Текст книги "Жизнь и мечта"

Автор книги: Павел Ощепков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 13 (всего у книги 21 страниц)

Имея любой из современных электронно-оптических преобразователей, в принципе нетрудно создать инфракрасный интроскоп того или иного назначения.

Общая схема интроскопа

188

Общая схема интроскопа в этом случае должна состоять из следующих основных элементов (см. рис.):

1 – источник инфракрасного излучения (тело накаливания или специальная газоразрядная лампа); 2 – светофильтр, служащий для отделения инфракрасного излучения от видимого света; 3 – объектив, формирующий изображение в инфракрасных лучах; 4 – электронно-оптический преобразователь; 5 – система наблюдения изображения, полученного на экране (непосредственно глазом или фотокамерой, если необходимо сохранить документацию полученного изображения); 6 – непрозрачное для видимого света тело, внутри которого необходимо просматривать структурные неоднородности, посторонние включения или нарушения сплошности.

Само собой разумеется, что такая общая схема в принципе остается справедлива и для любого другого вида излучения, если в качестве приемного элемента будет соответственно использован материал, чувствительный к применяемому виду излучения.

Внешний вид одного из первых инфракрасных интроскопов, построенного в нашей лаборатории по указанной схеме еще в 1955 г., представлен на рисунке (см. вкладку).

Благодаря хорошим оптическим свойствам инфракрасных лучей (преломление на границе сред с различной плотностью и отражение от зеркальных поверхностей) системы инфракрасных интроскопов могут быть построены как для наблюдения в масштабе 1:1, так и с уменьшением или с увеличением. Наблюдение можно производить как в проходящем, так и в отраженном «свете».

Интроскоп, представленный на рисунке, предназначен для работы в области волн инфракрасного спектра до 1,3 микрона, поэтому просматривать на нем можно только те предметы и тела, которые имеют достаточную прозрачность именно в этом диапазоне волн.

Хотя инфракрасные лучи и сами невидимы для глаза, однако в этом диапазоне спектра можно работать по принципу «темного поля». В этом случае источник инфракрасных лучей должен устанавливаться по отношению к изучаемому телу таким образом, чтобы прямого попадания лучей в объектив интроскопа не было. Если внутри изучаемого тела есть какие-либо рассеивающие центры, то направление распространения лучей обязательно изменится и часть их попадет в объектив интроскопа.

189

Тогда рассеивающие центры будут видны как светлые точки или светлые зоны на темном фоне. Таким способом удалось, например, наблюдать растворенный кислород в монокристаллах кремния и его распределение по длине кристалла, связанное с колебаниями температурного режима при выращивании монокристаллов.

Изменяя фокусное расстояние системы, инфракрасный интроскоп можно настраивать по четкости изображения на заданную глубину внутри непрозрачного тела.

Могут быть, конечно, созданы и специальные системы стереоскопического видения внутри непрозрачных тел, однако даже простое изменение фокусного расстояния системы позволяет более четко выделять исследуемые неоднородности на заданной глубине.

Возможности изучения прозрачных и непрозрачных в видимом спектре твердых и жидких тел в данном случае весьма схожи, так как инфракрасные лучи формируются по тем же законам линейной оптики, что и видимые лучи.

При необходимости использовать для целей интроскопии более длинные волны инфракрасного излучения, естественно, встанет вопрос о выборе материала для фокусирующих систем, так как обычное оптическое стекло прозрачно только для волн длиной до 2—2,5 микрона.

В этих случаях можно прибегнуть к помощи специальных стекол и искусственных щелочно-галоидных кристаллов или к зеркальным системам.

Любое тело, обладающее высоким коэффициентом пропускания в инфракрасном участке спектра, в приборах интроскопии представляется совершенно прозрачным. Если это жидкость, то она напоминает собой воду, а если это твердое тело, то оно напоминает собой прозрачный кристалл.

На рисунке (см. вкладку) представлены изображения, полученные в инфракрасном интроскопе при наблюдении стеклянного сосуда с помещенными в него предметами, наполненного совершенно непрозрачной жидкостью. Черная жидкость, наблюдаемая через этот прибор, представляется совершенно чистой водой; в ней отчетливо видны погруженные в кюветку посторонние предметы, зеркальные отражения от этих предметов (блики), а также цифры и надписи, имеющиеся на предметах.

190

Если необходимо изучать непрозрачные предметы с высокой детализацией, то, само собой разумеется, в этом случае необходимо строить системы с большим коэффициентом увеличения, т. е. микроскопы. Внешний вид одного из таких инфракрасных микроинтроскопов МИК-1, разработанного в содружестве с коллективом одного из заводов, представлен на вкладке.

На обороте той же вкладки представлено изображение, полученное из внутренних областей исследуемого материала. В данном случае объектом исследования был полупроводниковый кремний. Наблюдаемые на этом изображении отрезки спиральных линий характеризуют собой зоны скопления дислокаций. (Предварительно исследуемый кристалл кремния был декорирован атомами меди.)

На магистральных нефтепроводах, например, можно будет следить за степенью чистоты нефти, за концентрацией растворенных в ней газов, за образованием эмульсий и т. п. Минералоги смогут изучать твердые и газовые включения в различных минералах, концентрацию и распределение в них примесей и т. д.

Большую помощь инфракрасная интроскопия окажет при изучении внутренних напряжений в различных непрозрачных телах, так как в технике инфракрасной интроскопии возможно применение и поляризованных лучей.

Даже первые успехи интроскопии с ее пока довольно скромными средствами свидетельствовали о неограниченных ее возможностях и огромной ценности для многих отраслей науки и техники.

В настоящее время трудно даже предугадать все области возможного применения инфракрасной интроскопии. С каждым годом они будут все более расширяться.

Особый расцвет интроскопии наступит с освоением более длинноволнового излучения – сначала до 6—8 микрон, а затем и до 15—20 микрон. Если в настоящее время инфракрасная интроскопия применима лишь для изучения таких материалов, как кремний, то с освоением этого диапазона волн можно будет изучать многие интерметаллы и другие соединения, составляющие основу будущих полупроводниковых приборов. Много интересных возможностей применения инфракрасной интроскопии открывается и в области изучения полимеров.

По мере своего развития инфракрасная интроскопия, 191 несомненно, дойдет до использования и субмиллиметровых волн, представляющих промежуточный участок спектра между инфракрасными лучами и миллиметровыми волнами радиоизлучения. Простейшая модель такого интроскопа может быть осуществлена на основе использования ячеек Голея (как приемника, обладающего высокой чувствительностью в широком диапазоне волн) и соответствующей сканирующей системы, установленной в фокальной плоскости приемной оптики (т. е. там, где формируется невидимое изображение).

Я остановился на принципах инфракрасной интроскопии так подробно с единственной целью – показать, что она реальна уже сейчас, на современном этапе развития техники.

Если идти дальше, в сторону увеличения длин волн, то за субмиллиметровым диапазоном мы придем к миллиметровым, сантиметровым и даже многометровым радиоволнам. Оказывается, возможно осуществить видение и в этих диапазонах волн.

Радиолокация с ее многочисленными вариациями методов и приборов также относится к технике видения в невидимом. Однако связь ее с интроскопией может быть прослежена и с более раннего периода ее развития.

В 1934 г., например, еще не было понятия о внутривидении, тогда речь шла только об обнаружении воздушных целей ночью, на больших расстояниях, в облаках и т. п. Тогда не было еще даже самого понятия «интроскопия», однако статья, напечатанная мною в февральском номере сборника ПВО за 1934 г., заканчивалась так:

«Приподнимая завесу над вопросом о возможности обнаружения самолета с помощью электромагнитных волн, можно с уверенностью сказать, что проблема обнаружения самолетов на больших высотах (до 10 км и выше), на значительных дистанциях (порядка 50 км и больше), в условиях, не зависящих от атмосферного состояния и времени суток, на основе использования электромагнитных волн (ультракоротких и дециметровых) будет решена, и это явится одним из замечательнейших вкладов в науку и технику. Это явится доказательством того, что не пройдет и нескольких лет, как разница между электромагнетизмом и оптикой окончательно исчезнет и появится новое средство – электрооптика. Проблема видения ночью и в тумане очень близка к своему разрешению».

192

Из этого видно, что даже на той ранней стадии развития идеи радиолокации предполагалось, что она разовьется в систему электровидения, в электрооптику.

Теперь мы можем сказать, что такое направление действительно нашло свое отражение в развитии современной техники.

Независимо от конкретных способов решения задачи интроскопии использование различных видов излучений в широком спектральном составе связано с техникой преобразования этих излучений в оптически видимые изображения. Сейчас еще нет полностью отработанных систем преобразования всех видов проникающих излучений, но основы для их создания уже разработаны.

В своих записках я не ставил цели останавливаться на технических деталях осуществления таких систем, это не соответствует характеру книги. Но некоторые вопросы общего подхода к этой проблеме здесь следует затронуть.

При решении любой проблемы, любой задачи ее надо прежде всего всесторонне проанализировать. В главе «Пять принципов» я попытался дать основные принципы подхода к решению новых проблем. И если бы спросили, пользуюсь ли я сам в своей практике этими принципами, то я ответил бы: да, пользуюсь, для меня они всегда служат в практике творчества руководящими. Проблема интроскопии не составляет исключения. Да и не только я, но и многие другие люди при решении научных и технических вопросов руководствуются именно этими пятью Принципами.

Для того чтобы показать возможность решения задачи интроскопии в широком диапазоне энергетического спектра различных видов излучений, остановлюсь на рассмотрении трех основных принципов подхода к этой задаче.

Мы уже видели, что даже существующие электроннооптические преобразователи, имеющие чувствительность в весьма ограниченной области инфракрасного излучения, позволяют построить некоторые простейшие интроскопы для изучения ряда непрозрачных материалов и сред. Но можно ли построить преобразователи для других видов излучений?

На первый взгляд такая задача кажется невероятно трудной и сложной.

193

В 1936 г., например, профессором С. Я. Соколовым была высказана идея создания ультразвукового микроскопа, основой которого был бы электронно-акустический преобразователь, т. е. преобразователь, способный принимать и преобразовывать изображение, сформированное в ультразвуковых волнах, в оптически видимое изображение. В течение многих лет над решением этой задачи работали сам профессор С. Я. Соколов и ряд институтов. Однако до недавнего времени она оставалась нерешенной. И можно утверждать, что если бы не новый подход к задаче, то проблема создания электронно-акустических преобразователей изображений оставалась бы нерешенной и до сих пор.

Дело здесь совсем не в том, что разрабатывающие организации или отдельные изобретатели недостаточно владели техническими знаниями. Конечно, нет. Все они старались привлечь для решения задачи арсенал современных средств электронно-вакуумного приборостроения.

И тем не менее задача не поддавалась решению.

На примере создания электронно-акустических преобразований современного типа можно наглядно проследить практику применения диалектического анализа.

Многие авторы у нас, да и за рубежом, при попытках решить такую задачу исходили из того, что для одновременного приема многих элементов ультразвукового изображения необходимо использовать плоский пьезоэлемент, толщина которого находится в соответствии с резонансной частотой принимаемого излучения. А так как для считывания электрических зарядов, образующихся на обратной стороне такого пьезоэлемента, необходимо использовать электронный луч как средство наиболее быстрого считывания, то, следовательно, такой пьезоэлемент необходимо встраивать непосредственно в электронно-вакуумный прибор.

Любое техническое решение задачи должно было удовлетворять в этом случае двум условиям, а именно: ультразвуковые волны не распространяются в вакууме, следовательно, приемная сторона пьезоэлемента должна обязательно иметь возможность непосредственного контакта с твердой или жидкой средой, в которой распространяются ультразвуковые волны; с другой стороны, электронный луч не может существовать вне вакуума, для его распространения и управления им необходима вакуумная среда. Принципиальное противоречие здесь налицо.

194

Много усилий было потрачено (да и сейчас, еще, наверное, тратится) на то, чтобы решить эту задачу технологическим приемом. Многие авторы, в том числе и я, на ранней стадии разработки этой проблемы, полагали: если бы удалось осуществить вакуумно-плотный спай пьезоэлектрической керамики (или какого-либо другого пьезоэлектрического материала) со стеклом, металлом и т. п., то можно было бы удовлетворить указанным выше двум условиям. А тогда оказалось бы возможным создать такой электронно-вакуумный прибор, в котором пьезоэлемент имел бы непосредственный контакт и с внешней средой, и с вакуумом, значит, его в этом случае можно было бы встроить непосредственно в стенку электронновакуумного прибора, он мог бы служить «входным окном» в прибор.

К сожалению, даже преодоление этих чрезвычайных технологических трудностей не открывает пути к созданию настоящего электронно-акустического преобразователя изображений.

Вакуум-плотное соединение пьезоэлектрических материалов (титанат и цирконат бария, кварц, сульфат аммония и др.) с металлом, керамикой и стеклом, т.е. с теми материалами, которые идут на изготовление электронновакуумных приборов, представляет огромные трудности: отсутствует согласованность по температурному коэффициенту расширения, нет взаимной смачиваемости, нет достаточной вакуумной плотности у самих пьезоэлектрических материалов типа титаната бария. Кроме того, для освобождения от газов любой электронно-вакуумный прибор в процессе своего изготовления подвергается нагреву до 400—500° С, пьезоэлемент же такого нагрева не допускает, так как при этом снимается его поляризация.

Имеется и ряд других технологических трудностей на этом пути.

Но самым главным препятствием надо считать высокое значение атмосферного давления, приходящегося на приемный пьезоэлемент. Судите сами. Толщина приемного пьезоэлемента должна быть согласована, как известно, с принимаемой волной – она должна быть равна половине длины волны. Из этого следует, что чем выше частота принимаемого ультразвукового излучения, тем тоньше должна быть приемная пьезоэлектрическая пластина. Но, будучи встроенной (допустим, что все технологические трудности преодолены) в качестве входного окна в стенку электронно-вакуумного прибора, пластина должна будет выдерживать на себе все атмосферное давление.

195

Схема преобразователя излучений

А если такой прибор предназначен для работы в подводных условиях и на большой глубине или в машинах высокого давления, то еще следует учесть и гидростатическое давление. На пьезоэлемент площадью всего 100 см² будет приходиться давление в несколько сот килограммов! А так как толщина пьезоэлектрической пластины даже при низких мегагерцевых частотах составляет только доли миллиметра, то ни о какой механической прочности, об устойчивости ее указанному давлению говорить не приходится.

Это уже не техническое, а принципиальное препятствие, и преодолеть его нельзя даже самыми искусными технологическими приемами. Было время, когда создание электронно-акустического преобразователя считалось вообще невозможным.

И все же оказалось, что, несмотря на огромные трудности, решить задачу можно. Методологический анализ в сильной степени помог нам найти новый путь решения и преодолеть все перечисленные препятствия. Мы пришли к выводу, что прибор должен строиться не как акустический преобразователь, а как преобразователь внешнего электрического изображения – электрического рельефа, ибо при падении ультразвуковых волн на поверхность приемной пьезоэлектрической пластины кончается их существование как формы энергии. С обратной стороны пьезоэлектрической пластины мы имеем уже не ультразвук, а электрическое поле, и, следовательно, вся задача может быть сведена к преобразованию в видимое изображение именно этого электрического поля.

196

Такой подход к задаче коренным образом отличался от всех ранее известных подходов, и он дал возможность преодолеть как технологические, так и принципиальные трудности. Благодаря такому подходу к задаче дальнейшая практическая работа коллектива исследователей и разработчиков позволила решить проблему ультразвукового видения в инженерном смысле, и теперь мы можем сказать, что все, что 10—15 лет назад казалось непреодолимым на этом пути, решено. Внешний вид одного из таких преобразователей показан на вкладке.

Примечательно и то, что создание ультразвуковых преобразователей нового типа позволило найти способы преобразования и многих других видов излучения. Для ряда излучений роль пьезокерамики могут выполнять пироэлектрики.

В процессе постановки и развития проблемы интроскопии было найдено еще несколько новых оригинальных путей развития техники приема, преобразования и усиления распределенных потоков проникающих излучений.

На двух из них я хочу остановиться, так как они имеют принципиальное значение.

Перенесение фундаментальных принципов, успешно зарекомендовавших себя в какой-либо одной области знания, в другую, смежную ей область, всегда дает хорошие плоды. На синтезе двух дисциплин очень часто рождается принципиально новое.

Мы попытались проанализировать основные начала развития радиотехники – линейное электронное усиление радиотехнических сигналов, режим регенерации, принцип сверхрегенерации – и пришли к убеждению, что в любой системе, способной к самовозбуждению, эти начала могут быть также осуществлены. В светоэлектронике, в частности, систему самовозбуждения, как уже было сказано, можно осуществить путем сочетания фотокатода и флюоресцирующего экрана с внешней или внутренней обратной связью.

Такие предположения вполне оправдались, и в настоящее время опытным путем доказано, что в области светоэлектронных явлений вполне осуществимы принципы, аналогичные указанным радиотехническим. При детальном исследовании этих явлений обнаружилось, что они совмещают в себе не только высокую чувствительность к слабым входным сигналам и возможность большого усиления их, как это имеет место в радиотехнике, но выявляют при этом и такое качество, которого нет в радиотехническом суперрегенераторе.

Принцип непрерывного электронного усиления

Светоэлектронный сверхгенератор позволяет не только принимать и усиливать слабый световой сигнал, но и отделять его от фона. Это очень важное свойство, и можно надеяться, что при дальнейшем развитии этого принципа на его основе будут получены важные инженерные решения многих новых технических задач.

198

Перенесение фундаментальных принципов радиотехники в светоэлектронику и их разработка применительно к проблеме интроскопии вызвали к жизни ряд новых и весьма перспективных методов усиления многоэлементной информации, т. е. изображений. Я имею в виду прежде всего создание одноканальных и многоканальных систем непрерывного электронного усиления.

В практике создания новых приборов и новых методов разработчики очень часто стремятся использовать какое-либо физическое явление в его максимально эффективном значении. Такое стремление вполне понятно, и в ряде случаев оно оказывается оправданным. Однако в наше время, когда любая задача в действительности решается комплексно, на основе многократного использования какого-либо физического явления, на одновременном использовании ряда явлений, такой подход не всегда является наилучшим. Попытаюсь показать это на простом примере.

В технике электронного усиления широко используется явление вторично-электронной эмиссии, открытое еще в 1932 г. советским инженером Л. А. Кубецким. На его основе разработано много систем и приборов как у нас в СССР, так и за рубежом. И во всех этих случаях используется та часть характеристики, где коэффициент вторично-электронной эмиссии для данного материала («сигма») максимален по отношению к приложенному напряжению. Верно ли это? Всегда ли надо поступать так? Оказывается, нет. Гораздо правильнее использовать то же самое явление, тот же самый эмиттер не однократно, а, скажем, двукратно при том же общем напряжении.

В этом случае напряжение, а следовательно, и энергия первичных электронов значительно снизятся. При этом, естественно, упадет и значение «сигмы» для элементарного акта, но общее, т. е. результирующее, усиление в этом случае возрастет, и возрастет сильно. Как справедливо заметил один мой друг, канат ведь тоже крепче стержня того же сечения.

Если мы продолжим рассуждение и дальше, то неизбежно придем к необходимости решать эту задачу на оптимум.

199

А решив задачу на оптимум, мы убедимся в том, что подобную систему при одном и том же заданном напряжении более целесообразно делать даже не двукратной, а многократной. Но ведь в пределе очень большое число каскадов – бесконечное число. Таким образом, мы приходим к отрицанию необходимости самих каскадов умножения.

Как результат такого анализа, на смену сложным системам каскадного вторично-электронного умножения появляются системы непрерывного вторично-электронного усиления, отличающиеся чрезвычайной простотой. А так как существует еще и закон подобия в электронной оптике, то оказывается возможным создать такие системы, размеры которых приближаются к микроскопическим, каких при существующем положении дел принципиально сделать было нельзя.

И, как это часто бывает, при разработке новых проблем вызываются к жизни и новые методики, и новые технологии. Так случилось и с проблемой интроскопии.

С ее развитием по-новому встала проблема получения сверхтонких металлических нитей в стеклянной изоляции, проблема получения тонких пленок сложного состава и многие другие технологические задачи.

Пройдет несколько лет, и мы, несомненно, будем свидетелями расцвета техники видения в непрозрачных средах и телах. Можем ли мы сейчас в полной мере оценить все ее перспективы? Думаю, что нет. Мы можем предвидеть только ближайшие области ее применения, да и то, наверное, далеко не все. Как современный микроскоп не похож на его прообраз, созданный Левенгуком, так, вероятно, и будущие интроскопы будут мало походить на наше теперешнее творение. Но можно быть твердо уверенным в том, что необходимость и потребность в приборах прямого видения в непрозрачном мире скоро, очень скоро приведут к быстрому их развитию. Без всякого преувеличения можно сказать, что мы стоим у истоков одной из интереснейших и увлекательных областей техники.

Если несколько лет назад многих из нас спросили бы, можно ли видеть, например, через толщу металла, дерева, бетона и т. п., то, наверное, мы ответили бы, что это неосуществимо. Между тем уже сейчас такую задачу можно решить. На вкладке дано изображение стальной проволочной решетки, полученное через непрозрачную преграду.

200

Это изображение получено не теневым способом, как в рентгене, а в отраженных лучах, т. е. с той же стороны, откуда мы смотрим, это именно видение через толщу непрозрачного материала.

С помощью интроскопии можно видеть не только предмет за предметом, не только внутренние области непрозрачного тела, но и его электрическую неоднородность. С помощью методов интроскопии оказалось возможным, например, видеть непосредственно глазом границу дырочной и электронной проводимости в полупроводниках. Это также очень важный результат, ибо он позволяет сейчас более детально изучать электрические процессы на p-n переходах. На вкладке дано изображение p-n перехода в кремнии под напряжением 2 В.

Я глубоко уверен, что пройдет совсем немного времени и этот метод найдет широкое применение при изучении движения электрических зарядов на границе разнородных по структуре или по химической природе проводников.

Недалеко время, когда наши медики смогут изучать работу клапанов сердца и сердечных мышц непосредственно в живом организме, без вскрытия. С помощью интроскопии они будут лучше диагностировать болезни по ранним патологическим изменениям в живых тканях.

В промышленном применении методы интроскопии позволят улучшить средства дефектоскопии, а ряду производств они дадут возможность получить новые датчики для контроля и управления технологическими процессами. В гражданской авиации и радиоастрономии они позволят найти новые технические решения. Да если бы мы стали перечислять все области возможного применения средств и методов интроскопии, то, наверное, заняли бы десятки страниц. Так они многообразны.

Будущее покажет, насколько полно оправдается наш оптимистический прогноз. Но даже частичное претворение в жизнь этой мечты – мечты видеть в любой непрозрачной среде – будет огромным достижением.

Всякий, кто работает в этой области, получит глубокое удовлетворение и заслуженное признание, ибо он работает для человека и во имя человека.

Резюмируя изложенное в этой главе, следует сказать, что идея интроскопии в Советском Союзе возникла совершенно самостоятельно.

201

Она – логическое и закономерное развитие наших работ по радиообнаружению воздушных целей, по исследованию окружающего воздушного пространства с помощью электромагнитных волн. Именно распространение этого метода, использование различных излучений и полей для проникновения внутрь непрозрачных тел и сред и составляет сущность нового направления в исследованиях.

Конечно, техника интроскопии использовала еще далеко не все свои возможности, она находится только в начальной стадии развития. Но уже сейчас, т. е. при существующем арсенале проникающих излучений и полей, можно принципиально утверждать, что непрозрачных тел и сред в природе не существует. Все становится прозрачным, если правильно выбрать соответствующий вид и спектральный состав проникающего излучения. Понятие прозрачности условно, относительно, оно возникло вследствие недостаточной Чувствительности человеческого глаза.

Конечно, и для интроскопии есть пределы применимости и ограничения, вытекающие из основных законов оптики. Общеизвестно, например, что в оптике есть предельная разрешающая способность и предельная светосила приборов, во многих случаях ограничивающие смелые замыслы конструкторов и изобретателей.

Есть и другие ограничения. Нельзя, например, на одну и ту же фотопластинку сделать несколько снимков так, чтобы каждый из них занимал всю площадь пластинки и чтобы они не мешали друг другу. Известно также, что фотография дает только плоское изображение, лицо, запечатленное на фотокарточке, нельзя рассматривать с разных сторон, например анфас, справа, слева и т. д. Нельзя также, разбив пластинку с изображением, на любом из ее осколков вновь увидеть все изображение в целом, неразрушенном виде. До недавнего времени любой специалист сказал бы, что подобное требование невероятно. И такой ответ был безусловно правильным до 1948 г.– до того времени, когда английский ученый Д. Габор выступил с весьма оригинальной идеей.

Сущность его идеи состоит в том, что для получения необходимого изображения можно пользоваться не только регистрацией амплитуды световой волны (это делает современная фотография), но и регистрацией фазы этой волны.

202

Первоначально идея Габора казалась принципиально неосуществимой. Известно ведь, что белый свет coстоит из мириадов различных световых волн, и говорить здесь о какой-либо фазе одной волны просто не имеет смысла. Однако и невероятное стало осязаемой реальностью, когда появилась голография.

Через несколько лет после сообщения об идее Габора мир стал свидетелем одного очень важного открытия – лазерных источников света. Именно они сделали возможной реализацию идей Габора. Особенность этих источников излучения в том, что молекулы или атомы, излучающие свет, находятся в момент излучения на строго определенных расстояниях друг от друга, обеспечивающих взаимное сложение амплитуд квантов излучения. Если возбуждается масса атомов некоторых монокристаллов и они принудительно и быстро высвечиваются, то происходит сложение энергией квантов излучения: осуществляется концентрация энергии разрозненных квантов в энергию мощного кванта излучения. В результате процесса концентрации амплитуды излучаемых квантов могут достигать очень больших величин.

Линзы или сферические зеркала, как известно, тоже концентрируют в своем фокусе световую энергию. Но они концентрируют сумму разрозненных отдельных квантов излучения, а в лазерном источнике излучения происходит сосредоточение энергии разрозненных квантов излучения в энергию одного кванта излучения той же частоты. Именно благодаря этому амплитуды квантов излучения в лазерных, а точнее, в квантовых источниках излучения могут достигать огромных величин.

Эффект этот в квантовых источниках излучения проявляется весьма наглядно. А если учесть и то, что распространение лазерного луча в диэлектрических средах может влиять (три очень «больших интенсивностях) и на физические свойства этой среды (например, на величину ее диэлектрической постоянной), то это может привести даже к дальнейшему самопроизвольному сосредоточению лазерного луча. Может наступить такой момент, когда лазерный луч перестанет быть расходящимся, а станет сходящимся. Пока это явление еще очень мало изучено, но оно может привести к весьма важным и интересным открытиям. За ним большое будущее. Само собой разумеется, что достигнутые уже успехи в области лазерной техники оптического диапазона могут быть распространены и на многие другие виды излучений, например на ультразвуковые колебания, радиоволны, рентгеновские лучи и т. д.

203

Если говорить о голографии в общепринятом ее значении, то следует сказать, что ее главные успехи стали возможными именно с появлением лазерной техники оптического диапазона, это она дала толчок для бурного развития голографии.

Что касается техники голографирования, то следует прежде всего сказать, что в ее основе лежит принцип использования не одного, а двух монохроматических лучей, которые во взаимном сочетании и дают возможность фиксировать не только амплитуду, но и фазы излучения.