Искусственно выращенные кристаллы рубина и сапфира

Появились и новые лазерные кристаллы. Рубин теперь совсем не полновластный хозяин в царстве ла­зеров. Флюорит, гранаты, арсенид галлия и многие другие кристаллы тоже успешно применяются для лазеров?).

И — кто знает?! — может быть где-то в глубинах Вселенной есть другие, внеземные цивилизации, ра­зумные существа там тоже растят кристаллы для ла­зеров и пришлют, нам сигналы по лазерному лучу, а мы ответим им тоже лазерными сигналами. Жители Земли не только мечтают об этом, но уже начинают поиски...

Но откуда же берется столько драгоценного кам­ня? Конечно, это уже не природные кристаллы, из­редка встречающиеся в россыпях. Это синтетические кристаллы, выращенные человеком.

Впервые вырастил кристаллы рубина французский ученый Вернейль в самом начале нашего века. Выра­щивание кристаллов рубина по Вернейлю стало пер­вым промышленным методом синтеза кристаллов.

Маленькие рубины вставлялись как опорные кам­ни в часы еще в XVIII в. Но рубин был очень дорог, а поэтому чрезвычайно дорогими были и точные часы. Лишь после того, как научились растить искусствен­ные кристаллы рубина и делать из них опорные кам­ни, с начала нашего столетия вся часовая промышлен­ность перешла на искусственные рубины, и часы пе­рестали быть предметом роскоши.

В дореволюционной России не было своей рубино­вой промышленности, точные часы покупались за границей. В 1928 г. в Москве, в тресте «Русские само­цветы», была организована опытная мастерская по БЬ1ращиванию кристаллов корунда для ювелирной и часовой промышленности, которая дальше стала бы­стро расширяться. За несколько дней до Великой Оте­чественной войны в московских газетах появилось со­общение о том, что в Институте кристаллографии.

Рис. 106. Искусственно выращенные кристаллы рубина и сапфира. Уменьшено в 4 раза. Фото М. Я. Вольфковича.

Академии наук изобретателем С. К. Поповым под ру­ководством академика А. В. Шубникова выращены большие кристаллы рубина. А дальше производство рубина расширилось так, что теперь уже работают многие заводы, на которых растят кристаллы рубина и сапфира. В 1950 г. А. В. Шубникову и С. К. Попову за разработку и усовершенствование способа выра­щивания кристаллов рубина была присуждена Госу­дарственная премия.

Выращивать кристаллы корунда трудно потому, что у него необычайно высока температура плавле­ния: 2030 °С. Где найти тигли, которые не разруша­лись бы от такого жара?

Достоинство метода Вернейля заключается в том, что кристалл растет хотя и из расплава, но без вся­кого тигля, ибо кристаллы рубина растут как сталаг­миты в пещере: мелкий-мелкий, как пудра, порошок, окиси алюминия сыплется непрерывной тонкой струй­кой и попадает в пламя гремучего газа, где темпера­тура больше двух тысяч градусов, так что порошок тут же расплавляется. Мельчайшие капельки рас­плава падают вниз, на под­ставку, на которой уже за­креплен кристаллик-затравка, и, застывая, кристалли­зуются (рис. 107). Так и нарастает кристалл, почти как в старой индийской ле­генде: падают кроваво-крас­ные капли и застывают са­моцветным камнем.
Рис. 107.Схема выращива­ния кристаллов рубина.

Ну, правда, не обяза­тельно кроваво-красным: это уже зависит от того, ка­кую примесь добавить в расплав, что хотите выра­стить — красный рубин, си­ний сапфир или бесцветный лейкосапфир. Искусствен­ный камень не только не хуже природного: тот же цвет, та же игра красок, та же твердость, тот же блеск. Но он и лучше природного. Природные кри­сталлы самоцветов малы. Природный рубин весом в два-три грамма — это уже величайшая редкость и драгоценность. Человек же оказался куда более уме­лым, чем природа: в лабораториях и на заводах рас­тят рубины и сапфиры длиной до метра, весом в ки­лограммы. Никаким султанам древности не снились такие самоцветы. Побывал бы этот султан или вол­шебник из старой сказки на современном заводе, где в десятках печей растут не караты или граммы — нет, килограммы, тонны драгоценных камней!

В последние годы разработаны новые методы вы­ращивания корунда. Однородные, высоко совершенные кристаллы рубина и сапфира выращивают из рас­плава несколькими различными методами. В Инсти­туте кристаллографии имени А. В. Шубникова X. С. Багдасаровым недавно создан новый метод на­правленной кристаллизации, которым выращивают крупногабаритные кристаллы сапфира. Заметим, что в природных минералах сапфиром называют синие кристаллы корунда, а бесцветные, прозрачные носят название лейкосапфира. В технике же название сап­фира укоренилось за бесцветными кристаллами.

Рис. 108. Изделия из кристаллов рубина и сапфира.

С тех пор как научились выращивать большие тол­стые пластины сапфира, эти кристаллы обрели еще одно новое призвание. Сапфир прозрачен для дальней инфракрасной области спектра, поэтому из него делают пластины для оптических приборов.

Даже и это еще не все. Основная масса кристал­лов сапфира идет в полупроводниковую промыш­ленность: из-за высокой твердости, способности к полировке и совершенства структуры сапфировые пластинки служат подложками, на которых растят полупроводниковые пленки.

Для разных областей техники на заводах растят многие тысячи кристаллов рубина и сапфира.

You are here:
Green Blue Orange Back to Top