蛍石
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天然の蛍石は、古くは19世紀には、顕微鏡などで使われている[1]

高純度の蛍石結晶は、紫外線から可視光線赤外線まで幅広い波長の光(130nmから8μm)を透過することから、光学材料としてレンズや窓板等、多様な用途に使用されている。また色分散が小さく、さらに一般的な光学ガラスと傾向が違う(異常部分分散)という特性を持つため、これを組み合わせてレンズを作ると色収差が非常に小さい、すなわち広い波長域にわたって焦点距離の差のない極めて安定した光学性能が得られる(蛍石レンズ[1][5]

しかし、天然から産する蛍石は小粒なものが多く、大型のレンズを作ることは難しい[5]。1950年代には、蛍石を粉砕し、不純物を取り除いた上で再結晶化させる人工蛍石結晶の技術が発明された[1]。しかし単結晶を光学材料として使用するため、大型化が難しい。人工蛍石結晶は、まず坩堝で1400度まで加熱したあと、7?11日かけて冷やす。そして、不純物がないか検査した後、再び加熱して7?9日かけて冷やしながら、歪みを取り除いていくという工程を経て、ゆっくりと研磨をするという長い時間をかけて出来上がる[5]、直径20cmの凸レンズで100万円以上の高値になることもある。世界で初めて、一般消費者向けに発売した人工蛍石結晶採用のカメラ用レンズは、キヤノンが1969年5月に発売した「FL-F300mm F5.6」である[6][7]。当時、大卒の初任給が約3万円の時代に、このレンズは10万円で売り出された[5]

日本岩谷産業が2014年10月14日、天然の蛍石を原料とせず、炭酸カルシウム石灰岩を高純度のフッ酸で処理することで、蛍石を人工的に合成する技術を、世界で初めて確立したと発表した[8][9]。これにより、レンズの低価格化が起こると期待されていたが、2020年時点ではまだコスト問題が解消されておらず、合成蛍石は、人工蛍石結晶の10倍弱のコストがかかる[1]ガラスで、蛍石レンズと同じ性質を持つレンズを作ることも可能であるが、その場合も加工は蛍石以上に難しい場合が多く、また重い。結果、蛍石が使われることが多い[1][5]

なお、鉱石として市販されている物に関しては比較的安価である。

紫外線の透過に優れているため、集積回路の露光に用いるステッパーの光学系に使用される。石英も紫外線の光学材料として使用されるが、DUV(Deep Ultraviolet:深紫外線)の帯域では損失が大きいので蛍石の独擅場である。他にDUVの光学材料としてはフッ化リチウムフッ化マグネシウムも候補である。
産地

世界的に広範囲で産出する鉱物で世界埋蔵は2億2000万トンと推定されている。世界の蛍石の生産量は1950年から1970年の間に急速に増加したが掘りやすい場所を掘りつくしてしまいその後減少し始めた。需要の増加はアルミニウム製錬とフルオロカーボンの製造と半導体生産に関連している。フッ素はリサイクルすることが実質的に不可能であるため、現在のペースでは40年前後で完全に枯渇することが予想されている。鉱脈が枯渇した鉱山や産出量が減少しはじめている鉱山も多く、1980年代に120万トンを産出して世界第三位を誇っていたモンゴルは鉱脈の枯渇が進み現在では23万トンにまで減少している。世界最大の産出量を誇る中国も輸出や工業利用しやすい沿岸部の枯渇が進み内陸部へと移動している。一時的な下落はあるが鉱石の価格は上昇を続けているため、旧来の価格では採算ラインにのらないために採掘されていなかった鉱脈が開発されたり採掘再開した鉱山もある。

日本国内でも昔は産出していたが1970年までに全て掘りつくしてしまい、1972年に日本国内の鉱脈は全て枯渇した事が宣言され、現在は少量が自然採取できるだけで鉱脈は存在しない。

世界のCaF2純分の蛍石生産量 単位:千t

順位国/地域2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年2016年
1中国3,2004,2003,8004,6006,5504,2004,0003,8004,4004,200
2メキシコ9331,0581,0501,0701,2101,2401,2101,1101,0301,000
3モンゴル355335460400348480240370231230
4南アフリカ285299204157196170158285135180
5ベトナム-4-----38168170
6カザフスタン646665656565108110110110
7スペイン1381491231281121071031039895
8イラン68627176588085908080
9モロッコ79576975797981757975
10ドイツ54495059665449604060
11タイ2268623122124355050
12イギリス45371926--30778140
13ケニア829816451179172706320
14ナミビア109109749784696165--
15ロシア18026912767120129593--
その他1261048615162951009910989
合計5,7206,9206,3007,0409,0806,8806,3806,3906,6746,399

出典:Unitd States Geological Survey「Minerals Yearbook Fluorspar」
特記事項

中国医学では紫石英と呼び、鎮静・鎮咳薬として用いられるが、地方によっては紫水晶と混同される。また中国では、蛍光する蛍石を夜明珠と呼び、古くから宝物として扱われてきた。


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