Павел Ощепков - Жизнь и мечта
Желание заглянуть внутрь изучаемых непрозрачных материалов, посмотреть на характер процессов, протекающих внутри непрозрачных сред, давно было заветной мечтой многих исследователей и практиков. Оно нашло отражение в многочисленных фантастических сочинениях и сказках и особенно укрепилось после открытия «таинственных» лучей Рентгена и Беккереля. Немало усилий было затрачено на разрешение проблемы видения в нейрозрачных средах, но только в наше время можно говорить о реальном ее решении.
179
Успехи современной физики и, в особенности, технической электроники определили совершенно новые и притом неожиданные перспективы в этом отношении.
В принципе стало возможным преобразование любых невидимых для глаза излучений в оптически видимые изображения. Невидимых излучений в настоящее время известно уже много (гамма-излучения высоких энергий, рентгеновские излучения, инфракрасные излучения, радиоизлучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов), а кроме того, известны магнитные и электрические поля, упругие колебания высокой частоты, корпускулярные излучения различных видов и многое другое, что также обладает высокой проникающей способностью. И мы можем использовать это свойство для проникновения внутрь изучаемых непрозрачных материалов или процессов. В сочетании с новейшими методами электронного преобразования эти излучения позволяют практически осуществить видение в любой непрозрачной среде и сделать, таким образом, весь окружающий нас непрозрачный мир как бы прозрачным.
Значение интроскопии для современной науки и техники очень велико. Она в огромной степени расширяет естественные пределы применимости человеческого глаза, открывает перед нами как бы еще один новый и интереснейший мир.
В медицине она необходима для наблюдения за работой внутренних органов человека, для ранней диагностики таких тяжелых заболеваний, как злокачественные опухоли, для исследования внутренних кровоизлияний и твердых отложений на стенках кровеносных сосудов, для изучения процесса старения и склероза организма.
А сколько научных исследований, для успеха которых так необходимо видеть в тех областях спектра и в тех излучениях, где человеку не дано видеть!
Известно, что все окружающие нас тела испускают те или иные волны. Все химические и биологические процессы также сопровождаются излучениями. Если бы мы уже имели в своем распоряжении богатый арсенал принципиально возможных средств интроскопии, то мы увидели бы бесчисленное количество новых красок, которыми так богат мир. Мы могли бы, по желанию, смотреть на мир другими глазами, могли бы узнать, как видят некоторые другие обитатели Земли, спектральная чувствительность органов зрения которых отличается от чувствительности человеческого глаза. Перед нами могло бы открыться еще много новых окон в мир.
180
Интроскопия необходима для объемного исследования качества металла, наблюдения процессов кристаллизации металла в изложницах, и в особенности при непрерывной разливке стали, исследования кинетики объемных реакций в металлургии и химии, равномерности распределения легирующих добавок, для контроля горячего металла в потоке на однородность и сплошность его в прокатном производстве и для многого другого.
Средства интроскопии приобретут большое значение в доменном и мартеновском производствах для контроля за состоянием теплоизоляционных кладок в процессе производства металла. Из-за неравномерного выгорания и раскисления, из-за неоднородного качества огнеупоров в ходе работы доменных печей непрерывно изменяются геометрические размеры и форма внутренней футеровки.
По этой причине порой происходят крупные аварии.
Частые же профилактические остановки печей приводят к неоправданным экономическим потерям.
Использование радиоволн, в особенности сантиметрового и миллиметрового диапазонов, для постоянного наблюдения за состоянием футеровки позволит избежать этих потерь, повысить надежность работы подобных сооружений.
В машиностроении интроскопия необходима для исследования остаточных напряжений в металлах и в других непрозрачных материалах после их термической или механической обработки, для изучения зон перекристаллизации при закалке и отжиге, для исследования степени усталости ответственных деталей и узлов различных машин, процессов горения твердого или жидкого топлива в камерах высокого давления, механизмов трения и т. п.
Сейчас даже трудно перечислить все области науки и техники, которые нуждаются в средствах объемного исследования.
В полупроводниковой технике, например, интроскопия необходима для исследования совершенства кристаллической структуры монокристаллов, для выявления зон дислокаций, для исследования электрической неоднородности, степени надежности, для обнаружения включений, для изучения электрических процессов на границах p-n переходов и т. п.
181
В гидротехнике средства объемного исследования необходимы для контроля подводных частей сооружений, для совершенствования ответственных узлов и механизмов.
В строительном деле интроскопы необходимы для контроля качества бетонных сооружений, для определения добротности древесины и других строительных материалов.
Средства интроскопии необходимы для улучшения условий работы портов и аэродромов в условиях густого тумана, дождя или снега, для видения сквозь облака и т. д. В будущем они потребуются, по-видимому, и при глубинном бурении, и для исследования недр земли с подвижных подземных снарядов.
В настоящее время серьезно ставится вопрос о глубинном бурении со дна океана или моря. И в этом случае большую помощь технике бурения могут оказать средства интроскопии. Они будут необходимы для дистанционного наблюдения (видения) в глубоководных слоях, в илистых отложениях и, наконец, для поиска места скважин в случае обрыва инструмента.
Список областей применения интроскопии можно было бы продолжать еще и еще, но в этом нет никакой необходимости. Всякому ясно, что весь окружающий нас мир — это мир объемных тел и предметов, и поэтому средства объемного исследования их без разрушения должны занимать все большее место в нашей практике.
Любая машина, любая деталь машины — это объемное тело, и работают они, как правило, всем своим сечением, всем своим объемом. Понятно, какое огромное значение имеют эффективные средства и методы контроля качества каждой детали.
Хочется отметить, что еще Петр I придавал большое значение проблеме качества и надежности. Широко известен его указ, изданный в связи с плохим качеством ружей, поставленных Тульской оружейной фабрикой царскому войску. Напомним, что царь повелел хозяина фабрики Корнилу Белоглаза бить кнутом и сослать в работы в монастырь, «понеже он, подлец, осмелился войску государеву продавать негодные пищали и фузеи».
А контролера «старшину Фрола Фукса бить кнутом и сослать в Азов, пусть не ставит клейма на плохие ружья».
182
В Вавилоне еще четыре тысячи лет назад существовал такой закон: если обваливался дом, то архитектора, построившего этот дом, предавали смертной казни. Если же при обвале дома гибли члены семьи его владельца, то предавали казни и членов семьи архитектора.
До недавнего времени мы ограничивались исследованиями состава и качества материалов или выборочно, или только с поверхности (микрофотографирование, спектральный анализ, рентгеноструктурный анализ, химический анализ). Но эти методы удовлетворяют только в том случае, если есть полная уверенность в однородности материала по всей толще, если проба, взятая с поверхности, будет однозначно характеризовать материал по всему объему.
Практика же показывает, что наблюдений с поверхности недостаточно. И для того чтобы разрешить это противоречие, необходимо всемерно развивать средства объемного исследования. Интроскопия в этом отношении и будет едва ли не самым мощным средством получения информации о технологических процессах и свойствах тел.
С помощью интроскопии человек не только расширит возможности объемного контроля руд, минералов, деталей машин, сооружений и т. д., но и откроет многие новые стороны различных процессов, которые до сего времени скрыты от наших глаз стеной непрозрачности.
Особенно важное практическое значение интроскопия получит в условиях автоматического управления и контроля за технологическими процессами. Современная автоматика и счетно-решающие устройства действительно могут делать чудеса. Но этот мощный арсенал современных средств, автоматизации будет давать правильные ответы лишь тогда, когда в него будут правильно вводиться входные данные. Входные же данные нужно добывать непосредственно из самих технологических процессов и именно в тот момент, когда эти процессы протекают. При современном крупном и высокоскоростном производстве данные, отстающие от хода процессов, практически непригодны. В схемы автоматики должна вводиться только текущая информация, а чтобы получить ее, и притом непосредственно из внутренних областей процессов или материалов, необходимы средства объемного контроля. Помочь решить эту задачу в значительной степени может интроскопия.
