Жизнь и мечта

Ощепков Павел Кондратьевич

195

Схема преобразователя излучений

А если такой прибор предназначен для работы в подводных условиях и на большой глубине или в машинах высокого давления, то еще следует учесть и гидростатическое давление. На пьезоэлемент площадью всего 100 см² будет приходиться давление в несколько сот килограммов! А так как толщина пьезоэлектрической пластины даже при низких мегагерцевых частотах составляет только доли миллиметра,

то ни о какой механической прочности, об устойчивости ее указанному давлению говорить не приходится.

Это уже не техническое, а принципиальное препятствие, и преодолеть его нельзя даже самыми искусными технологическими приемами. Было время, когда создание электронно-акустического преобразователя считалось вообще невозможным.

И все же оказалось, что, несмотря на огромные трудности, решить задачу можно. Методологический анализ в сильной степени помог нам найти новый путь решения и преодолеть все перечисленные препятствия. Мы пришли к выводу, что прибор должен строиться не как акустический преобразователь, а как преобразователь внешнего электрического изображения — электрического рельефа, ибо при падении ультразвуковых волн на поверхность приемной пьезоэлектрической пластины кончается их существование как формы энергии. С обратной стороны пьезоэлектрической пластины мы имеем уже не ультразвук, а электрическое поле, и, следовательно, вся задача может быть сведена к преобразованию в видимое изображение именно этого электрического поля.

196

Такой подход к задаче коренным образом отличался от всех ранее известных подходов, и он дал возможность преодолеть как технологические, так и принципиальные трудности. Благодаря такому подходу к задаче дальнейшая практическая работа коллектива исследователей и разработчиков позволила решить проблему ультразвукового видения в инженерном смысле, и теперь мы можем сказать, что все, что 10—15 лет назад казалось непреодолимым на этом пути, решено. Внешний вид одного из таких преобразователей показан на вкладке.

Примечательно и то, что создание ультразвуковых преобразователей нового типа позволило найти способы преобразования и многих других видов излучения. Для ряда излучений роль пьезокерамики могут выполнять пироэлектрики.

В процессе постановки и развития проблемы интроскопии было найдено еще несколько новых оригинальных путей развития техники приема, преобразования и усиления распределенных потоков проникающих излучений.

На двух из них я хочу остановиться, так как они имеют принципиальное значение.

Перенесение фундаментальных принципов, успешно зарекомендовавших себя в какой-либо одной области знания, в другую, смежную ей область, всегда дает хорошие плоды. На синтезе двух дисциплин очень часто рождается принципиально новое.

Мы попытались проанализировать основные начала развития радиотехники — линейное электронное усиление радиотехнических сигналов, режим регенерации, принцип сверхрегенерации — и пришли к убеждению, что в любой системе, способной к самовозбуждению, эти начала могут быть также осуществлены. В светоэлектронике, в частности, систему самовозбуждения, как уже было сказано, можно осуществить путем сочетания фотокатода и флюоресцирующего экрана с внешней или внутренней обратной связью.

Такие предположения вполне оправдались, и в настоящее время опытным путем доказано,

что в области светоэлектронных явлений вполне осуществимы принципы, аналогичные указанным радиотехническим. При детальном исследовании этих явлений обнаружилось, что они совмещают в себе не только высокую чувствительность к слабым входным сигналам и возможность большого усиления их, как это имеет место в радиотехнике, но выявляют при этом и такое качество, которого нет в радиотехническом суперрегенераторе.

Принцип непрерывного электронного усиления

Светоэлектронный сверхгенератор позволяет не только принимать и усиливать слабый световой сигнал, но и отделять его от фона. Это очень важное свойство, и можно надеяться, что при дальнейшем развитии этого принципа на его основе будут получены важные инженерные решения многих новых технических задач.

198

Перенесение фундаментальных принципов радиотехники в светоэлектронику и их разработка применительно к проблеме интроскопии вызвали к жизни ряд новых и весьма перспективных методов усиления многоэлементной информации, т. е. изображений. Я имею в виду прежде всего создание одноканальных и многоканальных систем непрерывного электронного усиления.

В практике создания новых приборов и новых методов разработчики очень часто стремятся использовать какое-либо физическое явление в его максимально эффективном значении. Такое стремление вполне понятно, и в ряде случаев оно оказывается оправданным. Однако в наше время, когда любая задача в действительности решается комплексно, на основе многократного использования какого-либо физического явления, на одновременном использовании ряда явлений, такой подход не всегда является наилучшим. Попытаюсь показать это на простом примере.

В технике электронного усиления широко используется явление вторично-электронной эмиссии, открытое еще в 1932 г. советским инженером Л. А. Кубецким. На его основе разработано много систем и приборов как у нас в СССР, так и за рубежом. И во всех этих случаях используется та часть характеристики, где коэффициент вторично-электронной эмиссии для данного материала («сигма») максимален по отношению к приложенному напряжению. Верно ли это? Всегда ли надо поступать так? Оказывается, нет. Гораздо правильнее использовать то же самое явление, тот же самый эмиттер не однократно, а, скажем, двукратно при том же общем напряжении.

В этом случае напряжение, а следовательно, и энергия первичных электронов значительно снизятся. При этом, естественно, упадет и значение «сигмы» для элементарного акта, но общее, т. е. результирующее, усиление в этом случае возрастет, и возрастет сильно. Как справедливо заметил один мой друг, канат ведь тоже крепче стержня того же сечения.

Если мы продолжим рассуждение и дальше, то неизбежно придем к необходимости решать эту задачу на оптимум.

199

А решив задачу на оптимум, мы убедимся в том, что подобную систему при одном и том же заданном напряжении более целесообразно делать даже не двукратной, а многократной. Но ведь в пределе очень большое число каскадов — бесконечное число. Таким образом, мы приходим к отрицанию необходимости самих каскадов умножения.