Сохранив высокую репутацию у ювелиров, алмаз с некоторых пор стал цениться не только за величину и прозрачность кристаллов, но и за более прозаическое качество — высокую твердость. Именно это свойство стало пропуском, открывшим драгоценному камню ворота современных цехов и заводов. Но оказалось, что возможности алмаза этим не исчерпываются. В 20 веке его кристаллы выступили в новом, неожиданном амплуа. Физики из института ядерной энергии имени Курчатова определяли величину потока нейтронов в ядерном реакторе. О количестве элементарных частиц они судили по изменению свойств кристаллов алмаза, помещенных в реактор. О том, что физические и механические характеристики материалов меняются под действием потока нейтронов, известно давно. У побывавших под нейтронным ливнем кристаллов не остаются прежними даже линейные размеры. Радиоактивное облучение нарушает стройность их внутренней архитектуры, вносит сумбур в строгий порядок атомов, образующих так называемую кристаллическую решетку. Некоторые атомы могут быть выбиты из узлов решетки, другие—потерять часть своих электронов и превратиться в ионы. Невидимые повреждения кристаллической решетки легко обнаружить. Увидеть их помогают рентгеновские лучи. Вспомним школьные опыты по дифракции света.
Установив между источником света и экраном непрозрачную преграду с узкой щелью, мы увидим на экране за отверстием не одно светлое пятно, а несколько чередующихся светлых и темных полос. Их ширина и расположение зависят от положения источника света и размеров щели. Для рентгеновских лучей, имеющих длину волны, соизмеримую с расстояниями между атомами кристаллической решетки, она представляет собой то же «препятствие с отверстиями». Поэтому, нацелив рентгеновскую трубку в кристаллическую мишень, получают на пленке картинку, подробно рассказывающую о структуре исследуемого вещества. Неожиданно обнаружилось, что поврежденную облучением структуру можно «отремонтировать». Для этого часто было достаточным лишь нагреть кристалл. В отличие от многих податливых материалов алмаз оказался весьма «злопамятным». Заставить его «забыть обиды», нанесенные облучением, могли только довольно высокие температуры. Кроме тепла, для этого требовалось время. Чем дольше нагревали облученный алмаз, тем меньше дефектов оставалось в его структуре. Процесс восстановления шел плавно, без скачков. Его можно было регулировать, меняя температуру или время выдержки. Это натолкнуло исследователей на мысль о применении кристаллов в качестве термометра.
Проектируя и создавая автомобильные двигатели, газовые турбины, инструменты для бурения скважин и другие образцы новой техники, конструкторы должны знать, как будут нагреваться отдельные узлы и детали машин во время работы. От этого во многом зависят надежность и долговечность механизмов. Но как измерить температуру бешено скачущего поршня в двигателе внутреннего сгорания? Как определить нагрев лопаток турбины, вращающейся с огромной скоростью? Можно, конечно, выключить двигатель, остановить турбину, а затем провести замеры. Однако, какой бы кратковременной ни была остановка, детали все равно успеют остыть. Способов определения температуры движущихся деталей машин предложено множество. И это — наглядное доказательство важности проблемы. Никто ведь не пытается усовершенствовать медицинский градусник. Нехитрый прибор вполне удовлетворяет и врачей и пациентов. А для тепловых испытаний современной техники предлагаются термопары и пирометры, электронно-лучевые зонды и ультразвуковые измерители температуры; для тех же целей применяют краски, меняющие свой цвет при нагреве, наборы материалов с разными температурами плавления и многое, многое другое. И вот теперь еще один, тоже далеко не простой способ измерения — с помощью облученного алмаза.
В крохотной стальной капсуле, размером менее спичечной головки, содержится миллиграмм предварительно облученного алмазного порошка. Капсулы помещаются в отверстия, высверленные в исследуемой детали. Если введение капсулы почему-либо неудобно, можно засыпать алмазный порошок прямо в микроскопические отверстия в теле детали. Начинаются испытания. Режимы работы становятся все напряженнее, растут скорости, все сильнее нагреваются детали с запрессованными в них термоиндикаторами. И чем выше поднимается температура, чем дольше длятся испытания, тем меньше радиационных повреждений остается в кристаллической решетке алмаза. Следы облучения, «записанные» в кристаллах, как звук на магнитофонной ленте, частично стираются при нагреве. После испытаний алмазный порошок отправляют на рентген. На рентгеновском снимке — несколько светлых окружностей. Это все, что нужно исследователям. Измерив диаметры колец на снимках, они выяснят количество оставшихся дефектов решетки алмаза и, зная продолжительность испытаний, определят температуру.
Несмотря на некоторые сложности, методика измерения температуры с помощью облученного алмаза уже давно привлекла внимание инженеров-практиков. Уже давно можно оценить результаты применения облученного алмаза. Использование его в экспериментах по измерению тепловых газовых турбин почти в десять раз снизило затраты на испытания, проводимые ранее с помощью термопар. Так, довольно неожиданно приборы из драгоценного камня оказались не только удобными, но и экономически выгодными.
Материалы публикуемые на "НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ" это интернет обзор российских и зарубежных средств массовой информации по теме сайта. Все статьи и видео представлены для ознакомления, анализа и обсуждения.
Мнение администрации сайта и Ваше мнение, может частично или полностью не совпадать с мнениями авторов публикаций. Администрация не несет ответственности за достоверность и содержание материалов,которые добавляются пользователями в ленту новостей.
