Új Szó - Vasárnap, 1977. július-december (30. évfolyam, 27-52. szám)
1977-10-16 / 42. szám
*» TECHNIKA A csodálatos fénysugár II. Forradalom a technológiában Alig tizenhét éve a Bell Telephone vállalat Hard Townes által vezetett kutatócsoportja újfajta fényforrás szabadalmaztatását kérte. A találmány látszatra nem volt különös: egy fél centiméter átmérőjű, öt centiméter hosszú, két végén lecsiszolt, tükröző réteggel bevont rubinkristályból, trombita- szerű kürtből és egy örökva- kuból állt. Az örökvaku által kisugárzott fényt a rubinkristály magába gyűjtötte, majd szabályos időközönként villanásnyi idő alatt kisugározta. A kisugárzott fény teljesen egyszínű (monokromatikus), irányított, -nagyon kis szórású és állandó fázisviszonyú (koherens) volt. Tervezői a készüléket kvantumfényforrásnak és -erősítőnek nevezték. A hír közlési' berendezéseket gyártó mammutvállalat találmányi hivatala nem volt hajlandó a készüléket szabadalmaztatni azzal az indoklással, hogy az optikai hullámok soha nem voltak felhasználhatók hírközlés céljaira. Ilyen csendesen és feltűnés nélkül született meg századunk egyik legnagyobb és valószínűleg legsokoldalúbban fel használható találmánya, a lézer. Hard Townes, a lézer születésének fenti történetét az 1964-es fizikai Nobel-dfj áívé tele után mondta el az újságíróknak. S hogy milyen széles körű és alapos kutatómunka előzte meg a lézer születését, jelzi, hogy Townes a Nobel- dijat megosztva kapta a lézer- technika két nagy öregjével, Nyikolaj Gennagyijevics Ba- szov és Alexander Michajlo- vics Prohorov szovjet tudósokkal. Annál is inkább érthetetlen a Bell Telephone találmányi hivatalának baklövése, mivel Albert Einstein elméletileg már 1916-ban kidolgozta az indukált emisszió elvén működő fényforrás elvét. Prohorov 1958-ban arra a következtetésre jutott, hogy koherens sugárzás a mézer utódában csak a Fábry—Perot-féle interferomé- terrel lehetséges. Ez a műszer nagyjából két párhuzamos tükörből áll. Ha kívülről az egyik tükröt fénysugár éri, visszaverődés útján a fény eljut a másik tükörre. Több ezerszeres visszaverődés után cikcakkban haladva a fény kijut a tükrök közül. Lz a tény kis intenzitású ugyan, da teljesen koherens. Ahhoz, hogy működőképes lehessen a fénygenerátor, gerjeszthető anyag (aktív környezet), megfelelő rezonátor (Fábry—Perot interferométer) és megfelelő gerjesztés (örökvaku) szükséges. A figyelem hamarosan a rubin felé fordult. A különleges tulajdonságaiért évezredek óta nagy becsben tartott drágakő vegyi össze tétele miatt lumineszcens tulajdonsággal bír. A rubin vegyileg krómatomokkal szennyezett alumíniumoxid (korund). A szennyező fém, a króm atomjai a rubinra eső fény hatására gerjesztett állapotba kerülnek, a fény egy részét elnyelik s ezt néhány ezredmá- sodperc múlva gammakvantum formájában kisugározzák. A kisugárzott fény hullámhossza 6943 angström (1 angström — 10—10 m), ami a mélyvörös színnel felel meg. A rubinkristályt a Fábry—Perot interfe- rométerrel és örökvakuval kombinálva született meg az első rubinlézer. Mialatt Tow- nesék találmányuk elismeréséért hadakoztak, 1960-ban T. Mainman szabadalmaztatta a lézert. A szilárd halmazállapotú lézerek, a rubinlézer sem képes folyamatosan sugározni, rövid villanásokban löki ki a fényt magából. Ezért a villanás idejének rövidítésével a lézer teljesítményét nagymértékben lehet növelni. A lézer tökéletesítésén D. F. Nelson, A. L. Schawbow és W. Bard dolgoztak, akik a felvillanás idejének rövidítésével először több száz wattos, hamarosan több kilowattos, később több megawattos teljesítményű lézereket is elő tudtak állítani. A legmodernebb lé zerek a több száz megawattos teljesítményt is elérik. Ilyen fantasztikus fénysugár akár tízmillió fokos hőmérsékletre képes felmelegíteni az útjába helyezett céltárgyat, több millió atmoszféra lokális nyomást képes kifejteni. A lézersugár két fő tulajdonsága nagyfokú koherenciája és koncentráltsága. Előbbi tulajdonsága információtovábbításra teszi képessé. A lézerrel történő információ- továbbítás nemcsak azért előnyös, mert ma még elképzelhetetlen mennyiségű hír továbbítható vele, de azért is, mert csak egyenes vonalban terjed, ezért nem hallgatható le (amint valaki belép a „láncba“, az összekötetés természetesen megszakad). Ezért e tulajdonságát a katonai hírközlés használja fel. Koncentráltsága lehetővé teszi, hogy nagyon pontos operálókésként használhassák a sebészek. A nagy energiájú lézerek sugarával fúrni és tor- rasztani is lehet. Néhány évvel ezelőtt közölte a szaksajtó a hírt, hogy lézersugár segítségével termonukleáris reakciók beindításával kísérleteznek. A termonukleá ris reakciók fenntartásához ugyanis több millió fokos hőmérséklet szükséges. Mivel ekkora hőmérsékleten minden anyag elpárolog vagy plazmává válik, különleges mágneses térben, „mágneszsákban“ folytattak kísérleteket. A mágneses tér azonban nem elég stabil, így a „zsák“ rövid idő múlva „kiszakad“. A lézeres gyújtást oly módon oldják meg, hogy néhány hidrogénatomot ciklotronban felgyorsítva ütköztetnek s az ütközés pillanatában erős lézersugárral bombázzák. A sugár gyújtási hőmérsékletűre hevíti az atomokat, ezek egyesülnek, miközben nagy mennyiségű hőenergia szabadul fel. A műveletet ismételve kivitelezhetőnek tűnik az ilyen típusú termonukleáris reaktor. A lézersugárnak van egy meglepő, izgalmas tulajdonsága: az útjába helyezett kris'ály a sugarat egyenirányíthatja, modulálhatja, vagy detektálhatja. Ez forradalmasíthatja a híradástechnikát: könnyen elképzelhető, hogy a jövő rádiói és televíziói csupán különféle színű és nagyságú kristályokból állnak majd. Fresman szovjet tudós a tudományos-technikai forradalom kapcsán mondta: „Néha az új módszerek sokkal nagyobb jelentőségűek, mint az új felfedezések. A tudományos-technikai forradalom pedig a módszerek forradalma.“ S hogy a technológiát már ma forradalmosította a lézer- technika, azt több példa mutatja. A színes televíziók képernyőmaszkját lézerfúróval égetik ki. Ma még fantasztikusnak tűnik, de már a nagy gyárak némelyikében működnek a jövő műhelyeinek gépei: a lézerfúró, amely a legkeményebb fémek és ásványok (pl. gyémánt) nagyon pontos fúrását (százezred milliméter pontossággal) teszi lehetővé, a lé- zerszívattyú, amely eddig elképzelhetetlen nyomást képes kifejteni. A holografikus de- fektoszkópia, az interferencia elvén működő anyagvizsgálat szintén a nagy gyárak egyre hétköznapibb műszerévé válik. Az orvostudomány a lézer egyik legsokoldalúbb felhasználási területe: A Szovjetunióban, az Egyesült Államokban, Angliában és Franciaországban ma már a sebészek nélkülözhetetlen operálókése: A lézerkés nemcsak rendkívül pontosan vág, de a vágás mentén az ereket azonnal beforrasztja, így az operáció teljesen vérmentes. Mindamellett a vágás fájdalommentes és teljesen steril, mivel a lézersugár minden baktériumot és vírust elpusztít. Vannak olyan speciális szemoperációk, amelyeket egyedül lézerkéssel lehet elvégezni. A fogászat is nagy hasznát veszi a lézernek: az ideget érő lézerfúró bénítja az ideg működését, így a lézerrel végzett fogfúrás tökéletesen fájdalommentes. Az onkológiában rákos daganatok égetésére használják. lézer oly vékony sugárba koncentrálható, hogy a vörös vérsejtekbe lyukak fúrhatók vele! A kromoszómaoperáció lehetővé teszi örökletes tulajdonságok megváltoztatását, amivel az összes örökölhető, vagy ma még gyógyíthatatlan betegség orvosolhatóvá válik. A lézertelefon sem a jövő álma, hanem a jelen valósága: a Szovjetunióban, az Egyesült Államokban, Olaszországban nagyvárosok egész sorát kötik össze lézertelefonok. Az idegen civilizációval való érintkezés hatékony eszköze ez a találmány: 10 kW energiájú lézersugár a világűrben 10 fényévnyi, tehát kilencven billió kilométer távolságban is észlelhető. Az amerikai űrhajósok a Holdon jártukkor különleges tükröt helyeztek el a bolygó felszínén, amely a földről küldött lézersugarat visszaveri. Ezzel a módszerrel bármikor meghatározható a Hold Földtől való pillanatnyi távolsága 1,5 méteres eltéréssel, a szovjet Lunochodon elhelyezett lézertükör segítségével pedig 1 méteres eltéréssel. Hogy ennek milyen szerepe van a jövőbeni holdexpedíciók leszállási helyének pontos kiszámításában, azt nem szükséges külön hangsúlyozni. Ma már nyilvánvaló, hogy a lézersugár hatással van az emberi szervezet működésére. Ennek hatásmechanizmusát évek óta vizsgálják. Remélhetőleg szervi bántalmak, betegségek gyógyítására is használható lesz a lézerbesugárzás. A vegyületek fizikai és kémiai tulajdonságait is befolyásolja a lézersugár, így új tulajdonságokkal bíró különleges anyagok, vegyületek előállítására használhatják. A számítástechnikai gyárak is lázas kísérleteket folytatnak ezzel a találmánnyal: különleges lézertárolókban fotog- rafikus úton lézersugár segítségével pár ezerszer több információ helyezhető el, mint a hagyományos mágneses tárolókban. A lézertechnika kétségtelenül legatraktívabb felhasználási területe a holográfia, ez azonban külön fejezetet érdemel. OZOGÁNY ERNŰ HI Hasúnk legkorszerűbb hengerdéjét a Vítkovicei Klement Gottwald Vasműben három önműködő számítógépből álló irányítórendszer vezérli. Az egyik az anyag előkészítését szervezi, a második a hengermű működését, a harmadik pedig a hengerelt pléhek előirt méretekre való nyírását szabályozza. Az integrált irányítási rendszer lehetővé teszi a bonyolult gépsorok hatékonyabb kihasználását és a hengerelt pléhek gyártásának növelését. A felvételea a számítógépek kezelői a beérkezett adatokat tanulmányozzák A CSTK felvétele FORRASZTHATÓ ALUMÍNIUM Az olcsó és könnyű alumíniumhuzal széles körű elterjedését az gátolja, hogy az alumíniumot nem lehet olyan könnyen forrasztani, mint a rezet. Egy harvelli kutatócsoport Angliában most elhárította ezt az akadályt az alumíniumhuzal „érvényesülésének“ útjából. Az alumíniumot vékony (ez- redmilliméteres), de tömör és jól tapadó nikkelréteggel vonják be. A nikkelt gázkisülési csőben, ionizált gáz segítségével viszik fel az alumíniumra. A módszer nemcsak fémek, hanem más anyagok, például kerámia, üveg bevonására is alkalmas. Az így kezelt alumíniumhuzal vágható, hajlítható, a rézhuzalhoz hasonlóan forrasztható. A bevonat nagyon erős. A mechanikai vizsgálatok során vagy a forrasztás, vagy az alumínium tört el, a nikkelréteg azonban sohasem vált le az alumíniumról. Az új eljárás mintegy öt százalékkal drágítja meg az alumíniumhuzal gyártását, de még így is olcsóbb a hagyományos rézhuzalnál. HŐÉRZÉKENY TIRISZTOR Japán híradástechnikai kutatók olyan újfajta tirisztort (áramkaput) fejlesztettek, ki, amelyet a vezérlőelektródjára adott meghatározott feszültség helyett bizonyos hőmérséklet elérése kapcsol be. A „hőérzékelő kapu“ elnevezésű elektronikus elem ugyanolyan szerkezetű, mint a hagyományos tirisztorok, csak másképpen „szennyezik“ és a méretei eltérőek. Az első modell plusz és mínusz 5 fokos eltérési lehetőséggel 70 fokos hőmérsékletet elérve kapcsol be, bár a kapcsolási érték a katód és a vezérlőelektród közé iktatott ellenállással körülbelül 150 fokra módosítható. Az újfajta építőelemet főként a tűzjelző riasztőkészülékekben használhatják fel. ELEKTROMÁGNESES FÜRÄS Szibéria zord éghajlatú északi vidékein sok gondot okoz a vasbetoncölöpök be- verése az örökké fagyos ta lajba. Az egyes cölöplyukak előzetes kifúrása vagy a megmunkálásra kerülő terület hetekig tartó melegítése meglehetősen gazdaságtalan vállalkozás. Most érdekes új eljárásról érkezett hír. A Leningrádi Bányászati Főiskola kutatócsoportja üreges betoncölöpök alkalmazását javasolja. A cölöp csúcsáról kisugárzott elektromágneses nagyfrekvenciás tér felolvasztja az örökké fagyos talajt, ennek következtében a cölöp lándzsahegy módjára behatol az immár puha talajba. Hasonló berendezés szerelhető a bányagépekre és a kotrógépek lapátjaira is. A Csehszlovák Tudományos Akadémia Rádiótechnikái és Elektronikai Intézetében az üvegalkotó kalkogén elemek, közöttük a kén, a szelén és a tellúr vizsgálataival is foglalkoznak. Ezek többnyiro félvezető tulajdonságokkal is rendelkeznek, s felhasználhatók a Xerográfiában, az elektronikus számítógépek, valamint az automatikus irányítóberendezések készítésénél. A legújabb kutatási eredmények alapján a lézertechnikához tartozó optikai rendszerekben is érvényesülhetnek. A felvételen Antonín Vaskó mérnök, a tudományok doktora a kalkogén félvezetők infravörös spektrumát vizsgálja X. 1B. o A CSTK felvétele
