Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Занимательная радиотехнология 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46


Ш КОСМОС

в конце 1963 г. советскими учеными был проведен интересный опыт. В фокусе 2,6-метрового телескопа Крымской астрофизической обсерватории сотрудниками Физического института имени Лебедева АН СССР был установлен экспериментальный лазер (полупроводниковый), посылавший мощные световые импульсы. Телескоп был наведен на Луну, на ее неосвещенную Солнцем зону. Лучи света, отраженные от небольшого участка этой зоны, улавливались другим телескопом. В его фокусе помещалось светочувствительное устройство с фотоумножителем.

Прием отраженных от Луны сигналов удался, хотя и был труден. Интенсивность возвращавшегося от Луны отраженного сигнала была в 10* раз меньше сигнала, посылавшегося лазером. Для получения уверенных результатов опыты пришлось многократно повторить.

Проделанный эксперимент был по существу световой локацией Луны. Посредством такой локации можно' определить расстояние до различных частей лунной поверхности с точностью, по крайней мере в 100 раз большей, нежели любым из других осуществимых способов. Этим практически доказана пригодность лазера для космических применений. Несомненно, что диаметр пятна , освещаемого лазером на поверхности космического тела, можно будет уменьшить и этим еще повысить точность измерений.

Концентрация энергии в тонко сфокусированном луче лазера огромна. Уже теперь лазеры, по сути дела являющиеся первыми опытными образцами, прожигают стальные пластинки на расстоянии 10 м. Нет сомнения в том, что мощность квантовых генераторов - лазеров будет повышена в миллионы раз и их могущественные лучи, возможно, позволят осуществить то, о чем наука и техника пока лишь мечтают. Речь идет о передаче энергии на расстояние без проводов, на первые случаи, разумеется, лишь тогда, когда это действительно необходимо, например в труднодоступных районах Арктики, в пустынях и горах, а также на искусственные спутники. Космические корабли могут брать

С собой ограниченное количество горючего, и можно сказать, что для набора скорости и для маневров они должны сжигать часть самих себя. Передача энергии лучом лазера может дать возможность космическому кораблю возобновлять запасы энергии на борту.

Если дать волю фантазии, что, вероятно, допустимо в книге занимательного жанра, то можно представить себе лазеры и как средство пополнения энергии на космическом корабле, и как его двигатели. Ведь фотонной ракете сулят огромное будущее, а лазер - готовый фотонный двигатель. Он отбрасывает в одну сторону мощный пучок фотонов. Космический корабль может пользоваться фотонным двигателем, получая энергию для него отчасти по лучу с Земли, а отчасти, может быть, из окружающего космического пространства в виде света, космических лучей и пр. Такой корабль сможет двигаться и маневрировать, не сжигая самого себя, а пользуясь энергией, получаемой извне. Ведь не будем забывать того, что полупроводниковые лазеры имеют к. п. д., близкий к 100%, а это очень и очень важно.

Во всяком случае нет сомнения, что лазеры и вообще квантовые генераторы найдут самое разнообразное применение, которое во многих областях произведет подлинную техническую революцию.

9.92


9,9999


Постоянный недоуменный вопрос: почему удивительные свойства полупроводников обнаружены только недавно, а раньше их не замечали?

Ответ на этот вопрос и содержится в заголовке.

Что такое 04 ? Это первые буквы слов Особо Чистый . Многие свойства материалов обнаруживаются лишь тогда, когда они очень чисты, т. е. лишены посторонних примесей. Ранг 04 присваивается веществам, доведенным до исключительно высокой очистки, наибольшей достижимой современными средствами.



Выражение девять девяток характеризует в цифрах высокую степень очистки. Если число девяток от четырех до пяти, то вещество считается химически чистым. В 100 г такого химически чистого вещества его будет фактически от 99,99 (четыре девятки) до 99,999 (пять девяток) г, а примеси окажется соответственно 0,01 или 0,001 г. Иначе говоря, содержание примеси от одной десятитысячной до одной стотысячной процента. Техники в таких случаях предпочитают указывать не проценты, а число девяток. Четыре или пять девяток - это такая чистота, которая обычно почитается всеми как высокое достижение техники (еще бы: химически чистое вещество!), но люди передовой техники такую очистку ни во что не ставят, считая, что это - сплощная грязь. В литературе по этому поводу приводится такой интерес-HbHi пример. Мы привыкли оценивать дистиллированную воду как образец химически чистого материала. Но работники радиоэлектроники относятся к ней иначе. Если в бочку подготовленной для их нужд воды, т. е. воды категории ОЧ , капнуть одну каплю дистиллированной воды, то вода в бочке уже не будет пригодна, она окажется слишком загрязненной. Можно сказать, что капля дегтя делает бочку меда совсем негодной.

Если увеличивать очистку материала далее пяти девяток, то для оценки степени очистки химические способы уже могут оказаться непригодными. Придется воспользоваться спектральным анализом. Он может определить чистоту до шести девяток, т. е. до 99,9999. При такой очистке примеси окажется не более 0,0001 части: на каждые 10 ООО атомов вещества придется не более 1 атома примеси.

Однако и такая спектральная чистота науке и технике сегодняшнего дня не всегда представляется удовлетвори-


99,9999999

тельной. В частности, для полупроводниковых и некоторых других приборов нужна более, даже значительно более высокая степень очистки, нужны эти самые девять девяток: 99,9999999. Прн такой очистке в материале останется лишь

одна десятимиллионная (0,0000001) часть примеси. На 10 млн. своих атомов будет не более 1 чужого атома.

Но как ни впечатляют подобные цифры, надо все же отметить, что очистка категории девять девяток не представляет собой предела требований радиоэлектроники. Если это и предел, то скорее низший, которым начинается категория ОЧ и с которым часто можно примириться. Но уже в разных случаях требуются вещества более высокой очистки. Например, в приборах управления космическим кораблем есть приборы с кремнием. Необходимая в данном

99,9999999999


случае высокая надежность работы этих приборов может быть обеспечена лишь тогда, когда количество примесей в кремнии не превышает одной десятимиллиардной части (чистота 12 девяток). А кое-когда уже требуется чистота 13 девяток, т. е. считается допустимым наличие 1 атома примеси на 100 млрд. атомов основного вещества.

Каким примером можно подчеркнуть всю ничтожную малость этой величины? Вот большой современный восьмиэтажный дом. Чтобы сложить его, нужно примерно 7,5 млн. кирпичей (теперь здания чаще собираются из бетонных блоков, но мы на минуту забудем об этом). Если взять 100 млрд. красных кирпичей и 1 белый кирпич, то из них можно построить 13 тыс. таких домов - целый большой город. И где-то в одной из стен какого-то из домов этого города будет 1 белый кирпич. Это и есть чистота 13 девяток.

Как же можно определить такое исчезающе малое количество примеси, если даже блестящее достижение физики - спектральный анализ - здесь бессильно?

Наука разработала несколько способов, при помощи которых можно уловить столь ничтожный процент примеси.



Сюда относится, например, способ масс-спектрометрии: разделение атомов по их массе. Как известно, масс-спектрометры широко используются для изучения элементарных частиц и, в частности, для выделения изотопов. Применяются также люминесцентный анализ и некоторые другие способы.

При очистке материалов категории ОЧ и работе с ними приходится соблюдать крайнюю осторожность. Например, материал нужнр оберегать от пыли, которой в воздухе очень много. Естественно, что при таких степенях очистки, которые соответствуют длинному ряду девяток, те оценки отсутствия пыли и очистки от нее комнатного воздуха, которыми мы довольствуемся в быту, непригодны. Воздух наших комнат насыщен пылью. Стоит взглянуть на луч солнечного света, попавший в комнату через окно, как станут заметны сонмы пылинок, танцующих в воздухе. Собственно говоря, мы и видим луч света, потому что свет рассеивается пылинками. Мы видим не свет, а освещенные пылинки (а иногда и водяной пар). По этой самой причине мы видим и луч прожектора, и это указывает на то, что воздух даже на большой высоте содержит много пыли или влаги.

В помещениях, где ведется работа с материалами ОЧ , воздух тоже должен быть очищен от пыли до степени ОЧ . Это ОЧ в отношении воздуха характеризуется следующими цифрами: за 6 ч на площадку 10 см из воздуха не должна осаждаться более чем одна пылинка размером не свыше 0,005 мм. Между тем в воздухе, который мы считаем чистым, содержится пыли по весу примерно около 3 мг на литр воздуха.

Может показаться, что очистить комнатный воздух от пыли очень просто: надо дать ей отстояться. Через несколько часов, ну, пусть, через день-два, она вся осядет и ее можно будет отсосать. На самом деле обеспыливание воздуха гораздо сложнее. Самоосаждение пыли - процесс очень медленный. Пылинка поперечником 1 микрон опускается на поверхность земли с высоты 1 км... 3-4 года. Это такое движение, которого мы не заметим. Посмотрите на часовую стрелку будильника; конец ее движется примерно с такой же скоростью, но нам он кажется неподвижным.

Поэтому очистка воздуха должна бьп-ь активной, а не пассивной - нельзя дожидаться, ко1 да пыль осядет. Приходится принимать тщательные меры для предотвращения заноса пыли на одежде и обуви работающих. Обычно при-238

меняют одежду из лавсана, наименее ворсистого из всех тканей, а на ноги надевают полиэтиленовые тапочки.

Из этого видно, какие трудности приходится преодолевать, какую высокую технику и культуру производства нужно обеспечить, чтобы получить такой высокой кондиции полупроводниковые материалы, обладающие столь чудесными свойствами. Не следует забывать и того, что мы коснулись здесь только последних этапов подготовки материалов. А добыча и очистка их тоже исключительно трудны. Поэтому о подобных материалах нельзя сказать, что они ценятся на вес золота, - они ценятся гораздо дороже.


Развитие радиотехники идет по многим направлениям. Одним из них, очень важным, являются укорочение длины используемых радиоволн и борьба с шумами, препятствующими приему слабых сигналов. Это необходимо по многим причинам. Например, к этому вынуждает развитие радиолокации и астрономии. Обе эти новейшие отрасли радиоэлектроники для решения стоящих перед ними задач нуждаются в освоении все более коротких волн и вынуждены изыскивать способы приема очень слабых сигналов.

Укорочение длины рабочих волн неизбежно влекло за собой уменьшение колебательных контуров. Меньше становилось число витков катушек и их размеры, уменьшались конденсаторы. В конце концов одновитковая катушка слилась с конденсатором и образовала так называемый объемный резонатор. Но и этого скоро оказалось недостаточно. Длина волны нуждалась в дальнейшем укорочении.

На этом этапе пришлось расстаться с колебательными контурами как с какими-то конструкциями. Поиски замены привели к атому. Ведь атом тоже является своего рода колебательной системой. Как уже отмечалось (см. стр. 216), атом может поглотить только определенный квант



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95