Техника - молодёжи 1945-07-08, страница 16

Сергей Аркадьевич Бекшинекий, кыне доктор физико-математических наук, руководитель исследовательской лаборатории Московского электролампового завода.

В современной экспериментальной физике есть трудная область, которая занимаете» получением тонких слоев различных элементов с ломощыо атомных лучей. Прежде чем рассказывать об открытий С. А. Векшинского, нам яадо узнать, что это за отрасль физики. Как известно, твердые тела могут испаряться так же, как и жидкости. Почему, например, сохнет заледеневшее белье, вынесенное на мороз? Потому что лед испаряется, молекулы льда отбываются от его поверхности, улетучиваются в воздух. По этой же причине так сильно пахнет кусочек нафталина: молекулы нафталина легко испаряются и действуют на наше обоняаие.

Значительно ускорить испарение твердых тел можно нагреванием. Чем горячее вещество, тем легче отрываются его атомы от поверхности, улетают прочь. А это и есть испарение — превращение твердого тела в газ. Нагреванием можно добиться, например, заметного испарения маленького кусочка меди, цинка или другого металла. Это удобно сделать, поместив предварительно кусочек на петельку вольфрамовой проволочки. Если пропустить через проволочку электрический¹ ток, то он «агреет проволочку, она, в свою очередь, передаст тепло кусочку металла, и тот начнет испаряться. При достаточной температуре кусочек расплавится, и капля жидкого металла повиснет в петельке. В жидком виде металл будет испаряться еще быстрее.

Таким устройством, в числе многих других, физики пользуются, чтобы получать нужные им в различных случаях атомные лучи, или, иначе, потоки атомов вещества, летящих по прямым линиям. Для этого они помещают испаряемый кусочек металла -в какой-нибудь закрытый стеклянный- баллон и откачивают из него -воздух специальным насосом. Испарение металла в пустоте происходит иначе, чем в воздухе. Атомы металла, отлетевшие от его поверхности, не -встречают -на своем пути молекул воздуха, не сталкиваются с ними и без всяких .помех летят по прямой линии. Так образуются в «пустоте потоки летящих атомов. Испаряющийся кусочек металла (похож' при этом на источник света, от которого по прямым линиям расходятся во все стороны световые лучи. Разница лишь та, что -в данном случае это не лучи света, но лучи из атомов вещества.

Для чего же нужны физикам атомные лучи?

Поставим на пути летящих атомов какого-нибудь вещества стеклянную или металлическую пластинку и посмотрим, что произойдет с атомами, долетевшими до пластинки. Опыт показывает, что если ее температура не слишком высока, то попавшие на нее атомы «прилипнут» к >ней и- образуют «а поверхности твердый слой вещества. Этим самым вещество из газообразного состояния снова превратится в твердое, или, как говорят физики, сконденсируется. Атомные лучи нужны, стало быть, для конденсации вещества на какой-либо поверхности <в виде тонкого слоя.

Много десятков» и даже сотен работ сделали физики по получению таких слоев » изучению их свойств. Это не легкие опыты, они требуют большой выдумки, большой аккуратности и тер-«гения. Сколько предосторожностей приходится принимать, чтобы испаряе-

Источнш атомных лучей конструкции Векшинского очень прост —это маленький металлический шарик, испаряемый на петельке из вольфрамовой проволоки,, нагреваемой током.

мый кусочек не загрязнить- чем-нибудь посторонним! Малейшая примесь - и на пластинке получится не чистый! слой вещества, а неопределенная смесь. Немало приходится потрудиться, чтобы как следует откачать баллон, <в котором ведется испарение: в таком баллоне давление оставшихся в нем газов должно быть примерно в миллиард раз меньше атмосферного.

И не только в исследовательских лабораториях занимаются нанесением -на поверхность тонких слоев, вещества. В некоторых областях техники такие слои с успехом используются в разнообразных приборах. Они находят себе широкое применение в радиолампах, в оптических приборах, в фотоэлементах.

Но не правда ли, как все это далеко от металловедения, от поисков яновых сплавов, от изобретения новых рецептов сложных металлов? Что общего между радиолампой и- тпгелем металлурга, между атомными лучами и свойствами стали?

В 1926 году физикам И. Н. Семенову % А. И, Шалшикову, работавшим в то время над получением тонких слоев с помощью атомных лучей, пришла в голову совершенно новая и блестящая идея. До сих пор все многочисленные исследователи получали на пластинках слои какого-нибудь одного вещества. А что, если на пластинку направить два или несколько разнородных атомных пучка, исходящих из различных веществ? Что «получится в этом- случае на лластинке?

Очевидно, получится сложное вещество, атомная смесь первоначальных. Первые опыты Семенов и Шальников проделали с получением атомной смеси кадмия- и серы. Таким способом можно было в разных опытах получать атомную смесь с любой пропорцией входящих в нее веществ. Надо было только

различным образом подбирать скорости их испарения, нагревая их более или менее.

После этих первых опытов был проделан ряд работ по получению атомных смесей и других веществ. Были изучены любопытные свойства- этих смесей, открыты -некоторые новые физические явления. Все это не только представляло большой теоретический интерес, но могло иметь в будущем- и практическое значение. Именно об этом писал с проницательностью ученого А. И. Шальни-ков! в своей «книге «Механизм- конденсации и образование коллоидов», написанной в 1934 году совместно с Ю. Б. Харитоном.

И это предсказание полностью оправдалось десять лет спустя благодаря замечательным работам С. А. Векшинского, развившего дальше идею получения атомных смесей и практически применившего ее к решению важной технической задачи.

В работах Семенова и Шальникова по получению двойных атомных смесей оба источника атомов находились рядом друг с другом. Векшинский в своих опытах раздвинул их друг от друга на расстояние нескольких сантиметров. Кроме того, он придал им форму маленьких шариков (помещенных на вольфрамовой 'петельке) и поместил рядом с ними стеклянную пластинку. Все это устройство находилось, разумеется, в хорошо откаченном баллоне.

Что же получилось у Векшинского на пластинке при таком расположении?

Представим себе сначала, что произойдет, если поместить возле пластинки только один шарик, испускающий атомы. Если через некоторое время прекратить испарение вещества шарика, то на пластинке возле него получится слой неодинаковой толщины. Действительно, за время испарения больше всего атомов успеет упасть на место непосредственно налротив шарика, потому что это самый короткий путь до пластинки. Чем дальше от этого места, тем слой будет становиться все тоньше и тоньше. В целом такой слой металла на поверхности стеклянной пластинки на* поминает собою пологий холмик.

Если теперь m пластинку направить одновременно атомные лучи от двух разных шариков, то «а ней получится, очевидно, слой атомной смеси двух веществ. Если эти вещества — металлы, то это слой двойного металлического сплава. И легко сообразить, что, расположив шарики ж некотором расстоянии друг от друга, как это сделал Векшинский, мы получим сплав, обладающий одной замечательной особенностью. Это будет сплав не с каким-нибудь одним определенным- составом, то есть не с какой-нибудь данной пропорцией входя* щих © нет металлов, а сплав, особый,

При испарении из одного шарика на пластинке получается пологий холмик распыленного< металла. Вели взять два шарика различных металлов, то два холмика совмещаются друг с другом и на пластинке получается слой сплава с переменной вдоль пластинки пропорцией составных частей.

Ш