Техника - молодёжи 1986-09, страница 28

Алмазные наковальни продемонстрировали и другое замечательное свойство — они оказались прозрачными для излучения в широком диапазоне волн, от ультрафиолетовых до инфракрасных. Пропуская пучок лучей через алмазы вдоль оси давления, при хорошей фокусировке можно добиться, что они будут проходить через минимальную площадь образца. Это позволило упростить установку торцов алмазных наковален в строго параллельное положение. А именно: по интерференционным кольцам, которые возникают при освещении наковален зеленым, например, монохроматическим светом ртутной лампы. Для этого в стальных опорах алмазиков просверливают конусные отверстия, через которые и пропускают лучи света.

А что же представляют собой испытуемые образцы? Они походят на лепешки диаметром 0,3— 0,2 мм и толщиной 0,25—0,15 мм. Напомним, в современной технике микроскопических исследований размеры образцов отнюдь не мешают проводить какие-либо измерения. Ведь даже при небольшом, 20-кратном, увеличении микроскоп дает изображение вполне приличное, 6 мм в диаметре, а если это изображение спроецировать на телеэкран, то за ходом эксперимен-

Рис. 3. На укрупненной схеме ячейки сверхвысокого давления цифрами обозначены: 1 — нажимная пластина, 2 — поршень, 3 — прокладка, 4 — полусферическая опора нижней наковальни, 5 — упорный вкладыш верхней наковальни, 6 — алмазные наковальни, 7 — установочные винты, 8 — тарельчатые пружины, 9 — шарнир нажимной пластины.

та можно наблюдать, сидя в креслах и обмениваясь впечатлениями. Подключив же видеомагнитофон, проведенный опыт можно повторять сколько угодно, останавливая интересные кадры, а по числу кадров точно устанавливать скорость тех или иных процессов.

В этой крохотной камере сверхвысокого давления измеряют даже вязкость жидкости. Обычно это делают, опуская в нее металлический шарик,— чем ниже скорость его падения, тем выше вязкость. Так вот, в отверстие прокладки диаметром 0,3 мм вместе с образцом исследуемой жидкости помещают никелевый шарик диаметром 0,035 мм. Вся ячейка закреплена в гониометре — приспособлении для поворота на требуемый угол. Быстро поворачивая ячейку на 180° вокруг горизонтальной оси, ученые не только наблюдают на телеэкране движение шарика в находящейся под давлением жидкости, но и регистрируют этот процесс на видеомагнитофоне (рис. 1). Скорость падения шарика фиксировалась по числу телекадров (частота их следования известна — 25 в секунду).

Но возникла иная проблема. Где, в какой точке образца следует измерять давление? В принципе давление — это отношение усилия к площади. Но при сжатии наковален давление в образце меняется от 1 атм (на его краю) до сотен и более килобар (в центре). Перепад, что и говорить, колоссальный! А ведь еще возникают напряжения сдвига! Словом, все это исключало однозначную оценку результатов опыта... Если же между наковальнями была металлическая прокладка с центральным отверстием,

заполненным исследуемым материалом, то о величине истинного давления можно было только гадать. С другой стороны, применение прокладки позволяло использовать жидкость в качестве среды, всесторонне и равномерно передающей давление. Вот почему прокладка стала непременной принадлежностью «наковален Бриджме-на». Подобрали и состав жидкости, не затвердевающей под давлением даже 100 килобар,— смесь метилового и этилового спирта в соотношении 4:1.

Сначала определение величины давления проводили рентгеноскопическим исследованием материалов, предварительно перемешанных с кристалликами поваренной соли. Характер изменения ее кристаллической решетки под давлением известен. Такой метод требовал много времени и долгих расчетов — до 300 на одно измерение! Да и масса соли в рабочем пространстве искажала результаты опытов.

Только в 1972 году Пьермарини и его коллегам пришла мысль применить люминесцентный анализ. Напомним, что люминесценцией называют собственное свечение вещества при ультрафиолетовом облучении. Иногда достаточно одной десятимиллиардной доли грамма вещества, чтобы обнаружить его в растворе по характерному свечению. Еще в 1954 году советские ученые П. Феофилов и Л. Кузнецова обнаружили, что если через кристалл рубина пропускать ультрафиолетовые лучи от ртутной лампы, то возникает интенсивная красная люминесценция. Анализируя ее в спектрографе, можно заметить две близко расположенные резонансные линии с длиной волны 692,8 и 694,2 мкм. Вот американские ученые и решили посмотреть, что будет с этими линиями при повышении давления. Оказалось, они сдвигаются пропорционально ему.

Заметить сдвиг можно на любом спектрометре, но самые точные результаты дает монохроматор. Этот прибор состоит из входных и выходных линз-коллиматоров, собирающих лучи в параллельные пучки, и диспергирующей системы — призмы или дифракционной решетки. Обычно коллиматоры неподвижны, а изменение длины волны излучения, выходящего из моно-хроматора, осуществляют поворотом диспергирующей системы.

Окончательный вариант оптико-электронной системы для измере

26