Оптический флюорит

Одним из весьма эффективных методов многопараметрического количественного изучения микрообъектов является люминесцентно-абсорбционный анализ. Для его проведения на ЛОМО им. В. И. Ленина разработаны и выпускаются серийно микроспектрофлюориметры МЛИ-1 и МЛИ-3, микротауметр МЛТ-1. Возбуждение люминесценции в этих приборах осуществляется областью спектра 240—550 нм, наблюдение и измерение — в области 300—700 нм.

Все современные микроспектрофотометрические приборы позволяют включать их в комплексы с другими приборами и ЭВМ с целью автоматизации процессов измерения и обработки результатов измерений. В медицинских научно-исследовательских центрах такие комплексные исследования по поиску новых лекарственных соединений обеспечивают изучение процессов на клеточном уровне вместо применения традиционных классических приемов оценки действия лекарственных соединений на животных, позволяют ускорить исследование в десятки раз и значительно повышают надежность получаемых результатов.

На базе оптического флюорита оказалось возможным широкое развитие методов оптико-структурного машинного анализа изображений микрообъектов (ОСМА). Основу его составляет устройство съема информации (УСИ) «Протва-С», которое сканирует изучаемые объекты методами фазового и темнопольного контраста, люминесцентно-абсорбционной микроскопии и передает данные о них в специализированные устройства обработки информации или в универсальные ЭВМ [Беляй и др., 1971; Богданов, 1971]. Подобные устройства используются в качестве датчиков в автоматических системах управления техническими процессами (АСУТП) на химических, биохимических и микробиологических производствах.

В любых автоматических или неавтоматических оптических исследовательских системах кристаллы флюорита выполняют наиболее важную роль. Они находятся в непосредственном контакте с объектом исследования и передают в систему информацию о нем. Количество и качество этой информации определяется в первую очередь оптическими свойствами флюорита. Все прочие элементы системы, какой бы она ни была сложной, не увеличат количества информации. Они лишь помогают избавиться от наложенных «шумов», организуют информацию в наиболее удобную для исследователя форму.

Возможности оптического флюорита как средства исследования микрообъектов еще далеко не исчерпаны, и конструкторы работают над созданием новых оптических систем, новых микроскопов и микроскопных комплексов.

Перечислим еще несколько направлений технического использования флюорита.

Любые кристаллы флюорита, даже не очень высокого качества, отличаются хорошим пропусканием в ИК-области, поэтому оптический флюорит широко применяется в различной инфракрасной технике. Это приборы для инфракрасной термографии, различные тепловизоры, камеры для фото- и киносъемки в инфракрасном диапазоне и т. п.

Перспективной областью применения оптического флюорита является лазерная техника и силовая оптика. Активированный различными примесями флюорит используется в качестве элементов лазеров, генерирующих остронаправленные световые пучки различных длин волн. Все же генерационные параметры флюорита пока еще не очень высоки, и тут он уступает первенство многим другим кристаллам. Однако в качестве пассивных (фототронных) затворов, управляющих потерями в резонаторе лазера, кристаллы флюорита, особенно с высокой плотностью стабильных центров окраски, применяются достаточно широко.

Кристаллы флюорита прямо противоположного качества, с очень неустойчивыми центрами окраски, высокофотохромные, изменяющие цвет под действием ультрафиолетового и даже видимого освещения находят применение в голографии как материал для записи голограмм с помощью гелий-неонового лазера. Перед записью кристаллы предварительно активируются действием равномерного ультрафиолетового освещения. Такие кристаллы флюорита, например, предлагают фирмы «Монокристаллы, Турнов» в ЧССР [Photochromic...]

Среди кристаллических материалов, пожалуй, нет равного флюориту по разнообразию характера люминесценции и по возможности управлять люминесценцией. Это определяет широкое применение флюорита в различной люминесцентной технике. На основе флюорита создаются монохроматоры для рентгеновских и нейтронных лучей.

Мы рассмотрели лишь некоторые из многочисленных областей применения оптического флюорита. Эти области с развитием оптической техники, с повышением качества самих кристаллов и появлением новых данных о технических возможностях флюорита как оптического материала постоянно расширяются. На основе флюорита создаются новые приборы и технические устройства. Потребность в высококачественном оптическом флюорите непрерывно повышается, стимулируя дальнейшее развитие индустрии искусственных кристаллов.

Заключение

Задумывая эту книгу и работая над ней, мы не только хотели познакомить интересующегося читателя с одним из удивительных минералов — оптическим флюоритом, но и преследовали еще одну цель — специальную.

Дело в том, что, прежде чем стать ответственной деталью оптического прибора или технического устройства, природный флюорит проходит через сложную систему технологических операций, отдельными звеньями которой управляют специалисты самых разных направлений: геологи, горняки, обогатители, химики, технологи-ростовики, оптики, конструкторы и многие другие. Чтобы система работала эффективно, все звенья ее должны быть тесно взаимосвязаны.

Мы постарались показать весь технологический процесс создания флюоритовой оптики — от исходного сырья до конечного изделия. И если не о всем в ней удалось рассказать полно, ясно, то основные задачи, стоящие перед специалистами-флюоритчиками разных направлений, можно сформулировать вполне определенно.

Геологам предстоит обеспечить промышленность неограниченными запасами флюорита, в первую очередь такими его разностями, которые практически не содержат примесей, характеризуются соответствующими физическими свойствами и легко выделяются из руд в мономинеральные фракции. Совершенно необходимым элементом оценки флюоритовых руд должны быть их технологические испытания: лабораторное или промышленное выращивание кристаллов и оценка их качества.

Перед обогатителями стоит задача разработки и внедрения таких схем обогащения, которые позволяли бы получать особо чистую флюоритовую крупку, идущую непосредственно в шихту без предварительной ее физической и химической обработки. Это откроет возможность комплексного использования флюорита рядовых месторождений, поставляющих сейчас флюорит для химической и металлургической промышленности, и исключит необходимость в поисках месторождений флюорита специально для оптики. Задача химиков в связи с этим — найти эффективную технологию глубокой химической очистки флюорита и получения особо чистого синтетического фтористого кальция с удовлетворяющей ростовиков степенью дисперсности и кристалличности.

Технологи-ростовики должны разработать в дополнение к освоенным новые промышленные методы выращивания монокристаллов и поликристаллов оптического флюорита, проводя технологические поиски в трех направлениях: 1) создание дешевых, экономичных технологий; 2) разработка методов выращивания кристаллов высокой степени физического совершенства; 3) полная автоматизация производственных процессов. Конечную продукцию необходимо строго дифференцировать по качеству и свойствам, выделяя категории кристаллов разного целевого назначения.

Оптикам и конструкторам необходимо разрабатывать оптические системы и технические конструкции, максимально полно используя все потенциальные возможности флюорита как оптического материала, учитывая производство кристаллов с заданными свойствами. Перед физиками стоит задача более глубокого изучения свойств флюорита, познания их кристаллофизической и кристаллохимической природы, определения возможных технических свойств.

Флюорит не сказал еще своего последнего слова в науке и технике. У него большое будущее.

Литература

Аникин И. Н., Бутузов В. П., Шушканов А. Д. Способ выращивания монокристаллов флюорита. А. с. № 169063. Заявл. 06.03.1962, № 767781/22—2; Опубл. 11.03.1965. НКИ 12с С. — В кн.: Свод изобретений СССР, 1965, № 6, с. 14.