Техника - молодёжи 1968-07, страница 29

Научный обозреватель журнала А. МИЦКЕВИЧ, кандидат физико-математических наук

ЗА БАРЬЕРОМ НЕПРОЗРАЧНОСТИ

идеть внутри непрозрачного тела — давнишняя мечта и ученого-исследователя и практика. Что скрывается внутри куска минерала? Нет ли изъянов внутри кристалла алмаза? Нет ли раковин в отливке металла, идущего на изготовление ответственной детали? Можно ли «посмотреть», что скрыто в недрах земли, не прибегая к бурению?

Телескоп распахнул перед человеком дверь в большую вселенную и сделал доступными для обозрения объекты, которые были невидимы из-за своей удаленности. Микроскоп открыл человеческому взору мир малых и ультрамалых частиц материи. Эти два прибора в огромной степени расширили пределы, в которых можно получать зрительную информацию, самую богатую из всего доступного человеческим чувствам. Поэтому совершенно естественно возникла идея создания комплекса приборов, которые бы разрушили барьер между зрением и миром непрозрачных объектов.

Научно-исследовательский институт интроскопии — сравнительно молодая организация. Она уникальна в мировом масштабе: только здесь, в Москве, разрабатывается проблема внутривиде-ния во всей ее полноте.

Общие физические принципы интроскопии были ясны с самого начала. Непрозрачность условна. Она относится лишь к тому участку электромагнитного излучения, который воспринимается человеческим глазом. Это длины волн от 0,4 до 0,8 микрона. Непрозрачные объекты могут оказаться прозрачными для лучей с другой длиной волны. Например, кристаллы германия для инфракрасных лучей. Большинство тел прозрачно для рентгеновских и гамма-лу-чей. Металлы легко просвечиваются ультразвуком. Короче говоря, в большинстве случаев можно подобрать вид излучения, для которого данное тело или вещество окажется прозрачным.

Однако одного просвечивания для исследователя мало. Он хочет видеть в буквальном смысле этого слова. Нужно найти способы формировать изображение внутренних структур а проникающих лучах и превращать это невидимое изображение в видимое.

В решении задачи важную роль сыграли два прибора, разработанные в институте интроскопии. Уникон, или универсальный конвертор, внешне напоминает обыкновенную электроннолучевую трубку. Однако в отличие от нее колба уникона закрыта несколько необычным экраном. Если посмотреть в микроскоп на поверхность матовой пластинки, которая приварена вместо флюоресцентного экрана, можно увидеть множество металлических точек. Это концы проволочек микронной толщины, пронизывающих массу стекла. Они создают электрический контакт между внешней средой и вакуумом

электроннолучевой трубки — факт, удивительный сам по себе и решающий для работы прибора.

На наружной стороне стеклометалли-ческой пластинки можно каким-либо способом создать распределенный электрический потенциал, и он внутри трубки будет «прочитан» обтекающим поверхность тонким электронным лучом, так же как считываются электрические заряды с фотокатода телевизионного кинескопа.

Трубка уникона монтируется в схеме кабельной телевизионной связи, и на телевизионном экране приемного устройства можно видеть картину электрического потенциала! Следовательно, если картину, возникающую при фокусировке невидимых лучей, сначала перевести на поверхности уникона в «электрическую», то задача интроскопии будет решена.

В большинстве случаев невидимое излучение, просвечивающее непрозрачные тела, удается перевести в электропотенциальный рельеф. Для рентгеновских и инфракрасных лучей —• расположив на поверхности уникона фоточувствительные слои. Ультразвуковое давление создает электрические заряды в пьезоэлектрических материалах (кварц, ти-танат бария и др.). Комбинируя уникон с датчиками, преобразующими излучение в электричество, можно в одном интро-скопе совместить ряд приборов для видения внутри различных непрозрачных тел.

Второй интересный прибор для внутривидения называется мультидином. С виду это обыкновенная тонкая трубочка, к торцам которой прикладывается электрический потенциал. Трудно догадаться, что такая трубочка (а ее диаметр может не превышать долей миллиметра) выполняет роль мощного усилителя электронных потоков. Образно говоря, перед нами доведенная до абсурда схема электронного усиления фотоумножительных устройств. В них первичный фототок усиливается на отдельных каскадах, покрытых веществом со вторичной электронной эмиссией. Ускоренные электрическим полем электроны, бомбардируя поверхность эмиттера, выбивают вторичные частицы, причем в числе значительно большем, чем в первоначальном потоке. В мультидине отдельные каскады слились в непрерывную проводящую поверхность, вдоль которой электрический потенциал возрастает по линейному закону. Геометрические параметры мультидина тако

вы, что первичные электроны на своем пути многократно сталкиваются со стенкой и выбивают из нее все новые и новые электроны.

Из тонких трубок можно изготовить пакет, который станет усилителем-пре-образователем слабых электронных изображений. Для этого на входе пакета устанавливается фотокатод, на выходе — флюоресцентный экран, преобразующий поток электронов каждой трубки в световой сигнал. Мульти-дин-преобразователь особенно эффективен для внутривидения с применени-

Преобразователь излучения — уникон — внешне напоминает электроннолучевую трубку телевизора.

ЯЩп: Ь

Схема преобразователя излучений.

Мультидин — миниатюрный электронный усилитель.

ем проникающего электромагнитного излучения. В комплект интроскопов входят и установки для формирования изображения, то есть фокусирующие устройства, аналогичные тем, что применяются в обычной оптике.

Уникон и мультидин не единственные приборы, созданные в институте интроскопии. Исследовательская программа предусматривает разработку и других типов преобразователей, в том числе и преобразователей радиоизлучения.

А это значит, что в недалеком будущем ученые получат возможность просматривать внутреннюю структуру скал, земных недр и живых организмов.

НАУЧНОЕ ОБОЗРЕНИЕ