先播“種”，再生長

    孕育晶體的高溫爐外表與一般的電熱水鍋爐並無大差別。透過鍋爐小小的觀察孔，記者看見爐內有一團灼目耀眼的小火球。戴上特製的觀察鏡後，才看清這團小火球是已經“長”成小圓錐體的晶體在旋轉。小晶體周邊，液態狀的釩酸釔熔料如沙浪般翻滾、跳躍，仿佛要淹沒這個被一根細桿提拉著的小東西。

    車間主任、高級工程師閆澤武告訴記者，這個小晶體是早上開始在爐內“長”大起來的。此前要做一系列週密準備工作，如將爐子抽成真空，充好氮氣，調好爐子裏的溫度，在1820攝氏度的高溫下熔化製造釩酸釔晶體的粉料等等。當籽晶通過豎立細桿點“播”到熔化的原料裏，晶體生長開始了。隨著細桿緩緩旋轉，緩緩往上提拉，熔料會附在籽晶上，隨細小的溫度變化而結晶，晶體開始生長，越長越大。學術上將這種生長方法叫提拉法，將其生長過程分別叫縮徑生長、放肩生長、等徑生長。乍一看，有些像做拔絲水果。只不過拔出的不是絲，而是上部為錐狀體，中部為圓柱體的晶體。

    退火要40小時

    年輕的工程師鐘志勇帶記者來到另一台爐內前，指著已被細桿提出熔料液面的晶體介紹説，這個長到高60毫米，直徑30毫米，重140克左右的晶體，就是已長成的晶體了，現正在退火冷卻。長成這樣的晶體需20小時左右，技術人員要一直不間斷守在爐旁觀察、記錄、調溫，不能懈怠。退火需要40小時，“看護”要求可以不像生長時那麼嚴。40小時後晶體出爐，經鐳射器檢驗沒有光路，沒有閃爍點，才算合格成品。

    神秘的人工晶體

    合格的晶體成品，似乎不那麼搶眼，橫著放像塊大椰子糖，豎著擺，像小孩玩的陀螺，但它有許多神秘的軍事用途。在民用中，也讓人大開眼界。中國非金屬礦業集團副總經理兼爍光公司董事長周育先説，衛星、宇宙飛船、導彈，都離不了人工晶體材料。衛星飛船都需要與地面進行資訊溝通，資訊暢通後才能進行控制。資訊溝通是由地面發射電波進行的，這是一種特殊電波。幾百公里外的太空要收到這種特波，需要一種對這種特殊波長非常敏感的材料，人工晶體材料正好符合要求。有許多材料對特波也十分敏感，但在太空大量輻射下，性能發生變化，甚至是質變，而我們生長的人工晶體不會發生性能變化，抗輻射能力也非常強。大家每天看天氣預報，知道風雲衛星。我們一些型號的人工晶體已經用在風雲衛星上，做通訊器件的材料。大家都看過衛星照片，這也有人工晶體的功勞。拍照需要一個窗口，這個窗口是不能用一般玻璃的。因為飛行器在高速飛行時，會遇到大氣中的灰塵、雨、雪、冰雹，而在太空，還存在著日益增多的太空垃圾，這些東西對高速飛行物衝擊力大；再加上外層空間急冷急熱，溫差太。這就要求窗口材料要具有綜合的優良性能。我們生産的人工晶體材料正好抗衝擊，抗急冷急熱。導彈前面有個跟蹤球罩，這個球罩的材料所抗衝擊力是高速導彈以幾馬赫的速度飛行時産生的，同時，又要求這種材料能透過多波段信號。這一直是高馬赫數導彈的技術瓶頸之一。我們生長的人工晶體有這個能力，解決了瓶頸問題。我國首次在法國展出的導彈，上面的球罩就是人工晶體院的傑作。沒有人工晶體，導彈是瞎子，衛星飛船是“聾子”。

    人工晶體能長多大

     人工晶體如此重要，那能否讓晶體長得更大更快一些呢？對此，周育先作了詳細的解釋。目前，國內長得最好最大的釩酸釔晶體可達180克，這也是國際領先水準。人工晶體長得越大，純度越高，工業應用就越好，這是專家們的共識。但難在如何攻破工藝設備難關。長大的晶體，需要大爐子，以確保晶體有足夠大的生長空間，同時，溫度控制要均勻，這是很難的事。從目前看，我們有能力讓釩酸釔晶體長到200克，並且保證晶體質地純凈。這恐怕是目前工藝水準的極限。再往前突破極限，可能需要工藝上大革新，上新臺階。

    長晶體，要坐10年冷板凳

    周育先感慨説：“長晶體是一門高超的‘手藝’，是勞動密集型的高科技。除設備的自動化程度很高外，需要大量的經驗積累。專家為長出一種有用的晶體，往往要在實驗室坐8年、10年的冷板凳。有的科學家窮其一生的精力，也就長好一兩種晶體。這在國外很難做到。他們的勞動力很貴，尤其是科學家的勞動，那些國家不一定能有那麼多的投入，讓科學家10年後見成效。中國的科學家在5年計劃的科技體制下，可以做到這一點。人工晶體院沈德忠院士長了30多年的晶體，積累了30多年經驗，世界上沒有科學家能比。人工晶體院還有一大批探索新晶體材料的專家、教授。可以毫不誇張地説，常用的晶體材料，只要是用戶提得出指標，專家們就能長出滿足要求的晶體。杜邦公司曾經為了一種晶體，乾脆拿錢讓晶體院來做。黃朝恩教授也是積累了多年長晶體的經驗，眼下我們參觀的這種能大大提高光纖通訊能力的純釩酸釔晶體，就是在他指導下由年輕的技術人員長出來的。提到我國在世界領先的技術，國人常舉人工晶體，我們當之無愧。在美國的一些中國技術人員能在光通訊佔一席之地，許多是得益於了解一些晶體的特性，用於光通訊器件，馬上讓別人另眼相看，覺得他們有用。而他們有一定基礎後，也開始辦光通訊公司，發展光通訊事業。這一點值得我們學習。我們辦了這個爍光公司，並不僅僅是長晶體，而是要在晶體深加工上做文章，在發展光通訊事業上做文章，這樣才能最大限度發揮我們的優勢。”

    基金看好人工晶體

     科技部科技型中小企業技術創新基金管理中心是爍光特晶科技有限公司的股東之一。前來參觀指導的中心領導趙玉海詳細觀看了晶體生長狀況，並向公司總經理王忠詢問了設備運轉、産品品質、産值産量及如何提高生産效率。在接受記者採訪時，趙玉海説，這個公司是基金管理中心直接注入資本金的第二家科技型中小企業。當初之所以直接注入資本金，是基於人工晶體院在院所轉制中工作做得好，技術本身在國際上領先，有基礎，有潛力，産業化前景光明。他相信，在包括人工晶體院、北新建材股份公司、上海毅高實業有限公司等股東的支援下，合作夥伴們發揮技術、資金、市場諸多優勢，公司一定能做強做大，能成為高新技術的楷模，在光通訊産業方面、在支援航太航空和國防事業方面，建功立業。（胡木成）

    《科技日報》 2001年9月20日