氟化鈣介紹：
氟化鈣(CaF2),無色立方系晶體,難溶于水,是自然界存在的為數不多的天然晶體之一,由于氟化鈣晶體具有良好的光學性能,有透光范圍廣、透過率高,折射率低,相對色散大等優點,在光學工業上有重要應用.
氟化鈣晶體在深紫外區域具有高透過率且激光損傷閾值非常高的特性,自真空紫外至中紅外波段它被廣泛地用作窗口、透鏡、棱鏡、分束器、基板材料等.高純度的氟化鈣單晶體是真空紫外波段準分子激光器良好的窗口材料,單晶或熱鍛單晶體是一氧化碳及化學激光器的窗口材料.
氟化鈣晶體在真空波段的良好光學特性是其它材料無法相比的,用于此波段的氟化鈣單晶材料還具有抗輻射、臭氧阻高、抗氟氣腐蝕、成本低等優點.
單晶（monocrystal, monocrystalline, single crystal）：結晶體內部的微粒在三維空間呈有規律地、周期性地排列，或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構成，整個晶體中質點在空間的排列為長程有序。
多晶（polycrystal, polycrystalline）：是眾多取向晶粒的單晶的集合。多晶與單晶內部均以點陣式的周期性結構為其基礎，對同一品種晶體來說，兩者本質相同。
晶界（grain boundary）：晶界是結構相同而取向不同晶粒之間的界面。在晶界面上，原子排列從一個取向過渡到另一個取向，故晶界處原子排列處于過渡狀態。 晶粒與晶粒之間的接觸界面叫做晶界。在表觀中可在光線下進行觀測，晶界兩邊的晶粒表面反射光線不同，其中的分界線即為晶界
孿晶（twin crystal）：是指兩個晶體（或一個晶體的兩部分）沿一個公共晶面（即特定取向關系）構成鏡面對稱的位向關系，這兩個晶體就稱為"孿晶"，此公共晶面就稱孿晶面
位錯（dislocation）：又可稱為差排，在材料科學中，指晶體材料的一種內部微觀缺陷，即原子的局部不規則排列（晶體學缺陷）。
亞結構（substructure）：是一種嵌鑲結構，泛指晶體內部的錯位排列和分布；特指晶體劃分為取向差不大（從秒到度數量級）的亞晶粒，其晶粒間界可以歸結為錯位的行列或網絡（見位錯）。它們都是與超結構或調制結構相對而言的，其晶胞此時稱為亞晶胞（subcell）。
包裹（inclusions）：晶體材料中與晶體材料不同的物質為包裹。包裹包括晶體中的雜質和氣泡，在表觀中可以通過裸眼在光線下觀測到。
內部透過率（internal transmittance）：是指晶體在某個波長下，去除本征吸收、前后表面反射，晶體光透過的情況。
光學均勻性（optical homogeneity）：是指同一塊晶體中，各部分折射率變化的不均勻程度。
應力雙折射（stress birefringence）：光學材料中由于殘余應力的存在而引入的雙折射現象稱為應力雙折射，應力雙折射用單位長度上的光程差來度量。應力雙折射又稱光彈性效應。
熒光（fluorescence）：又作“螢光”，是指一種光致發光的冷發光現象。當某種常溫物質經某種波長的入射光（通常是紫外線或X射線）照射，吸收光能后進入激發態，并且立即退激發并發出比入射光的波長長的出射光（通常波長在可見光波段）。
1.可見-紅外等級（VIR Grade）
應用波長：400nm - 7.6m
單晶，多晶，亞結構：均可
內部透過率：>99.0% （10mm厚樣品）
應力雙折射：PV 1 - 30nm/cm@633nm
光學均勻性：PV 3 - 50ppm@633nm
包裹：25-125mW綠光檢驗無肉眼可見光柱、氣泡、散射顆粒等
2.紫外等級（UV Grade）
應用波長：200nm - 400nm
單晶多晶：單晶允許有亞結構
內部透過率：>99.0% （10mm厚樣品）
應力雙折射：PV 1 - 30nm/cm@633nm
光學均勻性：PV 3 - 20ppm@633nm
205nm無吸收峰，306nm±5nm附近吸收峰值≤0.2%
包裹：25-125mW綠光檢驗無肉眼可見光柱、氣泡、散射顆粒等
3.真空紫外等級（VUV Grade）
應用波長：130nm - 200nm
單晶多晶：單晶
透過率： >50% @ 130nm，>80% @ 160nm，>85% @ 200nm（10mm厚產品）
應力雙折射：PV 1nm/cm - 20nm/cm@633nm
光學均勻性：PV 1 - 15ppm@633nm
包裹：25-125mW綠光檢驗無肉眼可見光柱、氣泡、散射顆粒等
4.半導體光刻工具等級（IC Tool Grade，ICT Grade）
應用波長：157nm，193nm，248nm，355nm
單晶多晶：單晶
內部透過率：10mm厚樣品 >99.8% @ 355nm，>99.8% @ 248nm，>99.7% @ 193nm，>99.4% @ 157nm，在205nm和306nm處無吸收
應力雙折射：PV 2 ~10nm/cm@633nm
光學均勻性：PV 3-20ppm@633nm
包裹：25-125mW綠光檢驗無肉眼可見光柱、氣泡、散射顆粒等
5.半導體激光等級（IC Laser Grade，ICL Grade）
典型指標與光刻工具等級一致
激光耐受度：目前無標準可循
激光損傷閾值：~7J/cm2 @ 193nm
6.拉曼等級（Raman Grade）
應用波長：130nm - 7.6m
單晶多晶：單晶
透過率：10mm厚樣品 >50% @ 130nm，>80% @ 160nm，>85% @ 200nm，在205nm和306nm處無吸收
應力雙折射：PV 2nm/cm~30nm/cm@633nm
光學均勻性：PV 3-20ppm@633nm
25-125mW綠光檢驗無肉眼可見光柱、氣泡、散射顆粒等
熒光：晶體無熒光
建議選用單晶的產品：
成套透鏡、鍍膜產品（但是鍍膜陪鍍片多晶即可）、高功率激光產品、紫外用途選用單晶，（如：高倍數顯微鏡及照相機，有特殊要求如波片，焊接，雙折射晶體等），要求高光圈產品，PV<=1/10L@633NM
建議選用多晶的產品：
保護窗片、棱鏡等非鍍膜產品；氣體分析傳感等；熱成像或對成像質量無要求的產品；單獨鏡片聚焦用或單獨使用。
透過率檢測
檢驗設備：UV1801紫外可見分光光度計
樣品：無散射氟化鈣晶體，直徑不小于20mm，厚度不小于3mm，通光面拋光光潔度達到80/50
標準：紅外等級
400nm及以上透過率，高于93%，200nm~400nm曲線可能存在205nm或306吸收峰。
標準：紫外等級
200nm~400nm透過率高于90%，并且該波段內無
205nm或306吸收峰。
內部透過率
分級標準
紅外等級：晶體內部透過率99.0%@10mm厚樣品
紫外等級：晶體內部透過率99.0%@10mm厚樣品
半導體工具等級，半導體激光等級：10mm厚樣品，>99.8% @ 355nm、>99.8% @ 248nm、
>99.7% @ 193nm、>99.4% @ 157nm，取決于使用波長
檢測氟化鈣應力雙折射
原理：當立方晶系的晶體存在有應力時，會產生雙折射現象，應力的大小就用尋常光（o光）和非尋常光（e光）在晶體內的光程差來衡量，通常用單位厚度（cm）的光程差（nm）來表示；
計算方法：氟化鈣晶體最大應力雙折射=最大光程差(nm)/樣品厚度(cm)
氟化鈣晶體平均應力雙折射=平均光程差(nm)/樣品厚度(cm)
樣品：被測樣品直徑與厚度均不限，但需確保尺寸不超過應力儀最大量程。通光面檢測性拋光，光潔度達到80/50。單晶樣品如無特殊說明，為任意晶向。如果被測樣品直徑或厚度超過應力儀量程、或無法對通光面拋光，需提前和用戶確認測試結果是否被接受；
設備：PTC-9全自動應力儀；
測試過程：被測樣品取毛坯棒料中段，加工后直徑28mm、厚2mm，通光面80/50拋光，步驟如下：
①按全自動應力儀操作規程，測試樣品應力（光程差）圖像
②選取測量范圍，通常選取被測樣品全部區域95%以上
③讀取被測區域最大光程差及平均光程差
④根據光程差數值計算樣品最大及平均應力：
最大應力雙折射：5.70 nm / 0.2 cm=28.5 nm/cm
平均應力雙折射：0.68 nm / 0.2 cm=3.4 nm/cm
分級（生長態）
?最大應力雙折射根據數值分為三級：
一級：最大應力雙折射≤10nm/cm
二級：最大應力雙折射≤20nm/cm
三級：最大應力雙折射≤30nm/cm
?平均應力雙折射根據數值分為三級：
一級：平均應力雙折射≤5nm/cm
二級：平均應力雙折射≤10nm/cm
三級：平均應力雙折射≤15nm/cm
氟化物晶體生長：
氟化物晶體生長主要采用坩堝下降法和提拉法兩種。坩堝下降法生長氟化物晶體首先將氟化物原料投入坩堝并放置到真空下降爐內，通過電阻加熱的方式對產品進行加熱，溫度升至高于原料熔點10~20℃，然后通過控制晶體爐下降機構，以1~5mm的速率勻速下降坩堝使其通過爐內溫度梯度區，將至梯度區以下的原料冷卻實現氟化物晶體的生長，余料可以再利用，晶體生長過程中爐體冷卻采用循環水冷的方法帶走熱量實現冷卻，生產工藝流程見圖
提拉法晶體生長過程分熔化、引晶放肩、等徑生長、拉脫幾個過程。首先將原料裝入干凈的石墨坩堝中，放入提拉爐內爐體中心，然后加溫至原料熔化，待熔化后恒溫2小時以上確保溫度平衡，將預熱后的籽晶下入熔體內1~2mm，進行引晶，然后進入放肩過程，放肩達到尺寸要求后，進入直拉（等徑生長）階段，全部過程采用電子秤自動稱重控制，晶體生長過程結束后，將晶體快速提起到離液面5mm處，然后以均勻降溫速率降至室溫，生產工藝流程見圖。
毛坯加工
將生長出來的晶體進行研磨，根據研磨質量不同要求選用不同顆粒的細沙進行研磨，去除表面不均勻部分，根據產品尺寸要求在切割機上進行切割，切割完成后在水浴鍋中進行融蠟粘接（水浴鍋采用電加熱，加熱溫度60℃，用融化后的石蠟的粘性粘接切割后的晶體，因只需把石蠟由固態加熱至液態即可，固無廢氣產生），融蠟粘接完成后按照客戶要求尺寸進行晶體滾圓，滾圓后進行水解(用水對石蠟進行溶解)，水解完成后進行清洗，倒邊，檢驗合格后為成品，不合格回到晶體切割工序再利用。
拋光加工：
晶體毛坯通過銑磨機進行銑磨，銑磨過程中產生廢水，銑磨后再精磨，精磨過程中采用金剛砂進行精磨，精磨完成后進行拋光，拋光完成后進行定心割邊，定心割邊完成后進行清洗檢驗，清洗采用無水乙醇清洗擦拭（擦拭在擦拭臺進行，無水乙醇用量極少，無需封閉集氣處理。檢驗合格后為成品
精磨拋光
（1）細磨精磨：
1清洗模具：用洗衣粉清洗模具，以免上邊殘留的磨料劃傷工件。
2適當調整碾磨機的轉速，待磨輪轉動均勻后，開始磨修。
3細磨精磨的方法：
(a)磨平面時，先將工件輕輕放在磨輪上，然后輕輕加力并與磨輪轉動方向呈反方向運動，運動軌跡最好成橢圓型，每磨固定圈數后，將工件自身旋轉一定的角度，繼續磨修。將工件放在磨輪中間可以磨修邊緣，放在磨輪邊緣可以磨修工件中間。注意不要用力過大，否則可能會使工件飛出或者造成劃痕。
(b)磨凸面時，方法與平面基本相同，當工件沿外緣轉動時可以磨修中間，當工件在中間轉動時可以磨修邊緣。
(c)當工件磨修差不多的時候，可以停止磨修，洗凈工件，用六倍放大鏡觀察表面紋路，是否有劃痕和沙眼，如果有繼續修磨。
(d)若表面合格，使用刀口尺觀察平面的平整度，觀察合格的標準為平面中心有一條頭發絲細的亮線。
4細磨使用302#的沙，精磨使用303、304的沙。
5由細磨轉為精磨的過程中，模具必需用洗衣粉清洗干凈。
6六倍放大鏡和刀口尺的使用方法：
六倍放大鏡應在100W的白熾燈光下使用，使用時應遠離工件10cm左右，看工件時工件應該斜對著燈光，邊觀察邊慢慢旋轉工件。使用刀口尺時，工件表面要確保干燥，要仰視工件就與刀口尺的結合部，使用刀口尺觀察兩次，兩次角度應垂直。
（2）拋光（古典法）：
1上盤：用瀝青剛性上盤，上盤完后清洗拋光面。
2調整好機床轉速、擺幅，準備好熱水、拋光液。
3預熱拋光模：將拋光模在50~60度的熱水中燙一下，使拋光模軟化。
4在拋光模上涂上拋光液，覆蓋在鏡盤上，用手推幾下，使之吻合。放上鐵筆，開動機床，開始拋光。邊拋光邊添加拋光液。
5拋光約15分鐘后，取下工件，用洗衣粉洗凈拋光面，用六倍放大鏡觀察表面疵病。在已拋光面上滴一滴乙醚與酒精的混合液，用紗布擦凈，用同樣的方法處理標準工件，然后使兩者貼合在燈光下觀察光圈。
6光圈的識別和修改：
低光圈：加壓，空氣減少，光圈縮小，光圈顏色為藍、紅、黃
高光圈：加壓，空氣減少，光圈外擴，光圈顏色為黃、紅、藍
工件在上：低光圈，工件往里收，多拋邊沿；高光圈，工件往外拉，多拋中心。
工件在下：低光圈，往外拉，多拋邊緣；高光圈，往里收，多拋中心。
7下盤，用汽油洗掉瀝青，再上盤，拋另一面。注意已拋面應涂上保護漆，用酒精洗掉保護漆。
8兩面都拋光合格后，清洗工件。清洗工作臺，拋光結束。
9拋光的目的：
(a)去掉表面的破壞層，達到規定的粗糙度。
(b)精修面形，達到圖紙要求的面形。
(c)為以后的特種工藝如鍍膜，膠合工序創造條件。
定心磨邊
機械法定心：
1定心原理：
機械法定心是將透鏡放在一對同軸精度高、端面精確垂直于軸線的接頭之間，利用彈簧壓力夾緊透鏡，根據力的平衡來實現定心。其中一個接頭可以轉動，另一個既能轉動又能沿軸向移動。
2操作自動定心磨邊機：
打開電源，先開水泵，然后開砂輪。
接著根據零件的尺寸調節前邊的定位千分尺，調節后邊的千分尺對刀，聽到細微的摩擦聲即對刀完成，再將千分尺向后擰一些，然后再次調節前邊的千分尺，調節至目標尺寸。然后即可按下自動操作鍵，磨邊機會自動完成定心磨邊
氣泡和條紋-微觀的：
所有晶體和玻璃材料，沒有完美的材料，都會有細小的氣泡或是條紋；這個在國標中有規定。ICC的符合國標。
需要注意的是，有些氣泡和條紋，在棒材階段是監測不出來的，切片也看不出，只有精密拋光后，在有經驗的檢驗員或是精密檢測儀器下，才能看到。
包裹物，散射顆粒：
晶體材料里面有可見白點，星星點點，用激光筆照射候，發光。這些是絕對不合格品的表現。
顏色：
顏色多是材料在清洗過程中，酸堿配比不一致；亮度不一致，多為晶體方向或是晶體結構不同，譬如111方向可能不如100方向更亮或是透一些。
晶體定向知識-為何晶體要定向
晶體結構即晶體的微觀結構，是指晶體中實際質點（原子、離子或分子）的具體排列情況。自然界存在的固態物質可分為晶體和非晶體兩大類，固態的金屬與合金大都是晶體。晶體與非晶體的最本質差別在于組成晶體的原子、離子、分子等質點是規則排列的（長程序），而非晶體中這些質點除與其最相近外，基本上無規則地堆積在一起（短程序）。金屬及合金在大多數情況下都以結晶狀態使用。晶體結構是決定固態金屬的物理、化學和力學性能的基本因素之一。
晶系
已知晶體形態超過四萬種，它們都是按七種結晶模式發育生長，即七大晶系。晶體是以三維方向發育的幾何體，為了表示三維空間，分別用三、四根假想的軸通過晶體的長、寬、高中心，這幾根軸的交角、長短不同而構成七種不同對稱、不同外觀的晶系模式：等軸晶系，四方晶系，三方晶系，六方晶系，斜方晶系，單斜晶系，三斜晶系。
晶面
晶面指數（indices of crystal face）是晶體的常數之一，是晶面在3個結晶軸上的截距系數的倒數比，當化為整數比后，所得出的3個整數稱為該晶面的米勒指數（Miller index）。六方和三方晶系晶體當選取4個結晶軸時，一個晶面便有4個截距系數，由它們的倒數比所得出的4個整數則稱為晶面的米勒—布拉維指數（Miller Bravais indices）。以上兩種指數一般通稱為晶面指數
在晶體中，原子的排列構成了許多不同方位的晶面，故要用晶面指數來分別表示這些晶面。晶面指數的確定方法如下：
1．對晶胞作晶軸X、Y、Z，以晶胞的邊長作為晶軸上的單位長度；
2．求出待定晶面在三個晶軸上的截距（如該晶面與某軸平行，則截距為∞）
3．取這些截距數的倒數，例如 110，111，112等；
4．將上述倒數化為最小的簡單整數，并加上圓括號，即表示該晶面的指數，一般記為（hkl），例如（110），（111），（112）等。
晶向
晶向是指晶體的一個基本特點是具有方向性，沿晶格的不同方向晶體性質不同。布拉維點陣的格點可以看成分列在一系列相互平行的直線系上，這些直線系稱為晶列。同一個格點可以形成方向不同的晶列，每一個晶列定義了一個方向，稱為晶向。
標志晶向的這組數稱為為晶向指數。
由于晶體具有對稱性，有對稱性聯系著的那些晶向可以方向不同，但它們的周期卻相同，因而是等效的，這些等效晶向的全體可用尖括號< α β γ >來表示。對于立方系，晶向[100]、[010]、[001]及其相反晶向就可以用<100>表示，其它晶系不適用。
立方晶系的晶向指數可用[uvw]來表示。其確定步驟為:
(1)選定晶胞的某一陣點為原點,以晶胞的3條棱邊為坐標軸,以棱邊的長度為單位長度;
(2)若所求晶向未通過坐標原點,則過原點作一平行于所求晶向的有向直線;
(3)求出該有向直線上距原點最近的一個陣點的坐標值u、v和w;
(4)將三個坐標值按比例化為最小整數,依次放入方括號[]內,即為所求晶向指數
可見光
指能引起視覺的電磁波?？梢姽獾牟ㄩL范圍在0.77～0.39微米之間。波長不同的電磁波，引起人眼的顏色感覺不同。0.77～0.622微米，感覺為紅色；0.622～0.597微米，橙色；0.597～0.577微米，黃色；0.577～0.492微米，綠色；0.492～0.455微米，藍靛色；0.455～0.39微米，紫色。
紅外光譜（infrared spectra）
指以波長或波數為橫坐標以強度或其他隨波長變化的性質為縱坐標所得到的反映紅外射線與物質相互作用的譜圖。按紅外射線的波長范圍，可粗略地分為近紅外光譜（波段為0.8～2.5微米）、中紅外光譜（2.5～25微米）和遠紅外光譜（25～1000微米）。對物質自發發射或受激發射的紅外射線進行分光，可得到紅外發射光譜，物質的紅外發射光譜主要決定于物質的溫度和化學組成；對被物質所吸收的紅外射線進行分光，可得到紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結構決定的獨有的紅外吸收光譜，它是一種分子光譜。分子的紅外吸收光譜屬于帶狀光譜。原子也有紅外發射和吸收光譜，但都是線狀光譜。
紫外光譜
紫外光譜是分子中某些價電子吸收了一定波長的電磁波，由低能級躍近到高能級而產生的一種光譜，也稱之為電子光譜。目前使用的紫外光譜儀波長范圍是200~800nm。其基本原理是用不同波長的近紫外光（200~400nm）依次照一定濃度的被測樣品溶液時，就會發現部分波長的光被吸收。如果以波長λ為橫坐標（單位nm），吸收度 （absorbance）A為縱坐標作圖，即得到紫外光譜（ultra violet spectra，簡稱UV）。
紫外材料必須是多晶么？
當然不是，多晶是晶體結構，紫外是晶體波段。所以在紫外的這個波段既有多晶材料也有單晶材料，選取那種材料，多是取決設計人員，或是請咨詢ICC的技術銷售人員。
為什么我的紫外CAF2的噪音比較大？
紫外日盲探測器要求無噪音，但是在200-400NM 多要求鍍膜，典型為R<0.5%.
產生噪音是多方面的，可能材料元素相關，可能和鍍膜輔料相關，還可能是材料和膜層的鍵合發生的反應。一般建議排除方法為，不鍍膜的透鏡測試下，看是否有噪音，如果沒有則可以斷定為后期的鍍膜造成。 同時我們建議，最好拋光片和鍍膜均有ICC完成，這樣得到最佳解決方案。
D250MM以上的可以用多晶么？
從生長角度來說，只要晶格排列在±5度內，均可作為單晶來使用。但材料要求熱應力較低，同時加工過長中必須控制溫度的變化，且拋光過程的砂礫尺寸也必須嚴格控制，否則會出現道子，拋光不亮，發烏，光圈控制不住，及極端情況下的炸開。
請問本征可以提供拉曼等級的氟化鈣么？
本征是可以提供拉曼等級的氟化鈣的，但如上面描述，需要提供更詳盡的材料應用環境信息
氟化鈣使用一段時間顏色變黃？
如果是鏡片表面顏色發黃，則多為后期再切割和滾圓過程中為清洗干凈所致，可以用酒精或乙醚進行參數，或是拋光粉研磨即可。 如果是拋光面使用一段時間顏色變黃，多是晶體內部吸收所致，多是激光能量過高或是輻照實際過程導致的材料疲憊，為不可逆的因素。如有這方面需求，需要提前說明？
為什么我的氟化鈣顏色發青？
很顯然，這個是材料問題，正常氟化鈣是無色透明晶體。發青為材料生長過程中的重大缺陷為不合格品?？梢宰鰺o透過率要求用途
我的單晶帶方向么？
單晶一定有方向，但是在不要求的情況下，均是自由方向。所有帶方向的晶體首先是單晶，然后在單晶方向上找到特定衍射角進行切割。所以定向單晶價格均高于單晶價格。
為什么我的氟化鈣圖紙上基本上都寫111？
111方向是氟化鈣的主解離面，也是所有方向中最好定向的，同時一般文獻中均如此備注。此外在理論中111的光學性能最好，但實際因為氟化鈣的各向同性，所以非精密系統中，均無明顯差別。所以多數時候，單晶不定向是可以用在111方向中的。
我的氟化鈣為什么是100/001方向？
出現這種方向多是用到此種方向，往往是特種波片用途。均為不可替代性。
不同晶向的氟化鈣對拋光有影響么？
如超精密或是超光滑產品，建議用定向產品；其它雖有影響，但均可以通過后續加工矯正。
為什么我購買的晶體應力很大？
綜合因素（原材料純度不夠，晶體工藝不成熟，晶體設備有問題，晶體監測不到位，晶體切割過于粗糙，晶體沒有采用消應力工序）
晶體應力會影響什么？
熱應力過大，溫度劇烈變化會裂開；機械應力過大，鏡片倒邊或是割邊或破損；應力越大，材料的均勻性相對越不好，光圈很難做好，投射波前也做不好。同時鏡片的，折射率也會有細微差別。
如何測量晶體應力？
典型的是通過應力儀器，把鏡片表面進行拋光，設置好通光口徑，通過計算光程差，得到應力數值。
應力可以消除么？
應力消除僅是相對概念；熱應力往往可以通過長時間的放置達到自然釋放，同時在后續的切割研磨和拋光中也會逐步釋放。熱應力晶體切割中釋放最為充分，從實際看，只要切割不裂開，基本后面的研磨和拋光均不會開裂，但滾圓產生的機械和熱應力短時間內并不會消除，所以大多數鏡片在邊緣部分光圈都不好且有通過口徑的要求
