Текст книги "Эврика-87"
Автор книги: Автор Неизвестен
сообщить о нарушении
Текущая страница: 24 (всего у книги 27 страниц)
Этот чудодейственный препарат создан во Всесоюзном научно-исследовательском институте химических реактивов и особо чистых химических веществ ВНИИ ИРЕА. А точнее, в отделе комплексонов и комплексных соединений. Этот отдел возглавляет лауреат Государственной премии СССР Нина Дятлова.
...Существует огромное разнообразие молекулярных структур. Но среди них выделяется особая группа соединений, в которых обнаруживается сходство с орехом, зажатым в щипцах.
Только в роли щипцов здесь выступает молекула органического соединения, а в роли орехов – атомы металла. Вот эти соединения и есть комплексоны.
Словно осьминог, они могут в растворе не только схватывать и прочно удерживать частицы металла, но и обволакивать их своей массой, делать химически бездеятельными, безвредными. Вместе с тем в какой-то момент давать им "волю", включать в работу.
Еще одна способность – доставлять частицу металла в нужное место и только там разжимать свои "клещи".
Недаром многочисленные соединения, рожденные с помощью комплексонов, иногда называют хелатными. Это греческое название переводится на русский язык как "клешня рака".
Комплексоны – порошки белого цвета, нетоксичные, безопасные в обращении, хорошо растворяются в воде.
В отделе, возглавляемом Ниной Дятловой, уже синтезировано 180 комплексонов и их соединений с металлами.
Более ста из них выпускается для нужд народного хозяйства.
Одними из первых их достоинства оценили энергетики.
Трубочисты-невидимки
– Отложение солей металлов – враг любого технологического оборудования, которое охлаждается водой,– рассказывает Нина Дятлова.– Котлоагрегаты, трубы быстро обрастают толстым слоем окислов и солей.
Приходится с помощью соляной кислоты очищать оборудование от накипи и продуктов коррозии. Это долго и дорого. Сотрудники нашего отдела и Московского энергетического института разработали и помогли внедрить на многих электростанциях и других объектах простые и надежные способы обмывки оборудования с помощью комплексонов. Простои сократились в пять раз. Экономический эффект от использования комплексонов, этих трубочистов-невидимок, свыше 13 миллионов рублей в год, сберегаются и миллионы тонн условного топлива.
Другой пример. У ледокола "Ленин"
обширное энергохозяйство. Оно нуждается в регулярной и тщательной промывке. На эту трудоемкую операцию уходило много времени. С помощью специально подобранных комплексонов оборудование ледокола в короткий срок было освобождено от отложения солей. Причем внутренняя поверхность труб блестела, будто они только что изготовлены. Сейчас на многих судах используют комплексоны для промывки оборудования.
Они пригодились и нефтяникам. Ведь им тоже необходимо предотвращать солевые отложения в нефтедобывающем оборудовании. Вместе с водой в пласт закачивается немного раствора комплексона. На тысячу литров достаточно пяти граммов порошка. И вот результат: соли на поверхности труб не отлагаются.
Комплексоны и их соединения находят все большее применение в сельском хозяйстве, строительстве.
Кому поставят золотой бюст!
Поразительны опыты с чудодейственными веществами в медицине.
– После сорока лет,– рассказывает Нина Дятлова,– практически у всех людей в той или иной степени нарушается кальциевый обмен. С нарушением кальциевого обмена бороться очень трудно, а ведь с ним связаны многие болезни. В Московском научно-исследовательском институте педиатрии и детской хирургии и Институте гигиены труда и профессиональных заболеваний испытывают лекарства, созданные на базе комплексонов. Получены хорошие результаты. Главное – у пациентов прекращается окостенение мягких тканей, механизм кальциевого обмена приводится в нормальное состояние.
Работа в этом направлении продолжается. Можно рассчитывать в будущем получить препарат, омолаживающий организм,– своеобразный эликсир молодости. Фантастика? Нет, почти реальность!
Бостонский почечный центр (США) обещал поставить золотой бюст тому, кто избавит человечество от почечнокаменной болезни. Ведь как важно создать такие средства, которые смогут побороть камни, не повреждая самого органа. Сегодня проводятся опыты с лекарствами на основе комплексонов для удаления камней. И в этом направлении есть достижения.
Комплексные соединения помогают и при профессиональных заболеваниях.
Они выводят из организма такие вредные металлы, как свинец, медь, кадмий, помогают исследовать опухоли головного мозга, определять скорость фильтрации почек...
В 32 областях народного хозяйства, науки, в медицине внедряются комплексоны. Их уже выпускают на многих предприятиях страны. Сфера применения этих веществ расширяется с каждым годом.
Виноваты ли грызуны!
Кто портит изоляцию электрических кабелей? Причем не время от времени, а постоянно, на протяжении многих лет причиняя народному хозяйству страны весьма ощутимый урон? Дать исчерпывающий ответ на эти вопросы удалось благодаря трудам Лаборатории быстропротекающих процессов и физики кипения Отдела физико-технических проблем Уральского научного центра АН СССР. На кого только не грешили эксплуатационники кабельных линий в своих подозрениях, начиная от муравьев-термитов и кончая полевыми мышами!
А на самом деле все, может быть, обстоит гораздо проще. Или сложнее?
В лаборатории, которой заведует кандидат физико-математических наук П. Павлов, решили: враг изоляции скрывается внутри самого кабеля. Имя ему электрическое поле. Это оно, взаимодействуя со всевозможными разновидностями эпоксидных смол, из которых изготавливают изоляции, ведет непрерывную разрушительную работу.
Убедительней всяких слов свидетельствует опыт, поставленный в лаборатории. В небольшую стеклянную ячейку помещается доза эпоксидной смолы – электроизолятор. Вводятся миниатюрные плоские электроды, а затем добавляется всего-навсего одна капля воды. Затем подключается электрический ток. В диэлектрике начинают стремительно прорастать экзотические цветы – дендриты. Всего полминуты потребовалось им, чтобы дотянуться до электродов. Все. Стрелки измерительных приборов резко шатнулись – имитация пробоя изоляции завершена.
В действительности же красавец дендрит не что иное, как система микроскопических каналов, проложенная влагой в электропроводящей сердцевине кабеля. Даже если вода испарится, остается своеобразный мостик, заполненный воздухом. В результате так называемая электрическая прочность изоляции резко снижается. Реальной электросистеме грозят утечки энергии и даже короткие замыкания.
Хотя, конечно, в натурных условиях смоделированный процесс может длиться месяцы и даже годы.
Отныне инженеры и ученые могут выбирать необходимые электроизоляционные материалы не вслепую, а применительно к конкретным условиям эксплуатации энергосистем.
Заодно как будто оправданы грызуны.
7. ИЗ МИФА В ЖИЗНЬ
Впереди – металлотроника
Рассказывает член-корреспондент АН СССР Ч. Копецкий
Второе открытие металлов
Между свойствами обычного и высокочистого металла – дистанция огромного размера. К примеру, титан по мере очистки меняется парадоксально.
Испытания впервые полученных в 1910 году не очень чистых образцов доказывали, что он хрупок, непрочен, с трудом поддается обработке. Впоследствии же оказалось, что виноваты в этом примеси. Чистый титан обладатель высокой пластичности и прочности.
Хрупкими долго считались вольфрам, хром, молибден, тантал, висмут, цирконий. И они же в чистом виде как будто родились заново с целым рядом ценных качеств. Высокочистые вольфрам и молибден, например, можно ковать, прессовать, прокатывать, волочить из них проволоку. Кроме того, они не поддаются коррозии. Чем выше чистота, тем больше вероятность открытия истинных свойств металла, обычно маскируемых примесями. Очищаясь, металлы как бы сбрасывают обманчивые маски, обнажают свои подлинные качества, доселе неведомые человеку.
"Второе открытие" этих металлов поистине явилось триумфом современной физики твердого тела.
Толчком к широким научным исследованиям свойств металлических кристаллов высокой чистоты и совершенства, а затем интенсивного их производства послужил, как уверяют, случай.
Во время второй мировой войны инженеров-связистов долго мучила проблема выхода из строя без видимых на то причин некоторых электронных приборов, конденсаторов в радиоаппаратуре, кабелей, проложенных по дну морей и океанов. К поискам причин аварий подключили ученых. Они обратили внимание на мельчайшие "усы" – нитевидные кристаллы олова и кадмия, прорастающие иногда на стальных частях аппаратуры, покрытых этими металлами. Тщательно исследовав "усы", ученые были поражены их высочайшей прочностью, которая в десятки раз превышала прочность кадмия и олова, полученных в обычных условиях, и по величине приближалась к теоретически предсказанной прочности металлов вообще.
Дальнейшие изыскания доказали, что нитевидные кристаллы – "усы" сверхчистые монокристаллы кадмия или олова с почти идеально гладкой поверхностью. Именно это и определяет их удивительные свойства. Просвечивание "усов" рентгеновскими лучами обнаружило у них почти идеально правильную кристаллическую решетку. Таким образом, высокая прочность "усов" – следствие их строения и чистоты, гладкости поверхности.
...На черном бархате монокристаллы ультрачистых металлов фантастически красивы.
В лучах солнца они сверкают неземными по чистоте и насыщенности оттенками цветовой гаммы. Монокристалл меди – темно-золотой, серебра зеркально-голубой, висмута – жемчужно-матовый. Все они, как и монокристаллы сверхчистых индия, сурьмы, кобальта, свинца, никеля, иттрия и самария,– мировые рекордсмены по чистоте.
Эти крупные, длиной в десять и более сантиметров, монокристаллы металлов выращены в лабораториях недавно созданного Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых металлов.
Металлическая почти невидимая архитектура
С полупроводниковыми приборами в той или иной мере общается каждый, когда слушает транзисторный радиоприемник, смотрит цветной телевизор, ведет расчет с помощью микроЭВМ, работает у станка с числовым программным управлением.
Центром многих из этих устройств, аппаратов и машин служат высокоорганизованные интегральные схемы микроэлектроники. Устройства и элементы таких схем – универсалы. Они могут не только логически обрабатывать информацию, но и, что не менее важно, запоминать ее. Для этого применяют полупроводниковые элементы памяти. Их обычно изготовляют в виде интегральных схем на слоистой основе: металл – окисел – полупроводник и металл – нитрид – окисел – полупроводник. И металлы здесь, конечно, сверхчистые.
Внутри крошечного, объемом всего несколько кубических миллиметров, кристалла полупроводника скрыта сложная архитектура из металла. Это контакты и электрические "мостики", тончайшие пленки из сверхчистого алюминия или золота, конденсаторы и прочие элементы сверхминиатюрного прибора. Количество слагающих элементов исчисляется десятками тысяч, а умещаются они на площади и в объеме нескольких миллиметров.
Создание больших интегральных схем (БИС) обещает сделать повсеместным применение ЭВМ для автоматического управления технологическими процессами на производстве, в том числе с помощью роботов. Это не только реально, но и целесообразно экономически. Почему?
Использование БИС позволяет значительно уменьшить размеры ЭВМ.
Созданы однокристальные микропроцессоры – основной узел машины, выполняющий арифметические и логические действия, представляющие собой БИС с программируемой (перестраиваемой) логикой. Причем программа работы микропроцессора хранится тут же, в запоминающем устройстве, встроенном в БИС.
Ожидают, что со дня на день появится однокристальный микропроцессор, по своим возможностям равный современной большой ЭВМ.
В отличие от обычных ЭВМ микропроцессоры и микроЭВМ легко встраиваются в станок, телевизор, автомобиль и мотоцикл, во всевозможные аппараты торговые, бытовые, медицинские. Микропроцессорная техника становится тем средством, которое поможет оптимизировать работу всех отраслей народного хозяйства, его экономику. В несколько раз увеличивают производительность труда, например, автоматизированные с помощью микропроцессорной техники станки – обрабатывающие центры, обслуживаемые роботами. Еще большего можно достичь при создании на их основе гибких автоматизированных производств нового направления в развитии машиностроения и других отраслей. Комплексная автоматизация возможна только на основе микропроцессорной техники, которая способна одинаково успешно контролировать и анализировать работу и отдельного станка, и целой отрасли хозяйства.
Интегральная схема – "микроздание" необычное. Оно сооружается сразу, одновременно на всех этажах и уже построенное не подлежит исправлению. Поэтому о вероятности успеха говорят при создании каждой отдельной интегральной схемы. Но и это не останавливает технологов, ведь вероятность получения желаемой доброкачественной схемы все же достаточно велика. А эффективность огромна.
При формировании одной интегральной схемы идет в тысячу – сто тысяч раз меньше материала, чем если готовить ее из обычных элементов. Производительность труда при этом увеличивается фантастически – в миллион раз. Таковы плоды науки и техники микроминиатюризации.
А развитие элементной базы микроэлектроники, магнитоэлектроники, оптоэлектроники и сверхпроводниковой криоэлектроники позволяет надеяться на создание в недалеком будущем нового поколения особо миниатюрных быстродействующих компьютеров.
Почему спотыкаются электроны
Атомы металлических кристаллов плотно упакованы. В узлах их решеток находятся положительно заряженные ионы, "купающиеся" в электронном газе потерянных ими и "обобществленных" электронах. Велика роль электронного газа в металлах. Он как бы скрепляет решетку, построенную из взаимно отталкивающихся ионов.
Представим себе, что каким-то путем мы удалили свободные электроны, "вынули" их из металла – ионы, имея одинаковые заряды, оттолкнутся и разлетятся в стороны, а решетка "взорвется)..
Свойства электронного газа определяют цвет и блеск металлов, их теплопроводность, электропроводность.
Приложите постоянное напряжение к металлу – электроны начнут движение. Средняя их скорость не возрастает со временем. Видимо, при движении они испытывают нечто вроде трения, "спотыкаясь" о возникающие на пути препятствия. Их скорость увеличивается и вдруг... падает. Таким образом, движение электронов скачкообразно, а их средняя скорость характеризует электрический ток.
"Спотыкается" электрон о разные объекты. Прежде всего он сталкивается с "чужими" атомами примеси. Вот что главное, вот почему так важна абсолютная чистота металла.
В нашей беседе мы часто упоминаем термин "сверхчистые металлы". В микроэлектронике это требование почти идеальной чистоты совершенно обязательно. Без такой особенности всех металлов, употребляемых здесь, от алюминия до золота, микроэлектроника и разные ее видоизменения просто невозможны.
В сверхчистом металле электроны проводимости движутся удивительно свободно, не наталкиваясь на миллионы и миллиарды частиц примесей, на столь же многочисленные изъяны в структуре металла. Тем самым сверхчистый металл ведет себя почти как сверхпроводник. Своеобразная "сверхпроводимость" влечет за собой не только резкое снижение энергетических затрат, но она еще автоматически решает задачу борьбы с нагревом всех полупроводниковых приборов.
Полупроводниковые приборы при работе могут раскаляться буквально добела, и отвод тепла от них превращается в технически почти или вовсе нерешаемую проблему. При сверхчистых металлах эта проблема не возникает вовсе или, если и появляется, то в значительно более "мягком" выражении.
Далее. Непрерывно циркулирующий в электронной схеме поток информации (в любом виде – волна, заряд и т. д.) тоже наталкивается на множество препятствий в обычном металле. Очевидно, что в сверхчистом металле поток информации может путешествовать без помех.
Исследования, проведенные учеными Института физики твердого тела, во многом раскрыли поведение примесей в металле, их влияние на его характеристики. Были обнаружены места сбора "чужих" атомов, которых привлекают границы зерен металлов. Так, в конструкционной стали на границах зерен и вблизи от них примесей серы и фосфора собирается в пятьдесят раз больше, чем в среднем по объему. Два-три атомных слоя здесь почти полностью состоят из серы и фосфора. Именно поэтому при низкой температуре, в условиях зим Сибири и Крайнего Севера, эта сталь становится хрупкой, как стекло.
Для получения рекордно чистых металлов чаще всего применяют электронно-лучевую зонную плавку в высоком вакууме: при кристаллизации твердого вещества из расплава примеси остаются в остатках расплава. Кстати, еще в древности по такому же принципу из морской соленой воды зимой получали пресный лед.
В установке для электронно-лучевой зонной плавки пучок электронов направляют на узкий участок длинного металлического стержня. Ведя электронный луч вдоль него, медленно перемещают расплавленную зону, доводя ее до конца стержня,– здесь в оставшейся еще расплавленной зоне и собираются примеси. Неоднократное повторение процесса позволяет все более и более повышать чистоту металла.
Высоко котируется на мировом рынке продукция Новосибирского оловокомбината. В белом от пола до потолка цехе рафинировщицы обертывают в нарядную упаковку слитки, содержащие 99,9999 процента олова.
Мягкий и податливый на первый взгляд металл долгое время не хотел отпускать от себя своих многочисленных спутников (олову сопутствует чуть не вся таблица Менделеева). Избавиться от них было проблемой проблем.
Но в высоковакуумных электрических рафинировочных установках, в безвоздушном пространстве, упрятанном в стальную оболочку печи и создающем стерильные условия, при температуре свыше тысячи градусов примеси вскипают. Пары направляют в зону конденсации, откуда примеси сливают в приемник для отходов. А олово в результате этого процесса дистилляции обретает "неземную" чистоту. Впрочем, шесть девяток – не предел! На комбинате считают, что есть все возможности для очистки олова от посторонних примесей до миллионных долей процента. Массовое производство еще не знало такой высокой чистоты металлопродукта.
Последние годы чистые металлы получают из металлоорганических соединений. Технология этого метода изящна и проста. Металл умеренно нагревают в потоке окиси углерода.
Образуются карбонильные соединения атома металла с несколькими молекулами окиси углерода – угарного газа. Соединения эти газообразны и легко отделяются от содержащихся в исходном металле (или руде) примесей и балласта. Газ-соединение пропускают над поверхностью, нагретой до 100-200 градусов Цельсия. При соприкосновении с нею он распадается на металл и газ. Атомы металла осаждаются на поверхность, а газ улетучивается.
Какие же требования предъявляются к производству материалов высокой чистоты, выражаемой в процентах головокружительной десятичной дробью – с шестью, семью и более девятками после запятой?
Говорят, "мала пылинка, а глаз выедает!". При изготовлении материала высокой степени чистоты в атмосфере цеха допустимо содержание лишь нескольких пылинок размером не более микрона на кубический метр. Для чистого кристалла каждая коснувшаяся его пылинка смертельна, она постепенно и неумолимо погубит его. Поэтому производство чистых веществ полностью изолируют от внешней среды.
Необходимую чистоту и стерильность воздуха в рабочих помещениях обеспечивают управляемые компьютерами вентиляторы, пылесосы, кондиционеры... О важности этого оборудования говорит тот факт, что здание обычно конструируют, как слоеный пирог: один этаж – производственный, другой – инженерного обеспечения стерильности. Разветвленный, как спрут, пылесос опутывает своими трубами весь корпус.
Сохранить вещество в чистом виде не менее сложно, чем его очистить.
Один из путей поддержания достигнутой чистоты – хранение металла в условиях низких температур: в жидком азоте или даже в жидком гелии.
Новые лики микроэлектроники
В тонких кристаллических ферромагнитных пленках возникают магнитостатические волны, волны намагничивания. Сейчас исследуются и разрабатываются электронные устройства, основанные на возбуждении и распространении магнитостатических волн. Это приборы магнитоэлектроники.
Поиски путей дальнейшей миниатюризации электроники привели к исследованию влияния на их характеристики сверхнизких температур. Вспомнили о так называемом эффекте Джозефсона, предсказанном в 1962 году английским студентом Джозефсоном, впоследствии лауреатом Нобелевской премии.
Устройство – "джозефсоновский переход" – сконструировано из двух сверхпроводящих электродов, разделенных тончайшим (10-50 ангстрем)
слоем диэлектрика. В обычных условиях, даже при сверхнизких температурах, электрический ток через изолятор не протекает. Однако здесь благодаря сверхпроводящему состоянию электродов ток по изолятору возможен, и зависит он от электрических и магнитных полей, приложенных к переходу. Один или несколько таких переходов могут работать как детектор, усилитель, логический элемент или ячейка памяти.
Благодаря сверхпроводимости при температуре всего 4,2 градуса Кельвина такой прибор, работая, выделяет в десять тысяч раз меньше тепла, чем обычный транзистор. Он оказался находкой для разработчиков ЭВМ будущего. Ведь на полупроводники уже не надеялись: они потребляют слишком много энергии. Созданная на основе полупроводниковых интегральных схем ЭВМ размером с футбольный мяч должна выделять киловатт энергии за секунду. Такая ЭВМ работать бы не смогла – нет способа отвода столь Большого количества тепла. В то же гремя ЭВМ, построенная на сверхпроюдящей электронике, выделяла бы всего 0,1 ватта. В десять тысяч раз меньше!
Наиболее стабильны в работе джозефсоновские переходы с электродами из ниобия и других тугоплавких металлов.
Развитие методов литографии, вакуумной техники, применение тугоплавких металлов позволяет надеяться, что производство элементов вычислительных машин на основе переходов Джозефсона начнется в ближайшие годы.
Устройства сверхпроводящей электроники обладают высокой чувствительностью. На их основе сделаны особо чувствительные измерители магнитных потоков и полей, способные фиксировать магнитные поля не только сердца (магнитокардиография), но и мозга (магнитоэнцефалография). Кардиологи и нейрохирурги получили новый тонкий инструмент для исследований и практики.
Металл – это почти вакуум
Исследования на образцах металлов сверхвысокой чистоты способствовали прогрессу в изучении свойств электронов проводимости. Чтобы "поймать"
увеличение длины свободного пробега электронов, эксперименты проводили на монокристаллах с высокой степенью очистки от посторонних электрически активных примесей и при космическом холоде – температуре кипения гелия – и даже более низкой. Рекордный свободный пробег в восемь-десять миллиметров совершают электроны в сверхчистых образцах индия, выращенных сотрудниками институтов АН СССР. То есть чистый металл вел себя в известной мере как вакуум!
Кандидатом физико-математических наук В. Петрашовым (ИФТТ АН СССР)
создан новый метод анализа чистоты металлов. Он основан на свойстве особого типа электромагнитных волн – геликонов – затухать в ряде металлов пропорционально концентрации в них примесей. Метод пригоден для анализа чистоты всех металлов, в которых обнаружено распространение геликонов лития, натрия, алюминия, калия, золота, свинца и других. Его чувствительность повышается с возрастанием чистоты металла. Отсутствие контакта с анализируемым веществом позволяет вести измерения, когда образец находится в запаянной ампуле.
На основе явления затухания геликонных волн создана аппаратура и для определения свободного пробега электронов проводимости (некое подобие сверхпроводимости) в рекордно чистых металлах при температуре жидкого гелия.
А сами геликоновые волны – это затухание электромагнитных волн, испускаемых плазмой заряженных частиц. Это опять же попытка рассмотрения чистых металлов как чего-то, что сродни вакууму. Ведь только в вакууме появляется подобная плазма.
Исследования чистых металлов могут привести к появлению нового направления науки и техники – металлической электроники, металлотроники.
Речь идет о создании направленных пучков электронов в металле и управлении ими, подобно тому как это делается в электронной вакуумной лампе.
Ведь в известном смысле металлический образец высокой степени чистоты подобен вакууму для электронов проводимости. Ясно, что металлотроника резко повысила бы эффективность – быстродействие – вычислительных и управляющих систем.
Сейчас эта идея уже не кажется фантастической. Эксперименты с такими чистыми металлами, как индий и висмут, с длиной свободного пробега электронов более пяти миллиметров, выполненные в Институте физики твердого тела доктором физико-математических наук В. Цоем, доказали возможность фокусирования электронов проводимости внутри металлического образца и управления их траекториями с помощью магнитного поля.
Основными элементами для новейшей ветви микроэлектроники металлической электроники – могут стать микромостики, изготовленные путем локального утоньшения до одного микрона массивных металлических кристаллов особой чистоты.
Микромостик – это, по сути, узкий, длиной сто микрон "мост", соединяющий два металлических монокристалла.
Когда была сооружена первая ЭВМ на электронных лампах, оказалось, что вес у нее весьма солидный – тридцать тонн! Соответственно занимала она зал в сто пятьдесят квадратных метров.
Современная микроЭВМ, превосходящая первую и по быстродействию, и по объему памяти, напоминает солидную книгу. По размерам, не более.
Металлотроника – еще только в процессе исследований и становления.
Время точных характеристик еще впереди. Но можно с уверенностью предсказать: металлотроника-новый революционный скачок в электронной технике.
Железо растет!
Что сплавы железа при нагревании расширяются – далеко не новость.
Известна и величина теплового расширения – до двух процентов. Но вот ученые Днепропетровского металлургического института берут заготовку из железа, нагревают – и она начинает расти. Длина ее буквально на глазах увеличивается вдвое, втрое, в пять раз!
Фокус? Нет, просто найдена любопытная закономерность: если металл циклично нагревать и охлаждать в интервале от 850 до 950 градусов, но не на воздухе, а в водородной атмосфере – он начинает "разбухать". Обнаруженное явление открывает широкую дорогу новым эффективным способам обработки металлов и сплавов.
"Металлическое" фото
Принципиально новый метод получения фотоизображения разработали ученые Института физики Сибирского отделения АН СССР. Он позволяет отказаться от традиционного способа химической обработки фотопленки.
...Яркая вспышка на тысячную долю секунды осветила негатив, наложенный на стекло, покрытое тонким металлическим слоем. Когда негатив убрали, на металлическом покрытии осталось изображение. Правда, его не было видно до тех пор, пока не включили поляризованный свет – под его воздействием проявились все детали.
Основой для металлической "фотоэмульсии" толщиной в десятую долю микрона пока служит стекло. Но ею в принципе может быть любой материал. Изображение, получаемое по-новому, лишено недостатка обычной фотопленки зернистости, а разрешающая способность металлической "фотоэмульсии" составляет тысячу линий на миллиметр. Такую пленку можно экспонировать бессчетное число раз – старое изображение размагничивается и записывается новое,
Ученые считают, что "металлическая" фотография может использоваться для художественных съемок, голографических изображений.
Телескоп с жидким зеркалом
Диаметр зеркала самого крупного в мире оптического телескопа, работающего в обсерватории близ станицы Зеленчукской на Кавказе,– шесть метров. Это, видимо, почти предел того, что можно сделать из стекла.
При изготовлении таких огромных зеркал возникают сложнейшие проблемы с подготовкой стеклянной отливки, ее охлаждением, обработкой, шлифовкой, алюминированием, установкой зеркала... Достаточно сказать, что телескоп-гигант создавался 15 лет. Изготовление, да и работа такого телескопа сильно затрудняются большим весом зеркала. Правда, до недавнего времени считалось, что значительно более крупные зеркала все равно уже не имеют смысла: оптические неоднородности атмосферы, течения воздуха, вызывающие мерцание изображения, кладут предел разрешающей способности, и при дальнейшем увеличении диаметра изображение светил уже не улучшится, а вот недостатки, помехи будут усугубляться. Однако бурно развивающаяся в последние годы техника электронной обработки изображений позволяет как бы "отфильтровывать"
эти оптические помехи. Так что есть смысл строить и более крупные телескопы. И для этого можно призвать в союзники ту же силу гравитации, которая мешает увеличивать размер стеклянных зеркал.
Идея возникла уже давно: зеркало телескопа можно сделать жидким. Еще английский физик Д. Брюстер, известный, среди прочего, как изобретатель калейдоскопа, в 1857 году предложил вращать чашу, наполненную ртутью, вокруг вертикальной оси. Поверхность жидкого металла в результате взаимодействия силы тяжести и вращения примет параболическую форму – как раз такую, какая необходима для собирательного зеркала. Правда, у такого телескопа будет существенный недостаток: его нельзя наклонять, так что наблюдать с его помощью удастся лишь те объекты, которые находятся над обсерваторией прямо в зените, а следить за ними при их движении вместе с небесной сферой будет невозможно. Эту систему испытал в начале нашего века американский физик Р. Вуд, отметил высокое качество получаемой таким образом поверхности, но неподвижный зенитный телескоп не удовлетворил астрономов.
Сейчас с ртутным телескопом работает группа канадских ученых под руководством Э. Борра в университете Лаваля (Квебек). Исследователи изготовили зеркало диаметром 165 сантиметров и предполагают, что нетрудно будет создать ртутное зеркало диаметром 30 метров.
Вернуться к идее жидкого телескопа позволила та же электроника. Пусть вертикальная ось вращающейся чаши со ртутью должна быть неподвижной.
Но ведь она все же движется, так как чаша стоит на вращающейся Земле.
Не наклоняясь, такой телескоп осмотрит за ночь некоторую полосу неба.
Эта полоса может иметь ширину вдвое больше видимого диаметра полной Луны, а площадь – в 2000 раз более крупную. Если в фокус телескопа поставить не человеческий глаз или фотопластинку, а телекамеру, то сигналы от нее можно подать в память ЭВМ.
