氟化镁介绍：
氟化镁（MgF2)晶体从真空紫外到红外波段都有着良好的透过性，是一种常用的红外、紫外探测器窗口 材料。迄今为止所知材料中，氟化镁晶体是真空紫外波段透光性能最好的材料之一，随着大功率激光技术、 高精度成像技术、红外制导技术以及半导体光刻技术的迅猛发展，市场对氟化镁的需求与日俱增，特别是高 质量单晶体在可以预见的一段时间内都将处于供不应求的状态。氟化镁晶体属于四方晶系，晶格参数为a=6 = 4.62 A，c =3.06 A，溶点1280 T。和氟化镁多晶相比，单晶在紫外区域具有更高的透过率，此外单晶 材料在物理性能上优于多晶材料，具有很高的机械强度，以及抗热冲击强、不易沿晶界开裂等优点。
氟化镁应用：
科学技术随着不断地发展和进步，在不断的改变人们生活的同时，也对材料性能提出了更高的要求和标准。氟化镁作为一种重要的无机化工原料和光学材料，因为其自身具有众多的优良特性，在科技不断发展的今天，被广泛的用于多项行业，其中包括电解铝、金属镁的冶炼、催化剂载体、光学棱镜等多个不同领域。
氟化镁具有非常特殊的物理化学性能，包括优良的光学性能、高的热稳定性以及化学稳定性、硬度高等，因此爱众多的领域都有重要的作用。
氧化镁作为重要的化工、光学材料具有很多的优良性能，包括：高温下的低化学活性和高抗腐蚀性、高热稳定性、高硬度；此外，氟化镁还具有双折射性能和较高的激光损伤阙值。这些优秀的性能使得氧化镁在光学、催化及其他很多领域都有重要作用。
一、氟化镁在光学领域的应用：氟化镁是一种重要的光学薄膜材料，特别是，紫外线波段低吸收的特点使其成为该波段为数不多的光学薄膜材料之一，光学薄膜的应用极为广泛主要有：金属反射镜的保护膜、氟化镁增透膜和增反膜、氟化镁光子晶体、金属氟化镁复合纳米金属陶瓷薄膜。
二、氟化镁在催化领域的应用：氟化镁硬度高，热稳性好，表面化学活性低，耐腐蚀性好，可以作为催化剂载体用于特殊环境的催化反应中。氟化镁主要适用的催化体系有：加氢脱硫除反应、一氧化碳氧化反应、丙酮的光解反应、硝基苯催化加氢制备氯代苯胺的反应。
提拉法生长氟化镁优势：
提拉法是一种使用性很强的晶体生长方法，1917年Czochmlski首先用这种方法生长了锡、铅、锌等晶 体，因而提拉法又称为Cz〇chmlSki( CZ)法。目前广泛使用的蓝宝石、硅单晶、Y3A15012 :Nd、Gd3Ga5012等都已经采用提拉法生长出了大尺寸、高质量的单晶体。现代科学技术的发展，对晶体材料的要求也日渐提高。
和坩埚下降法相比，提拉法生长氟化镁单晶之具有以下几点优势：
（1)可以实时观测晶体生长过程中引晶、放 肩、等径生长等过程，可根据生长情况调整温度及生长速率，便于进行人工干预；
（2)氟化镁晶格对称性差，采用坩埚下降法只能选用c轴籽晶生长，而提拉法生长晶体不与坩埚壁接触，不会因坩埚的限制而使晶体中 产生应力开裂，能采用《轴籽晶定向生长单晶，有效提高了晶体加工利用率；
（3 )提拉法生长速度优于坩埚下降法，并且单晶率高。
单晶（monocrystal, monocrystalline, single crystal）：结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。
多晶（polycrystal, polycrystalline）：是众多取向晶粒的单晶的集合。多晶与单晶内部均以点阵式的周期性结构为其基础，对同一品种晶体来说，两者本质相同。
晶界（grain boundary）：晶界是结构相同而取向不同晶粒之间的界面。在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。 晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。在表观中可在光线下进行观测，晶界两边的晶粒表面反射光线不同，其中的分界线即为晶界
孪晶（twin crystal）：是指两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面（即特定取向关系）构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为"孪晶"，此公共晶面就称孪晶面
位错（dislocation）：又可称为差排，在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。
亚结构（substructure）：是一种嵌镶结构，泛指晶体内部的错位排列和分布；特指晶体划分为取向差不大（从秒到度数量级）的亚晶粒，其晶粒间界可以归结为错位的行列或网络（见位错）。它们都是与超结构或调制结构相对而言的，其晶胞此时称为亚晶胞（subcell）。
包裹（inclusions）：晶体材料中与晶体材料不同的物质为包裹。包裹包括晶体中的杂质和气泡，在表观中可以通过裸眼在光线下观测到。
内部透过率（internal transmittance）：是指晶体在某个波长下，去除本征吸收、前后表面反射，晶体光透过的情况。
光学均匀性（optical homogeneity）：是指同一块晶体中，各部分折射率变化的不均匀程度。
应力双折射（stress birefringence）：光学材料中由于残余应力的存在而引入的双折射现象称为应力双折射，应力双折射用单位长度上的光程差来度量。应力双折射又称光弹性效应。
荧光（fluorescence）：又作“萤光”，是指一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的波长长的出射光（通常波长在可见光波段）。
紫外等级（UV Grade）
应用波长：280 nm - 6 μm
单晶、亚结构、多晶：均可
透射率：>92%@280nm-6μm(10mm厚样品)
内部透过率：>99.0% @ 280nm（10mm厚样品）
平均应力双折射：10~20nm/cm@633nm；
平均应力双折射<10nm/cm，需提拉法生长。
光学均匀性：PV3-20ppm@633nm
包裹：25-125mW绿光检验无肉眼可见光柱、气泡、散射颗粒等
深紫外级别（DUV Grade）
应用波长：120nm - 6 μm
单晶、多晶：单晶
透射率：T>60%@121nm；T>85%@160nm；T>90%@200nm（10mm厚样品）
内部透过率：>99.0% @ 200nm（10mm厚样品）
平均应力双折射：小于10nm/cm@633nm，需提拉法生长。
光学均匀性：PV3-10ppm@633nm
包裹：25-125mW绿光检验无肉眼可见光柱、气泡、散射颗粒等
透过率检测
检验设备：UV1801紫外可见分光光度计
样品：氟化镁晶体，直径不小于20 ~ 50mm，厚度10±0.5mm，通光面抛光光洁度达到80/50
测试波段：190nm~1100nm，2.5μm~12μm
合格要求：T>92%@280nm
氟化镁紫外-可见-近红外透过率曲线
氟化镁晶体红外透过率曲线
氟化物晶体生长：
氟化物晶体生长主要采用坩埚下降法和提拉法两种。坩埚下降法生长氟化物晶体首先将氟化物原料投入坩埚并放置到真空下降炉内，通过电阻加热的方式对产品进行加热，温度升至高于原料熔点10~20℃，然后通过控制晶体炉下降机构，以1~5mm的速率匀速下降坩埚使其通过炉内温度梯度区，将至梯度区以下的原料冷却实现氟化物晶体的生长，余料可以再利用，晶体生长过程中炉体冷却采用循环水冷的方法带走热量实现冷却，生产工艺流程见图
提拉法晶体生长过程分熔化、引晶放肩、等径生长、拉脱几个过程。首先将原料装入干净的石墨坩埚中，放入提拉炉内炉体中心，然后加温至原料熔化，待熔化后恒温2小时以上确保温度平衡，将预热后的籽晶下入熔体内1~2mm，进行引晶，然后进入放肩过程，放肩达到尺寸要求后，进入直拉（等径生长）阶段，全部过程采用电子秤自动称重控制，晶体生长过程结束后，将晶体快速提起到离液面5mm处，然后以均匀降温速率降至室温，生产工艺流程见图。
毛坯加工
将生长出来的晶体进行研磨，根据研磨质量不同要求选用不同颗粒的细沙进行研磨，去除表面不均匀部分，根据产品尺寸要求在切割机上进行切割，切割完成后在水浴锅中进行融蜡粘接（水浴锅采用电加热，加热温度60℃，用融化后的石蜡的粘性粘接切割后的晶体，因只需把石蜡由固态加热至液态即可，固无废气产生），融蜡粘接完成后按照客户要求尺寸进行晶体滚圆，滚圆后进行水解(用水对石蜡进行溶解)，水解完成后进行清洗，倒边，检验合格后为成品，不合格回到晶体切割工序再利用。
抛光加工：
晶体毛坯通过铣磨机进行铣磨，铣磨过程中产生废水，铣磨后再精磨，精磨过程中采用金刚砂进行精磨，精磨完成后进行抛光，抛光完成后进行定心割边，定心割边完成后进行清洗检验，清洗采用无水乙醇清洗擦拭（擦拭在擦拭台进行，无水乙醇用量极少，无需封闭集气处理。检验合格后为成品
精磨抛光
（1）细磨精磨：
1清洗模具：用洗衣粉清洗模具，以免上边残留的磨料划伤工件。
2适当调整碾磨机的转速，待磨轮转动均匀后，开始磨修。
3细磨精磨的方法：
(a)磨平面时，先将工件轻轻放在磨轮上，然后轻轻加力并与磨轮转动方向呈反方向运动，运动轨迹最好成椭圆型，每磨固定圈数后，将工件自身旋转一定的角度，继续磨修。将工件放在磨轮中间可以磨修边缘，放在磨轮边缘可以磨修工件中间。注意不要用力过大，否则可能会使工件飞出或者造成划痕。
(b)磨凸面时，方法与平面基本相同，当工件沿外缘转动时可以磨修中间，当工件在中间转动时可以磨修边缘。
(c)当工件磨修差不多的时候，可以停止磨修，洗净工件，用六倍放大镜观察表面纹路，是否有划痕和沙眼，如果有继续修磨。
(d)若表面合格，使用刀口尺观察平面的平整度，观察合格的标准为平面中心有一条头发丝细的亮线。
4细磨使用302#的沙，精磨使用303、304的沙。
5由细磨转为精磨的过程中，模具必需用洗衣粉清洗干净。
6六倍放大镜和刀口尺的使用方法：
六倍放大镜应在100W的白炽灯光下使用，使用时应远离工件10cm左右，看工件时工件应该斜对着灯光，边观察边慢慢旋转工件。使用刀口尺时，工件表面要确保干燥，要仰视工件就与刀口尺的结合部，使用刀口尺观察两次，两次角度应垂直。
（2）抛光（古典法）：
1上盘：用沥青刚性上盘，上盘完后清洗抛光面。
2调整好机床转速、摆幅，准备好热水、抛光液。
3预热抛光模：将抛光模在50~60度的热水中烫一下，使抛光模软化。
4在抛光模上涂上抛光液，覆盖在镜盘上，用手推几下，使之吻合。放上铁笔，开动机床，开始抛光。边抛光边添加抛光液。
5抛光约15分钟后，取下工件，用洗衣粉洗净抛光面，用六倍放大镜观察表面疵病。在已抛光面上滴一滴乙醚与酒精的混合液，用纱布擦净，用同样的方法处理标准工件，然后使两者贴合在灯光下观察光圈。
6光圈的识别和修改：
低光圈：加压，空气减少，光圈缩小，光圈颜色为蓝、红、黄
高光圈：加压，空气减少，光圈外扩，光圈颜色为黄、红、蓝
工件在上：低光圈，工件往里收，多抛边沿；高光圈，工件往外拉，多抛中心。
工件在下：低光圈，往外拉，多抛边缘；高光圈，往里收，多抛中心。
7下盘，用汽油洗掉沥青，再上盘，抛另一面。注意已抛面应涂上保护漆，用酒精洗掉保护漆。
8两面都抛光合格后，清洗工件。清洗工作台，抛光结束。
9抛光的目的：
(a)去掉表面的破坏层，达到规定的粗糙度。
(b)精修面形，达到图纸要求的面形。
(c)为以后的特种工艺如镀膜，胶合工序创造条件。
定心磨边
机械法定心：
1定心原理：
机械法定心是将透镜放在一对同轴精度高、端面精确垂直于轴线的接头之间，利用弹簧压力夹紧透镜，根据力的平衡来实现定心。其中一个接头可以转动，另一个既能转动又能沿轴向移动。
2操作自动定心磨边机：
打开电源，先开水泵，然后开砂轮。
接着根据零件的尺寸调节前边的定位千分尺，调节后边的千分尺对刀，听到细微的摩擦声即对刀完成，再将千分尺向后拧一些，然后再次调节前边的千分尺，调节至目标尺寸。然后即可按下自动操作键，磨边机会自动完成定心磨边
气泡和条纹-微观的：
所有晶体和玻璃材料，没有完美的材料，都会有细小的气泡或是条纹；这个在国标中有规定。ICC的符合国标。
需要注意的是，有些气泡和条纹，在棒材阶段是监测不出来的，切片也看不出，只有精密抛光后，在有经验的检验员或是精密检测仪器下，才能看到。
包裹物，散射颗粒：
晶体材料里面有可见白点，星星点点，用激光笔照射候，发光。这些是绝对不合格品的表现。
颜色：
颜色多是材料在清洗过程中，酸碱配比不一致；亮度不一致，多为晶体方向或是晶体结构不同，譬如111方向可能不如100方向更亮或是透一些。
晶体定向知识-为何晶体要定向
晶体结构即晶体的微观结构，是指晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列情况。自然界存在的固态物质可分为晶体和非晶体两大类，固态的金属与合金大都是晶体。晶体与非晶体的最本质差别在于组成晶体的原子、离子、分子等质点是规则排列的（长程序），而非晶体中这些质点除与其最相近外，基本上无规则地堆积在一起（短程序）。金属及合金在大多数情况下都以结晶状态使用。晶体结构是决定固态金属的物理、化学和力学性能的基本因素之一。
晶系
已知晶体形态超过四万种，它们都是按七种结晶模式发育生长，即七大晶系。晶体是以三维方向发育的几何体，为了表示三维空间，分别用三、四根假想的轴通过晶体的长、宽、高中心，这几根轴的交角、长短不同而构成七种不同对称、不同外观的晶系模式：等轴晶系，四方晶系，三方晶系，六方晶系，斜方晶系，单斜晶系，三斜晶系。
晶面
晶面指数（indices of crystal face）是晶体的常数之一，是晶面在3个结晶轴上的截距系数的倒数比，当化为整数比后，所得出的3个整数称为该晶面的米勒指数（Miller index）。六方和三方晶系晶体当选取4个结晶轴时，一个晶面便有4个截距系数，由它们的倒数比所得出的4个整数则称为晶面的米勒—布拉维指数（Miller Bravais indices）。以上两种指数一般通称为晶面指数
在晶体中，原子的排列构成了许多不同方位的晶面，故要用晶面指数来分别表示这些晶面。晶面指数的确定方法如下：
1．对晶胞作晶轴X、Y、Z，以晶胞的边长作为晶轴上的单位长度；
2．求出待定晶面在三个晶轴上的截距（如该晶面与某轴平行，则截距为∞）
3．取这些截距数的倒数，例如 110，111，112等；
4．将上述倒数化为最小的简单整数，并加上圆括号，即表示该晶面的指数，一般记为（hkl），例如（110），（111），（112）等。
晶向
晶向是指晶体的一个基本特点是具有方向性，沿晶格的不同方向晶体性质不同。布拉维点阵的格点可以看成分列在一系列相互平行的直线系上，这些直线系称为晶列。同一个格点可以形成方向不同的晶列，每一个晶列定义了一个方向，称为晶向。
标志晶向的这组数称为为晶向指数。
由于晶体具有对称性，有对称性联系着的那些晶向可以方向不同，但它们的周期却相同，因而是等效的，这些等效晶向的全体可用尖括号< α β γ >来表示。对于立方系，晶向[100]、[010]、[001]及其相反晶向就可以用<100>表示，其它晶系不适用。
立方晶系的晶向指数可用[uvw]来表示。其确定步骤为:
(1)选定晶胞的某一阵点为原点,以晶胞的3条棱边为坐标轴,以棱边的长度为单位长度;
(2)若所求晶向未通过坐标原点,则过原点作一平行于所求晶向的有向直线;
(3)求出该有向直线上距原点最近的一个阵点的坐标值u、v和w;
(4)将三个坐标值按比例化为最小整数,依次放入方括号[]内,即为所求晶向指数
可见光
指能引起视觉的电磁波。可见光的波长范围在0.77～0.39微米之间。波长不同的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。0.77～0.622微米，感觉为红色；0.622～0.597微米，橙色；0.597～0.577微米，黄色；0.577～0.492微米，绿色；0.492～0.455微米，蓝靛色；0.455～0.39微米，紫色。
红外光谱（infrared spectra）
指以波长或波数为横坐标以强度或其他随波长变化的性质为纵坐标所得到的反映红外射线与物质相互作用的谱图。按红外射线的波长范围，可粗略地分为近红外光谱（波段为0.8～2.5微米）、中红外光谱（2.5～25微米）和远红外光谱（25～1000微米）。对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光，可得到红外发射光谱，物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成；对被物质所吸收的红外射线进行分光，可得到红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，它是一种分子光谱。分子的红外吸收光谱属于带状光谱。原子也有红外发射和吸收光谱，但都是线状光谱。
紫外光谱
紫外光谱是分子中某些价电子吸收了一定波长的电磁波，由低能级跃近到高能级而产生的一种光谱，也称之为电子光谱。目前使用的紫外光谱仪波长范围是200~800nm。其基本原理是用不同波长的近紫外光（200~400nm）依次照一定浓度的被测样品溶液时，就会发现部分波长的光被吸收。如果以波长λ为横坐标（单位nm），吸收度 （absorbance）A为纵坐标作图，即得到紫外光谱（ultra violet spectra，简称UV）。
为什么多晶MGF2材料会产生多个像？
MGF2为双折射晶体且各向异性，当光线在穿过晶体是产生多次折射和反射。如果多晶材料会有很多晶界线及方向，导致光线不能聚焦。
多晶MGF2可以有方向么？
如果MGF2个方向上的晶格排列偏差在5度内，材料表面看起来比较花，按结构来说是多晶，但是可以定出方向，如果激光能量够高且材料均匀性较好，则不会影响使用性能。
多晶氟化镁可以做镀膜材料么？
现有镀膜材料，然后在镀膜材料中进行适当元素去除，在经过高温提出熔炼，长出的多晶氟化镁应用在镀膜上，不会出现炸锅，喷点等颗粒材料常见问题。是蒸发镀膜里最优质的多材料，典型尺寸为D18/25/30,从材料纯度大于4N
如何定向100面？
很显然，先找001面，然后按照公式采用数控切割设备，进行定向切割。
晶体长出来就是001方向么？
晶体生长是极其复杂的高科技，及时有籽晶及大量的文献和技术累积，也不能保证每一个周期的晶体都是单晶且方向很准。 所有定向都是后期通过高精密设备来完成
为什么晶体越长价格越贵？
单晶生长是极其复杂的技术，同时单晶的定向生长有着很大的不可控型，所以为获得方向校准的晶体，则必须通过后期加工，此时材料浪费是一方面，加工时间和人力成本也很大
如果我订购的长晶体里面有超小气泡怎么办？
晶体目前监测采用裸眼和激光设备扫描相结合。但超小气泡则必须通过精密抛光在暗室或纤维镜下才能看见。所以在提供长棒晶体是，是检测不出超小气泡的，如果您那里要切割成片使用，是不会影响应该用的。
为什么我购买的晶体应力很大？
综合因素（原材料纯度不够，晶体工艺不成熟，晶体设备有问题，晶体监测不到位，晶体切割过于粗糙，晶体没有采用消应力工序）
我的308NM激光器镜片可以用在193NM 么？
193NM的材料价格价格一定比308NM的贵好多；也就是说193NM的材料是可以用在308NM。 但308NM的材料，在193NM则未必好用。所有准分子晶体材料均为订制产品，所以如果选择通用性，则请选择本征最好的材料，否则请选购最适合应用的材料
我的氟化镁镜片使用一段时间变色了？
这个原因既有可能是材料的先天缺陷，如晶体生长过程中的缺陷，也关乎在长时间高能激光的紫外辐照情况下使材料寿命变短。本征研发一种新的紫外辐照系统，可以对晶体的先天缺陷进行检测，使用户的晶体寿命得到大幅延长。
我的氟化物晶体材料出现了荧光？
荧光及意味着产生吸收而发生折射，且表现在应用上则透过率变低或能力损失过大；但荧光的产生有很多客观的因素，例如308NM无荧光，并不意味着193NM无荧光；2J的能量下无荧光，并不意味着5J的能量下没有荧光。所以准分子的材料均为订制材料，荧光和晶体的基础原料，生长工艺，生长环境，加工工艺及环境，和测试系统的搭建都有很大的关系，成本极其高
请问我的每批产品均需要提供实测曲线@121可以么？
不用，因为所有200NM以下的测试设备，都是自行搭建设备；不同测试厂家的测试结果一致性本身就很差。所以如果要此数据，则测试时间要长，而且费用很高。ICC在此积累很多数据，但对材料品质的确保则来自每年超过50万片的销量，且无任一质量问题
请问我的镜片焊接总破碎，是不是你的材料有问题？
晶体焊接是个负责的技术难题，涉及到热膨胀系数，焊接材料，焊接方式，焊接设备等，及必要时还要对镜片进行金属化处理达到更好的合格率。本征晶体的氟化镁生长因为高度的自动化控制，产生的晶体缺陷均可以在出厂前得到验证。所以出现晶体炸裂，请先从工艺的成熟度考虑，如有必要，请咨询ICC材料工程师
单晶氟化镁材料贵么？
典型的价格曲线是这样的，价格由高到底： 特殊方向晶体-100晶体-001晶体-单晶体-多晶体。 所以单晶氟化镁相对来说不贵。
氟化镁的生长工艺有哪些？
本征有提拉法，真空下降法，平板法，温梯法，及大气气氛法等工艺及生产能力。
为什么我购买的晶体应力很大？
综合因素（原材料纯度不够，晶体工艺不成熟，晶体设备有问题，晶体监测不到位，晶体切割过于粗糙，晶体没有采用消应力工序）
晶体应力会影响什么？
热应力过大，温度剧烈变化会裂开；机械应力过大，镜片倒边或是割边或破损；应力越大，材料的均匀性相对越不好，光圈很难做好，投射波前也做不好。同时镜片的，折射率也会有细微差别。
如何测量晶体应力？
典型的是通过应力仪器，把镜片表面进行抛光，设置好通光口径，通过计算光程差，得到应力数值。
应力可以消除么？
应力消除仅是相对概念；热应力往往可以通过长时间的放置达到自然释放，同时在后续的切割研磨和抛光中也会逐步释放。热应力晶体切割中释放最为充分，从实际看，只要切割不裂开，基本后面的研磨和抛光均不会开裂，但滚圆产生的机械和热应力短时间内并不会消除，所以大多数镜片在边缘部分光圈都不好且有通过口径的要求
