загрузка...

Эктоны

  • 16.06.2010 / Просмотров: 6668
    //Тэги: Гордон   электромагнетизм  

    Открытая двести лет назад электрическая дуга давно видоизменила наш мир. Активное применение в технике тем не менее не означало, что физики до конца разобралась в сути этого явления. Что происходит в процессе зарождения электрической дуги и как обеспечивается ее непрерывное горение? О роли эктонов в вакуумном разряде - академик РАН Геннадий Месяц.

загрузка...







загрузка...

Для хранения и проигрывания видео используется сторонний видеохостинг, в основном rutube.ru. Поэтому администрация сайта не может контролировать скорость его работы и рекламу в видео. Если у вас тормозит онлайн-видео, нажмите паузу, дождитесь, пока серая полоска загрузки содержимого уедет на некоторое расстояние вправо, после чего нажмите "старт". У вас начнётся проигрывание уже скачанного куска видео. Подробнее

Если вам пишется, что видео заблокировано, кликните по ролику - вы попадёте на сайт видеохостинга, где сможете посмотреть этот же ролик. Если вам пишется что ролик удалён, напишите нам в комментариях об этом.


Расшифровка передачи


Александр Гордон....электротехнике уже больше 200 лет. Но что за процессы происходят в электрической дуге - это до сих пор вызывают споры. Наша передача называется "Эктоны и взрывная электронная эмиссия". Вам принадлежит честь открытия эктонов. Не могли бы вы, может быть, начать с этого. Что это такое, и каким образом это объясняет процессы, которые происходят в выключателе всякий раз, когда рука до него дотрагивается?
Геннадий Месяц. Да, действительно, электрическая дуга была открыта больше 200 лет назад. Ведутся споры, кто первый описал это явление. И действительно есть факты, доказывающие, что это сделал наш академик Петров в своей книге по описанию работы так называемого "вольтова столба". Но в серьезной физической литературе это впервые сделал Дэви.
На катоде образуется так называемое катодное пятно, у которого абсолютно необычное свойство. Например, из этого катодного пятна ионы движутся в обратную сторону, то есть положительные ионы двигаются в сторону анода, то есть в положительном направлении. Кроме того, скорости струй такие огромные - миллион сантиметров в секунду, - что дуга должна быть нагрета до миллиона градусов. Очень известный наш московский ученый, российский, покойный, к сожалению, профессор Кесаев в одной из своих книг написал, что, наверное, проще понять, что происходит на Солнце, чем то, что происходит в дуге.
Так вот, все считали, что это катодное пятно, это нагретый до высокой температуры металл, который испускает электроны, то есть, как обычно в электронной трубке телевизора, например, получается электронный луч, испускаемый нагретым катодом. Но наши исследования показали, что эта эмиссия происходит порциями, отдельными небольшими порциями. Длительность этих порций примерно 10 наносекунд, порядка миллиардной доли секунды, и в каждой порции примерно 10-12 электронов. Это можно назвать "электронный кластер" или "взрывной центр". Поскольку это было обнаружено во взрывных центрах, которые образуют на катоде нечто похожее на кратер на Луне, и поскольку оба названия в английском начинаются с букв "эй" и "си", собственно говоря, я и придумал этому название "эктон".
Но, вообще говоря, всё началось не с этого. Всё началось с того, что мы обнаружили эту взрывную электронную эмиссию при исследовании эмиссии электронов из тонкого металлического острия при высоких электрических полях, когда образуется ток автоэлектронной эмиссии. Когда очень высокая плотность тока - миллиард ампер на квадратный сантиметр, - то это остриё не плавится, как обычная проволочка, а взрывается, потому что там выделяется очень большая энергия. И этот взрыв приводит к образованию большого электронного тока, из места, где произошел взрыв, испускается большой электронный ток. Если до взрыва, положим, ток идет порядка одного ампер и даже меньше ампера, то после взрыва - уже сотни ампер и больше.
Когда мы это явление ещё в 60-х годах обнаружили, то стали создавать новый тип электронных приборов, возникла новая электроника, она получила название "сильноточной электроники". Это приборы, которые позволяют получать очень большие электронные токи, вплоть до миллионов ампер: кратковременной длительности, различных размеров, можно сфокусированные токи получать, предположим, десятки миллионов ампер на квадратный сантиметр. Вначале это использовалось для термоядерного синтеза, были очень большие программы и в Советском Союзе, и в Америке. Потом стали получать широкие электронные пучки, мы их стали использовать для накачки лазеров. Фактически, все мощные газовые лазеры, которые сейчас функционируют, вообще говоря, основаны как раз на использовании таких широких электронных пучков, но размерами до многих метров.
Потом стали получать так называемые кольцевые, цилиндрические электронные пучки, для генераторов СВЧ-излучения. Фактически, появилась новая электроника. Есть микроэлектроника, полупроводниковая электроника, а есть вакуумная сильноточная электроника.
Александр Гордон.То есть целая технология возникла.
Геннадий Месяц. Совершенно верно.
Александр Гордон. Но пока ещё без объяснения того, что происходит.
Геннадий Месяц. Да. Было ясно, что это взрыв. Было абсолютно ясно, что это взрыв, это взрывной процесс, это электрический взрыв в микроскопическом объеме.
Но было ясно, что процесс не стационарный. Когда уже потом стали более тщательно смотреть, то оказалось, что этот процесс порционный и не просто порционный, но самоподдерживающийся. Когда происходит взрыв, то он создает очень высокое давление, образуется плазма, плазма создает очень высокое давление, порядка 10 тысяч атмосфер на катод, и на катоде образуется, кроме того, жидкий металл. Этот жидкий металл разбрызгивается и, находясь в плазме, капли и струи жидкого металла взрываются уже вторично, то есть получается вторичный взрыв, и получается самоподдерживающийся процесс. Тогда пришла идея, что этот самоподдерживающийся процесс - это и есть электрическая дуга. Тогда уже стали заниматься исследованием дуги, то есть попытались понять уже те явления, которые сотни лет мы все используем. Вы правильно сказали: мы утром встаем, зажигаем свет, вечером ложимся спать, гасим свет, идем в туалет, зажигаем. Так вот, когда мы включаем и выключаем свет, происходят миллиарды электрических взрывов, вот таких, как показано на этом слайде.
Дальше стали думать над другими процессами. Оказалось, что есть очень много абсолютно не объясненных процессов. Например, ТОКАМАКи. В ТОКАМАКах есть очень большая проблема: когда плазма взаимодействует со стенкой, то начинает её через какое-то время разъедать, она, как короед, двигается, и этот металл исчезает. Оказывается, что это так называемая униполярная дуга: при взаимодействии плазмы с этим металлом образуется слой ионов, который создает высокое электрическое поле. И в этом высоком электрическом поле за счет автоэлектронной эмиссии возникают эти взрывы.
То есть, стало возможным объяснить многие явления в электрических разрядах в газе. В частности, некоторые процессы так называемого коронного разряда. Это очень давно известный процесс, открытый ещё в позапрошлом веке. Но там тоже были неясны некоторые эффекты, например, так называемая "корона Тричела". Почему она импульсная? Она то возникает, то исчезает. То есть оказалось, что это явление, которое позволило объяснить многие давно изученные процессы, и как бы внешне изученные. Но никто до нас не мог проникнуть в суть этих процессов.
То есть фактически есть два результата этих исследований. Одно - это создание совершенно новой электроники, очень важной для технологии, для оборонных дел. Например, сейчас можно получать электронные пучки и мощные электромагнитные источники, которые имитируют в небольших объемах взрывы, например, атомной бомбы. Фактически, это одна из технологий, которая позволила вместе с компьютерными методами избежать натурных испытаний. Это с одной стороны. А с другой стороны, мы смогли объяснить целый ряд физических явлений и фактически совершенно по-другому к ним подойти. То есть это уже объяснение явления природы. Вот, собственно говоря, что это такое.
Александр Гордон.А можно чуть подробнее? Что происходит как раз в этот момент, при каких температурах, за какое время? Вы уже начали говорить об этом. Какие нужны приборы при эксперименте для того, чтобы отследить этот процесс? Поскольку он происходит и при очень высокой температуре, как я понимаю, и при сильном токе, и за очень короткое время.
Геннадий Месяц. Вообще говоря, парадокс состоит в том, что всё происходит просто, в обычном вакууме, между обычными двумя электродами. То есть это плоские электроды, катод плоский и анод плоский. Но когда смотришь под микроскопом, то у самого гладкого катода всегда имеются микроскопические выступы, они небольшие, но они имеются. И когда мы прикладываем между катодом и анодом электрическое поле, то на этих микроскопических выступах электрическое поле усиливается.
Положим, у нас поле миллион вольт на сантиметр, это достаточно обычное поле при приложении кратковременных импульсов. А на микроскопических остриях эти поля усиливаются ещё в сотни раз. То есть, получается примерно сотни миллионов вольт на сантиметр. При таких высоких полях возникает так называемая холодная эмиссия или автоэлектронная эмиссия. Это туннельный эффект, он довольно хорошо исследован. Ещё до появления полупроводниковых приборов его пытались активно использовать для того, чтобы создавать новые электронные приборы.
Но проблема состояла в том, что зависимость плотности тока от приложенного электрического поля настолько сильно экспоненциальна, что этот прибор очень быстро выходил из строя. То есть маленькое перенапряжение, и катод сгорает, катод просто оплавляется, и ничего не получается. И всем казалось, что всё, проблема, так сказать, закрыта, катод использовать нельзя. Но! Мы показали, что в течение короткого времени, когда взрыв произошел, эта плазма, этот взрыв испускает электронный пучок.
Я ещё раз повторяю, вначале катод холодный, но в результате взрыва плазма нагревается практически до миллионов градусов, сам катод нагревается до тысячи градусов, до таких температур, которые приводят к плавлению и испарению. Но этот процесс очень кратковременный - именно процесс нагрева, процесс взрыва длится всего единицы наносекунд, то есть миллиардные доли секунды. Взрыв произошел, смотришь, а на катоде ничего нету, и если не поглядишь в микроскоп, то ничего не увидишь.
Что нужно было для того, чтобы исследовать это явление? Что нам потребовалось, и почему, собственно говоря, взрывная эмиссия была открыта в 66 году? Мы смогли посмотреть всё это в очень мощный усилитель света, использующий электронно- оптические преобразователи, когда можно было регистрировать отдельные кванты. Потому что взрывающаяся масса здесь ничтожная - 10-13 грамма, такова масса, которая при взрыве уходит, и поэтому свечение очень слабое. В 30-е годы обычно смотрели при помощи ячейки Керра так называемой, она очень ослабляла свет, ничего увидеть было нельзя. Только благодаря тому, что мы стали смотреть с экспозицией в наносекунды и с усилением света в миллион ампер, мы смогли наблюдать, как на катоде появляется первое свечение.
Когда потом стали смотреть в электронный микроскоп, мы увидели, что это свечение сопровождается появлением кратера - кратера не видели, пока не было электронных микроскопов. Фактически, наличие электронных микроскопов, то есть прибора, который позволяет иметь высокое пространственное разрешение, и высокоскоростной фотографии, которая позволяет иметь очень большое временное разрешение, наносекундное, позволило это явление открыть. А потом уже, когда появился радиационной метод, методы определения массы и так далее, мы смогли уже определить, сколько граммов на кулон уносится. Но самое главное, я считаю, - это усилитель света с электронно-оптическим преобразователем и очень мощный микроскоп. И осциллограф, естественно, потому что нужно регистрировать очень короткий ток. Я уже говорил, что вся наша электроника работала в наносекундном диапазоне. Сейчас мы перешли уже в пикосекундный диапазон, и тут, конечно, нужен осциллограф с очень высоким временным разрешением.
Александр Гордон. Разве хватает временного разрешения осциллографа для того, чтобы зафиксировать эти процессы с допустимой погрешностью?
Геннадий Месяц.Сейчас есть осциллографы, которые позволяют регистрировать времена порядка пикосекунд. Но импульсы, которые мы получаем, это электронные пучки, световые пучки, рентгеновские пучки длительностью в сотни пикосекунд. Это уже стало нормальным, обычным явлением. И фактически сейчас появилось новое направление, которое называется "техника мощных пикосекундных импульсов", "техника пикосекундных электронных пучков". Там появляются совершенно новые возможности.
Александр Гордон. Мы об этом чуть-чуть позже поговорим. А пока я хотел задать вам вопрос. Верно ли, что далеко не все разделяют ваш подход к объяснению того, что происходит в вольтовой дуге, несмотря на экспериментальное подтверждение вашей теории?
Геннадий Месяц. Понимаете, какая ситуация. Когда, например, Лавуазье доказывал, что горение связано с окисление, его идею при жизни так и не признали, считали, что это флогистон... Люди, с которыми мы сейчас живем, всю свою научную карьеру сделали на утверждении, что дуга начинается оттого, что разогревается катод, из катода идет обычная термоэлектронная эмиссия, и так далее. И поэтому очень трудно сейчас признать, что кто-то пришел из другой области, вдруг всё исследовал и всё открыл. Я-то их очень хорошо понимаю, и, в общем-то, есть вещи, о которых мы дискутируем.
Во всяком случае, даже самые отчаянные, так сказать, противники сейчас однозначно признают, что как минимум должен существовать первый взрыв. Потому что всегда есть кратер. Откуда кратер появился? Потом - откуда берутся ионы? При взрыве совершенно очевидно, почему ионы двигаются в другую сторону. Потому что при самом взрыве, очень кратковременном, выделяется энергия до ста тысяч джоулей в грамме, это уже энергия существенно большая, чем энергия взрывчатки. Там уже образуется плазма, плазма образуется при самом процессе разогрева. И там имеются и ионы, и электроны, то есть обычная плазма. И в результате взрыва по инерции ионы летят в противоположную сторону. Этот непонятный эффект так называемых "аномальных ионов" был открыт ещё в 30-х годах. Сначала думали, что это просто пар, а потом наш ученый Плютто в Сухумском физико-техническом институте обнаружил, что это не пар, а ионы. А сейчас мы понимаем, откуда эти ионы происходят.
Во всяком случае, по моим оценкам, было 15 абсолютно непонятных, разрозненных фактов, которые никто не мог объединить в единой теории. Принятие идеологии порционности, эктонности этого процесса привело к тому, что я смог объединить все 15 фактов в единое целое. Ведь квантовая механика тоже не сразу была признана, и, кстати, человек, который получил Нобелевскую премию за теоретическое доказательство квантовой природы света - Эйнштейн - до конца жизни сомневался в том, что кванты - это реальность. И сейчас есть люди, которые сомневаются. Но я опираюсь на факты, причем, на факты, полученные самыми современными методами.
Александр Гордон. Квантовая механика, как бы её ни объясняли и какие бы ни приводили логики для внушения принципов квантовой механики всему человечеству, это всё-таки уже инженерная наука, она работает, с её помощью исчисляются вещи, которые заставляют работать приборы и целые технологии. Вы сказали, что на основе ваших открытий тоже возникает новая технология. А нельзя ли сказать подробнее о перспективах ее развития, что, грубо говоря, наш колхоз может получить от этого явления?
Геннадий Месяц.Во-первых, из-за того что все приборы работают в импульсном режиме за очень короткие времена, то все приборы - очень компактны. Я могу сказать, что при импульсе напряжения в 200 киловольт требуется обычная высоковольтная линия передачи, огромная, вы знаете, стоят железные столбы и так далее. Так вот, в наносекундном диапазоне такой импульс можно подавать по кабелю в 5 миллиметров, и кабель не будет пробиваться. То есть все приборы становятся очень компактными. Прибор в миллион вольт напряжения имеет размер с этот стул. Это означает, что все высоковольтные технологии, которые известны при постоянных напряжениях, становятся простыми, компактными и дешевыми. При постоянном напряжении для миллиона вольт нужна огромная высоковольтная система размером с эту студию. То есть, фактически, все обычные высоковольтные технологии становятся очень простыми и доступными. Это колоссально, это очень важно.
Второе, это то, что есть параметры, например, электронных пучков, которые другими способами принципиально не достижимы. Какие способы извлечения электронов существуют? Термоэлектронная эмиссия - в лучшем случае можно получить амперы на квадратный сантиметр. Автоэлектронная эмиссия, которая очень устойчива из-за того, что при ней ток сильно зависит от напряженности электрического поля. И существует ещё вторичная электронная эмиссия, это побочный эффект, который мешает.
А здесь - эффект, который позволяет получать огромные, я повторяю, до миллионов ампер, электронные токи, превращать их в энергию высокочастотного излучения, в энергию лазерного излучения, в энергию рентгеновского излучения - фактически, во всех направлениях произошел переворот. Если мы получали раньше рентгеновский импульс для того, чтобы просветить человека, сейчас мы получаем рентгеновский импульс, при помощи которого можем просвечивать, положим, стены толщиной во много метров и рассматривать, что там происходит. То есть, просто трудно переоценить всё это.
Я не говорю уже о лазерах, потому что появление так называемых газовых лазеров с электронной накачкой позволило в миллион раз поднять мощности лазеров. Потому что если раньше лазеры работали при очень маленьких давлениях, порядка несколько миллиметров ртутного столба, то сейчас они работают при десятках атмосфер. А мощность примерно пропорциональна квадрату давления. Это настолько уже всё широко продвинулось, что за это уже стали и премии давать, и ежегодные международные конференции организовывают, и прочее, и прочее.
И надо сказать, что в этой области нам удалось сохранить лидирующие позиции, потому что мы этим стали заниматься в 50-х годах. Это моя студенческая работа была, когда я начал заниматься этой наносекундной техникой. В 63 году, 40 лет назад, была опубликована первая в мире книжка. И у нас сохранилась школа, которая идет от наших физиков, которые работали когда-то в Сибири, в Томске. Многому мы учились у академика Будкера, выдающегося физика, который основал ядерный институт в Новосибирске в 50-х годах.
Александр Гордон. Вы упоминали о том, что это используется и в военных технологиях. Не открывая государственных тайн, вы могли бы привести примеры...
Геннадий Месяц. Над этим во всём мире работают. Например, все попытки реализации так называемых "звездных войн", по существу, основывались на том, чтобы использовать мощное лазерное излучение. Первоначально предполагалось, что мощное лазерное излучение будут получать от мощных газовых лазеров высокого давления. Это уже проехали - проехали в том смысле, что показано, что напрямую это использовать нельзя. Но сейчас такие лазеры используют для других технологий.
Но, кроме того, используются мощные кольцевые пучки в диодах с магнитной изоляцией, это тоже открытие наше, отечественное. В 1973 году это была работа академика Гапонова-Грехова и академика Прохорова. Они показали, что такие пучки можно использовать для генерации очень мощного источника излучения - в сотни тысяч раз по мощности, превосходящие то, что было, например, в радиолокационных станциях, но тоже за очень короткое время. И такие мощные пучки электромагнитного излучения используются для того, чтобы разрушать радиоэлектронное оборудование, выводить его из строя. Эти работы ведутся; детали, тонкости, конечно, никто не разглашает, потому что огромная проблема, как провести эти потоки, как сфокусировать. А сама идеология, в общем, она очевидна.
Александр Гордон. После всех ваших объяснений я всё равно гадаю над тем, что могло бы означать ваше высказывание "эктон является первопричиной всякой порционности". То есть, здесь есть попытка обобщения, которая выходит за рамки...
Геннадий Месяц. Нет, нет, это вырвано из контекста. Я, конечно, имею в виду конкретные процессы. Я вообще не принадлежу к числу людей, которые пытаются делать такие мировые обобщения и сказать, что процесс в колодце и процесс во вселенной - это одно и то же. Нет, я совершенно здравый человек.
Александр Гордон. Еще вопрос о технологии. Наверное, просто в самой природе материала есть ограничения на эмиссию электронов. Какой материал является, с этой точки зрения, наиболее подходящим?
Геннадий Месяц.Понимаете, ограничения по самой эмиссии в природе имеется, но оно связано не столько с материалом, сколько с самим электронным пучком. Есть так называемая формула Чайльд-Ленгмюра, которая показывает, что плотность тока пропорциональна приложенному напряжению в степени три вторых - "закон трёх вторых". Когда электроны идут, собственный объемный заряд мешает тому, чтобы была большая эмиссия. Но дело всё в том, что, во-первых, этот барьер можно преодолевать нейтрализацией пучка, положим, ионными потоками, плазмой и так далее.
С другой стороны, если говорить о величине тока, то сейчас можно получать электронные пучки размером 6 метров на 1 метр. С таких площадей можно получать сплошной электронный пучок. Для какой цели такая установка разработана? Она разработана американцами в Лос-Аламосе для того, чтобы в огромных объемах накачивать и получать очень мощные лазерные излучения.
Поэтому можно говорить о плотности тока. По плотности тока есть совершенно фантастическая вещь, состоящая в том, что когда мы получаем большой ток, то собственное магнитное поле пучка этот пучок пережимает. То есть, кулоновская сила расталкивания электронов становится меньше, чем магнитная сила сжатия, и пучок начинает сам фокусироваться. И вот как раз на этом были основаны идеи использования таких пучков в термоядерном синтезе. Эти очень интересные эксперименты начинались академиком Завойским, проводились в Курчатовском институте, потом их продолжала группа академика Велехова, профессора Рудакова и так далее.
Но оказалось, что электронный пучок не может нагревать, то есть он передает мишени не эффективную энергию, электроны проходят как бы на просвист, мало оставляя энергии. Поэтому перешли на ионные пучки, тоже мощные, в миллионы ампер. Электронным пучком нагревают анод, образуется плазма, и эта плазма уже испускает ионы. То есть, фактически, при помощи электронного пучка можно получать ионные пучки. Тоже много лет существовала эта программа, были затрачены огромные деньги, и получены очень мощные пучки, вплоть до, по-моему, 30 миллионов ампер. Ионов разных металлов, типа талия, водорода и так далее. Оказалось, что это тоже не эффективно - это тоже недостаточно, чтобы нагреть мишень до ста миллионов градусов, которые привели бы уже к импульсному термоядерному синтезу.
Сейчас используют ту же наносекундную мощную технику, но для нагрева используют взрыв цилиндрических плазменных образований, цилиндрических лайнеров, образованных из микроскопических проволочек. И получили очень мощное и мягкое рентгеновское излучение.
Сейчас, фактически, новое направление в термоядерном синтезе с использованием этих сверхбыстрых процессов - это так называемые зет-пиньч. Скоро будет международная конференция в Санкт-Петербурге, мы там как раз будем рассматривать процессы сильноточной электроники, электронные пучки, СВЧ-излучение и так далее, и параллельно с нами же будут проводить конференцию по зет-пиньчам, потому что в этом направлении очень-очень много интересного в физике появилось. То есть, нагретая до фантастических температур, плазма излучает мягкое рентгеновское излучение в диапазоне до нескольких килоэлектрон-вольт, и это мягкое рентгеновское излучение можно использовать для нагрева, делать рентгеновскую баню для нагрева мишеней.
Александр Гордон. Вы сказали, что мы сохранили приоритет. Мы сохранили приоритет только в теории или и в технологии тоже?
Геннадий Месяц. Я бы так сказал, что в идейном отношении мы сохранили, бесспорно, приоритет. В частности, в области пикосекундной электроники - это совершенно точно, тут не только теоретический и экспериментальный приоритет, но и просто уникальные пикосекундные приборы делаем только мы, их никто больше не делает. Это работы, которые ведутся в институте, где я являюсь директором, в Екатеринбурге, в Институте электрофизики.
А что касается очень больших машин, когда можно получать десятки миллионов электрон-вольт ускоренных электронных пучков, со многими миллионами ампер электронного тока... Это установки, которые нужны для того, чтобы моделировать эффекты, связанные со взрывом атомного оружия, там нужны уже сотни миллионов долларов. Так вот, у нас есть такие установки, вне всякого сомнения, но не такое большое количество, как, скажем, в такой богатой стране, как Соединенные Штаты Америки. Они позволяют себе потратить сотни миллионов долларов на то, чтобы сделать такую установку.
В Томске, в том институте, который я создал в свое время, специальном Институте сильноточной электроники, созданном для исследования этих всех эффектов (он был создан в 76-ом году, я там работал 10 лет директором, потом переехал на Урал) сейчас ведутся работы в этом направлении. Ведет их академик Ковальчук, он, фактически, разработал новую идеологию получения очень мощных высоковольтных импульсов. Если раньше их получали при помощи конденсаторов, собранных по схеме Эрвина Маркса, то он перешел на так называемые линейные трансформаторы. Это очень интересная технология, которая позволяет все эти огромные установки, просто циклопических размеров установки, делать существенно более компактными, простыми. И сейчас, например, при разработке многих установок эти работы используются широко.
То есть, я считаю, что даже в таком конкретном конструкторском приложении у нас тоже имеются очень хорошие приоритеты в этой области. Но вы сами понимаете, сейчас такая ситуация, что делается только то, что кому-то надо. Так же, как, например, скульптор не может делать огромную скульптуру только для того, чтобы удовлетворить свое любопытство, обязательно кто-то должен заплатить. Такая ситуация и у нас. Если есть потребность, то, естественно, мы их разрабатываем. Но, разрабатывая их, мы не делаем их, как подмастерья, это всегда делается с какими-то новыми идеями, с попыткой использовать новое предложение.
Сейчас, например, очень активно используется идея, связанная с применением полупроводниковых ключей. Если обычно использовали газовые ключи, газовый разряд, то сейчас открыто явление так называемого SOS-эффекта (это тоже открыли в моем институте в Екатеринбурге), когда полупроводниковый прибор может обрывать ток при напряжении в миллионы вольт, при плотности тока до сотни килоампер на квадратный сантиметр (это времена в наносекунды). Не включать, а обрывать кратковременный ток. Это позволило создать совершенно новые приборы. Если те приборы, о которых я говорил, обычно работали в одиночном режиме, потому что в качестве коммутаторов использовались газовые разрядники и уходило время на деионизацию плазмы, то полупроводниковые приборы могут работать в режиме десятков тысяч импульсов в секунду, сейчас у нас даже килогерцы есть. И в этом направлении - наш полный приоритет, не только идеологический приоритет, но и технологический. Мы просто являемся единственными производителями таких приборов во всем мире, и фактически, благодаря этому институту.
Александр Гордон. А эти приборы, поясните мне, пожалуйста, для чего они используются?
Геннадий Месяц. Во-первых, мы только что, в течение последних двух лет, создали абсолютно, принципиально новые рентгеновские аппараты для медицины. Эти аппараты имеют в 30 раз меньшую дозу, то есть человек получает в 30 раз меньшую дозу при том же самом эффекте. И потом они компактные, весь этот аппарат весит 29 килограммов и состоит из двух объемов. Вообще говоря, даже женщина может по одному объему переносить. Он переносной, его можно в МЧС использовать, его можно в скорой помощи использовать, и так далее. Они прошли все испытания, сейчас мы какое-то количество приборов этих продали.
Александр Гордон.То есть, есть заказ на них все-таки?
Геннадий Месяц. Есть заказы, но очень большая конкуренция. Почему-то всем хочется покупать за границей. Вот как-то своим не верят. И когда мы привозим, бесплатно даем и ставим, все поражаются и говорят: ну, не может быть, чтобы у нас делали такие приборы. Но такие приборы есть. Можно еще много приводить примеров.
Потом, что еще интересно? Оказывается, на этих компактных наносекундных приборах можно делать прекрасные лабораторные физические устройства. Имея буквально один импульсный генератор, можно приделывать к нему различные головки и наблюдать и рентген, и электронный пучок, и лазерное излучение. Я когда организовал свою кафедру в Томском университете, кафедру физики плазмы, то мы специально сделали целую серию студенческих экспериментов, это как бы малозатратный способ изучения фундаментальной физики, вообще говоря. Сейчас мы такой проект реализуем вместе с Министерством науки и технологий, и, в общем-то, надеемся, что сможем создать приборы, которые можно будет использовать, вероятно, даже в школах, а то, что в университетах, - это определенно. Они абсолютно безвредны, при определенной защите, конечно. Так что предложений очень много.
Александр Гордон. Говоря об использовании этих эффектов в оборонной промышленности, в том числе для моделирования ядерных взрывов, неужели и там недостаточное финансирование? Поскольку ведь это все-таки избавляет от довольно дорогостоящего процесса испытаний, не говоря уже о политической составляющей.
Геннадий Месяц. Тут такая ситуация. Понимаете, все же в России достаточно централизованная система, ведь испытывают-то не само ядерное оружие, а испытывают воздействие. И при хорошей организации дела, вообще говоря, на одну страну вполне может хватить одной большой установки. А если идет большая конкуренция, например, несколько компаний делают электронные приборы и друг с другом конкурируют, то естественно, каждый пытается сделать себе отдельно. Кроме того, есть много стран, и каждая страна желает иметь. Поэтому все, что нужно России, у нас есть.
Александр Гордон. Опять, если это не военная тайна, а в чем, собственно, заключается процесс моделирования воздействия ядерного оружия с помощью этой технологии?
Геннадий Месяц. Когда происходит взрыв, возникает очень много эффектов, которые приводят к разрушению. Первое - это ударная волна, кроме того, мощный свет, мощное нейтронное излучение, мощное электромагнитное излучение, мощное рентгеновское излучение. Каждый из компонентов моделируется разными методами. Так вот, электромагнитное излучение, например, мягкое рентгеновское и жесткое рентгеновское излучения можно моделировать теми методами, о которых я сказал. Это элементы общей системы моделирования. Например, сделали какой-то прибор, но непонятно, будет ли он радиационно стойким, будет ли он работать при воздействии того мощного электромагнитного излучения, которое возникает, а оно действительно огромной мощности. А если он не стойкий, значит, он не выдерживает конкуренции, у тебя его никто не купит. Вот поэтому такие испытания требуются. Это никакая не военная тайна, это обычное стандартное испытание.
Кроме того, еще требуется стандартное испытание, связанное просто с воздействием на приборы, очень важно исследовать стойкость приборов.
Александр Гордон. Если есть какие-то вопросы, которые вы не затронули, какие-то темы, которые вы бы хотели осветить, у нас есть еще немного времени, чтобы мы могли это сделать.
Геннадий Месяц. Что можно сказать? Действительно, из очень простых экспериментов, которые начаты были фактически студентами в Томском политехническом университете, образовалось целое направление, очень интересное, которое позволило развить многие представления, изучить многие явления и создать технологию. У нас в России для исследования этих процессов создано два института. Один в Сибирском отделении Академии наук, я уже говорил, который я создал в 76-ом году, Институт сильноточной электроники, и сейчас второй институт, Институт электрофизики в Уральском отделении, в Екатеринбурге. И надо сказать, что из-за того, что мы всегда использовали вещи, которые неизвестны, мы создавали принципиально новые приборы. И поэтому у нас длительное время не было конкуренции. Даже не получив патент на так называемый SOS-эффект, мы с 93-го года делаем приборы и продаем. И, вообще говоря, нам лучше не получать патента.
Александр Гордон.Потому что это ноу-хау. Геннадий Месяц. Потому что никто не знает, каким образом мы делаем эти переходы. А если бы мы оформили патент, у нас бы все давно отобрали. Обычно все говорят: "Получай патент! Продавай!" А наш патент - это...
Александр Гордон. Филькина грамота, да? То есть ты открываешь карты, и больше ничего.
Скажите, опять-таки, обойдясь без ложной скромности, вам известны еще такие случаи в нашей науке, чтобы студенческое увлечение привело к созданию, по сути дела, целой отрасли науки, целого направления?
Геннадий Месяц. Понимаете, это довольно необычно, может быть, это специфично только для нашей страны. Вы понимаете, ты работаешь на конкретном месте, у тебя есть квартира, у тебя есть семья, ты не можешь никуда переехать, и ты все время этим делом занимаешься. Я знаю, что многие мои друзья, которые много что сделали, делали одно, потом переходили в другую лабораторию и делали другое... Консерватизм наших научных школ, вообще говоря, в некотором смысле все-таки связан с нашей немобильностью, с нашей бедностью, и так далее. И этот консерватизм наших школ позволил им каким-то образом законсервироваться и работать. И что парадоксально - чем дальше от Москвы, тем лучше. Вот что интересно.
Александр Гордон. Правильно, потому что летучие американцы, которые все время привлекают на свою сторону чужие мозги, так или иначе решают локальные проблемы за определенный промежуток времени.
Геннадий Месяц. Совершенно верно. Им дали деньги, они решили. Но это нормально. А у нас есть деньги, нет денег... Если у людей нет денег, они все равно ходят работать, и говорят: хоть дустом их, все равно будут работать...

  • ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ РАЗДЕЛА:
  • РЕДАКЦИЯ РЕКОМЕНДУЕТ:
  • ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ:
    Имя
    Сообщение
    Введите текст с картинки:

  • Тарас Атавин 2012-03-29 12:52:56

    А за счёт чего разогревается катод, если сама дуга зажигается после начала термоэлектронной эмиссии? Я вообще АСУшник, но даже мне давно понятно, что дуга начинается с пробоя межэлектродного промежутка полем. Что происходит после эмиссии первых электронов и чем дуга поддерживается - вот в чём вопрос. А начинается дуга с поля, для понимания этого не надо физиком быть. И ещё. Электрод опущен в расплав шлака, под шлаком жидкий металл, шлак электропроводен. В этом случае при каких условиях шлаковый процесс сменяется дуговым? Как оценить тепловую мощность дуги? Каково её электрическое сопротивление? Какое напряжение на ней падает? Ответы на эти вопросы нужны для моделирования агрегата внепечной обработки стали для целей управления этим агрегатом.

  • Сергей 2012-02-08 20:42:47

    Гениально! Такой генератор импульсов надо Роскосмосу подарить,чтобы испытывали бортовую аппаратуру "Фобосов" и т.п.на устойчивость к солнечным вспышкам и американским радарам. Китайский контрафакт сразу "вылетит".

Интеллект-видео. 2010.
RSS
X