кристаллы больших размеров. В качестве растворителей применяют воду, органические жидкости и щелочные растворы. Чтобы создать перенасыщенный раствор, его охлаждают или испаряют. При подходе к пределу насыщения растворенное вещество не выпадает в виде осадка, а начинает самопроизвольно кристаллизоваться. Для равномерного роста кристаллов больших размеров в раствор вводят «затравку» — небольшой кусок кристалла из того же вещества. По мере роста кристалла выделяется теплота, вследствие чего температуру растворов постепенно снижают.
