2023年6月15日,河南驭波科技有限公司与华为技术有限公司联合公开了一种
高纯紫外氟化钙
的制备方法。
氟化钙(CaF
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)晶体具有透光范围宽(在0.13μm-10μm波长范围内透光性能良好),应力双折射低(在200nm以上无明显本征双折射),折射率均匀,机械性能稳定,不潮解,抗辐照损伤能力强等优点。现在氟化钙晶体在光学方面应用最广泛,从真空紫外波段至中红外波段被广泛的用作光学仪器中窗口、透镜、棱镜、分束器、基板、滤光和偏光元件及相位补偿镜等材料,在光学回路中光的发射、处理和接受部分都有着广泛的应用。
一种高纯紫外氟化钙的制备方法,包括以下步骤:酸解工序、一次除杂工序、二次除杂工序、复分解工序、制备工序、处理工序,向方解石矿粉中加入酸溶液得到反应溶液,向反应溶液里加入双氧水除去杂质铁,用氢氧化钙调PH,除去杂质镁,得到一次除杂溶液,向一次除杂溶液中加入酸溶液调PH值,然后加入硫化铵溶液,除去杂质铁、重金属、稀土等,得到除杂处理后的钙溶液,与氨水、二氧化碳气体进行反应,得到湿体高纯碳酸钙,经清洗所得湿体碳酸钙与氢氟酸反应生成氟化钙,再经低温真空干燥、大气烧结、保温冷却得到高纯紫外氟化钙。本方法制得的氟化钙含杂质量少,纯度高,紫外透过率、激光损伤阈值、单晶口径值、双折射率等满足使用要求。
令人意外的是,碳酸钙成为一种高纯紫外氟化钙的制备方法的关键材料之一。
据粉体网编辑了解,除了碳酸钙,硫酸钙、氯化钙、硝酸钙等也都可以用于合成氟化钙。在实际应用中,纯度99.99%的碳酸钙才可广泛应用于高纯光学氟化钙单晶材料、荧光材料、电子填充材料、高纯钙盐等基础材料。有研究指出,若碳酸钙的纯度为99.9%,其中主要的杂质铁、镁、锶等,其含量约在300-1500PPm之间,达不到合成高纯光学氟化钙材料的要求。
除高纯碳酸钙粉体材料,冰洲石晶体(透明方解石)的化学成分纯净,双折射和偏振现象明显,可制作各种偏光器件、分光器件、光隔离器,性能良好,由此可见碳酸钙在光学领域具备很高的应用潜质。
为什么要合成氟化钙晶体材料?华为为什么不利用氟化钙矿物生产紫外晶体材料?紫外材料大多是高纯度的化学合成材料,在晶体生长过程中需要控制对铈和铅的吸收,并必须符合一定的行业标准。当然也有一些经过后期筛选达到要求的天然矿石物料,但由于物料的一致性和稳定性没有保证,一般不推荐使用天然物料。
2025年4月1日起,《GB/T44567-2024光学晶体紫外级氟化钙晶体》标准文件将正式实施。该标准也是历经两年时间,最终得以实施,从一定程度上说明了这一领域的需求和竞争具有很高的持续性。