Страница 53 из 150
Готовую ячейку следует проверить с помощью течеискателя на отсутствие микроотверстий. Если она выдержала проверку, то её можно считать готовой.
Для работы ячейки её следует нагреть до такой температуры, чтобы на внутренней поверхности колбы не было ни одного участка с температурой более низкой, чем «температура заполнения». Чтобы добиться этого, её помещают в печь с электронным термостатом и нагревают до температуры на 10–20°выше, чем температура полного испарения йода. Тогда плотность паров и степень поглощения света не будет зависеть от температуры, что позволит снизить точность термостатирования.
Изготовление хорошего термостата является достаточно сложной задачей. Идеальным был бы термостат, нагреватель, корпус и термодатчик которого были бы одним и тем же. Реально они представляют собой отдельные детали. Саму колбу ячейки следует обернуть несколькими слоями алюминиевой фольги и достаточно плотно задвинуть в трубку из алюминия толщиной около двух миллиметров. Трубка должна иметь продольный разрез для прохода штенгеля.
На трубку следует намотать нагреватель из нихрома толщиной 0,4 мм, сложенного вдвое. Электроизоляцию лучше всего сделать, надев на нагреватель трубку из фторопласта. Можно надеть и бусы из фарфора или стеклянной трубки-«соломки».
Длину нагревателя надо выбрать около трёх метров, а сопротивление около десяти ом. При токе до полутора ампер фторопласт не будет слишком перегреваться. Следует заметить, что намотанный в виде спирали электронагреватель будет создавать магнитное поле. Влияет ли оно на спектр поглощения — нам неизвестно. Но поле можно значительно ослабить, сложив нагреватель вдвое и намотав его в таком виде (бифилярная намотка). Тогда поле одной ветви будет уничтожать поле другой. Это позволит значительно снизить суммарное поле.
В алюминиевой трубке следует пропилить выемку для термосопротивления — датчика. Его следует поставить таким, чтобы при рабочей температуре иметь около 50 килоом.
Термистор надо изолировать от корпуса тонким фторопластом, примотать стеклонитью и промазать силиконовым клеем (можно и другим, но силикон удобнее). К торцам алюминиевой трубки с помощью переходных втулок следует прикрепить шайбы из стеклопластика и с их помощью закрепить во внешнем кожухе. Кожух можно заполнить теплоизоляцией. Наиболее подходящей можно считать несколько слоёв не очень плотно уложенной стеклоткани.
Окна ячейки следует утопить внутрь алюминиевой трубки на длину, равную её диаметру, а если есть возможность, то поставить на её концах диафрагмы, чтобы препятствовать охлаждению окон и конденсации на них йода.
Термостат для питания печки следует делать на транзисторе, работающем в аналоговом режиме, чтобы не иметь проблем с пульсациями температуры и остаточного магнитного поля при изменении режима работы нагревателя, тем более, что мощность всей схемы обычно не велика — несколько десятков ватт. Из них на транзисторе теряется всего ватт 10–20.
Управлять транзистором должен усилитель, а не компаратор. Отрицательную обратную связь в усилителе следует установить такую, чтобы были подавлены колебания в системе «нагреватель — корпус — термодатчик». Они возникают следующим образом: нагреватель имеет более высокую температуру, чем корпус и конечную массу. Когда он нагревает корпус до температуры, большей, чем температура, при которой термистор даёт команду на отключение нагревателя, в нагревателе и корпусе уже имеется некоторый запас тепла. После отключения нагревателя он продолжает некоторое время греть корпус, а тот в свою очередь — термистор. Вся схема отключается и начинает работать только после охлаждения термистора. Затем цикл повторяется.
Таким образом, стабильность температуры определяется не электронной схемой с чувствительностью в одну сто миллиардную долю градуса, о чём с гордостью скажет любой электронщик, а скоростью перераспределения тепла между нагревателем, корпусом и термистором. Увеличивать чувствительность электронной схемы выше некоторого предела не только бесполезно, но и вредно. Следует либо уменьшить чувствительность, либо установить для управления схемой компьютер. Проще сделать первое. А термистор поставить поближе к нагревателю.
Полезно также зашунтировать регулирующий транзистор сопротивлением, чтобы нагрев при его отключении не полностью прекращался, а составлял несколько больше половины потребной мощности. В цепь последовательно нагревателю следует включить лампочку на 2,5 в и, зашунтировав её резистором, добиться её горения в «0,7 накала» при полной мощности. Она служит очень удобным индикатором работы термостата.
При регулировке термостата следует подобрать температуру, при которой весь иод испаряется с окон за 10–15 минут, а затем ещё повысить её на 10–20°, учитывая, что астрономические ячейки иногда работают на морозе. Окончательную настройку температурного режима следует производить при той температуре, при которой ячейка будет работать (то есть на её рабочем месте).
Глава 27. Голография.
Имея в наличии лазер, грех не изготовить несколько голограмм. Их можно показывать даже самым непосвящённым лицам, которые приходят в восхищение от вида простого стёклышка, за которым в воздухе «висит» «монета».
Голограммы для своего изготовления требуют трёх вещей: лазера, голографического фотоматериала с разрешением пять тысяч линий на миллиметр и головы с руками.
Делать голограммы небольших предметов, например, монет — очень легко. В помещении длинной несколько метров на разных столах (обычных, а не виброгасящих) ставят лазер и голографическую установку.
Лазер обычно даёт некруглый и неравномерный по сечению пучок. Для того, чтобы убрать неравномерность пучка, следует собрать его в «точку» с помощью собирающей линзы с фокусным расстоянием около ста миллиметров. В фокусе этой линзы следует поместить «пространственный фильтр» — кусочек медной фольги с проколотым иголкой отверстием возможно меньшего диаметра. Пространственный фильтр следует поместить на одном столе с лазером. Его назначение — отсекать в фурье-образе все пространственные частоты, кроме нулевой.
После прохождения фокуса пучок начнёт расширятся. Там, где он расширится достаточно, чтобы осветить всю «сцену», и следует помещать установку для записи голограммы. Проще всего записывать голограммы монет. Они имеют хорошо просматриваемый на голограмме рельеф, небольшую «глубину сцены». Для получения качественной голограммы положение предмета и фотопластинки не должно меняться за время экспозиции больше чем на 0,1–0,2 микрона.
Это можно обеспечить следующим образом: в бруске из металла или текстолита следует просверлить два отверстия и нарезать в них резьбу под винты М-6. Эти винты будут прижимать к бруску плоские пружины из стали (например, пружина от старого будильника) или другого подходящего металла. Похожее устройство применяется в микроскопах для прижима предметного стекла. Между винтами на брусок укладывается монета, а на неё фотослоем — пластинка. Между монетой и пластинкой полезно запустить каплю прозрачного вазелинового масла. Это позволит уничтожить отражение от обратной стороны пластинки и вызванные им слабые, но противные интерференционные полосы.
Готовую сборку следует поставить на пути лазерного пучка и проэкспонировать пластинку. Делается это следующим способом: Луч закрывается каким либо предметом, сборка укладывается в нужное место и выдерживается несколько минут, чтобы она перестала менять форму из-за охлаждения после нагрева руками. Затем луч открывается на время экспозиции. Она может меняется в очень широких пределах (на два порядка), но при малой экспозиции появляется «шум» — голограмма становится мутной, а слишком большая — бессмысленна и увеличивает возможность деформаций в системе и порчи голограммы. Обычно выдержка составляет несколько десятков секунд.
Проэкспонированную пластинку надо вытереть чистой тканью от масла и проявить в специальном голографическом проявителе. От обычного он отличается следующим: в него добавляется вещество, способное растворять бромистое серебро, которое таким образом может диффундировать из не засвеченных мест эмульсии к засвеченным и там восстанавливаться до металлического. Этот процесс называется «внутриэмульсионным диффузионным переносом» — «ВЭДЭПЭ проявитель». Такой проявитель позволяет увеличить в четыре раза яркость готовой голограммы, не слишком повышая уровень её шумов. Добавлять можно сульфит натрия (около 100 граммов на литр рабочего раствора), роданид аммония (около 10 г/л), тиосульфат натрия (концентрацию следует подобрать). Можно также попробовать насыщенный раствор хлористого натрия.