Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1988. július-december (21. évfolyam, 26-52. szám)

1988-07-15 / 28. szám

szú /II. 15. TUDOMÁNY TECHNIKA JELÁTALAKÍTÁS Az információ akkor érték, ha eljut oda, ahova kell, gyorsan és sokszor nagy távolságokra. Ezért nélkülözhetetlen a távközlés. Az információ hordozója valamilyen fizikai folyamat, rádióhullámok vagy fény. A kettőt valahogyan össze kell hozni, hogy a rádióhullámok alkalmasak legyenek az inforn\áció szállítására. Ezt szolgálja a modulá­ció, amely a vivőhullám valamelyik jellemzőjének a változtatásával rejti el az információt. Az amplitúdómoduláció (AM) a rezgések amplitúdóját, a frekvenciamoduláció (FM) azok frekvenciáját változtatja a közlendő információtól függően. Noha a moduláció kiszélesíti az átviteli csatorna frekvenciasávját, a sokasodó átviteli igények hamar kimerítették a korábban használt hosszú- és középhullámú tartományok lehetőségeit. Ez egyre inkább a rövidebb hullámok és a nagyobb frekvenciák felé kényszerítette a fejlődést, az ultrarövid és milliméteres hullámok felé, egészen a 30 GHz frekvenciáig, sőt, még azon túl is. Itt sokkal több csatorna elfér egymás mellett, ami oldja a korábbi zsúfoltságot. Ugyanez a gondolat vitt azután tovább még nagyságrendekkel nagyobb frekvenciák felé, a fotonika, a fénysugárra bízott hírátvitel területére. A televízió sokkal nagyobb jelátviteli igénye eleve csak az ultrarövid hullámokon él meg. Ahogy az már lenni szokott, miközben egy probléma megoldódik, születik helyette egy másik. Az ultrarövid hullámok több csatorna elhelyezését engedik meg, de ugyanakkor érzékenyebbek a légköri körülményekre. A levegő oxigén- és vízgózmolekulái bizonyos meghatá­rozott frekvenciákon elnyelik a hullámokat, ez úgynevezett rezonáns elnyelés. Kis időkéséssel ugyan kisugárzódik újra a hullám, de a tér minden irányába, az irányítás és a koherencia megszűnése csillapítás­ként érvényesül. A csapadék - zivatar, eső, hó - a növekvöfrekvenciával növekvő mértékben szórja szét a rádiójeleket és okoz csillapítást. Míg az oxigén hatása alig változik, és jól számításba vehető, a csapadék szeszélyesen alakul térben és időben. A tervező nem tehet mást, a jelszintet olyanra választja meg, amely például az adásidő 95 százalé­kában garantálja a kielégítő vételt. A tervezéshez szükséges adatok a hosszú időn át folytatott megfigyelések statisztikája alapján 40 GHz frekvenciáig a CCIR (Nemzetközi Rádió Tanácsadó Bizottság) genfi adatbankjában megtalálhatók. A Rutherford Appleton Laboratory child- boltoni kísérleti állomása pedig a nagyobb frekvenciatartományokra terjeszti ki megfigyeléseit az adatbank bővítése érdekében. Hogy itt nem lényegtelen csillapítások is előfordulhatnak, arra egy adat: heves zivatar­ban 97 GH frekvencián a csillapítás elérheti a 30 dB/km értéket, ami más szóval azt jelenti, hogy a kisugárzott jel 0,1 százaléka marad meg 1 km után. Viszont a szemerkélő eső legfeljebb néhány százalék csillapítást okoz. A számítástechnika és a híradástechnika kölcsönhatásának könyvel­hető el a digitális technika egyre mélyülő behatolása az átvitel technológi­ájába. A digitális technika az időben folyamatos analóg jelet - beszédet, zenét - ugyanúgy jelpontokra bontja fel, mint a képátvitel a képet képpontokra. Az ehhez szükséges jelsúrúség műszaki lehetőségét az elektronika teremti meg. A digitális technika óriási előnye, hogy általa ‘ minden megfogalmazható, alakba önthető információt - legyen az beszéd, zene, írás, grafika, álló vagy mozgókép, szám, vezérlőjel - egységes módon lehet előállítani, feldolgozni és továbbítani. Ezzel a külön-külön fejlődő híradástechnikák, a távíró, a telefon, a telex, a facsimile, a rádió, a tévé egy csatornába futnak össze, ami a szolgálta­tások kombinálására is tág lehetőséget teremt. A mikroelektronika eredményeit magába építő digitális technika kevesebb helyen elfér, megbízhatóbb és nagyobb teljesítményt biztosít. IMPULZUS Az az idő, amikor a tárgyak felületi bevonása csak az esztétikai igénye­ket, esetleg a korrózióvédelem szükségleteit elégítette ki már visz- szavonhatatlanul a múlté. A felvitt védőrétegektől ma összehasonlítha­tatlanul többet várunk. Ugyanakkor néhány terméknél a csupán dekora­tív bevonat sok esetben már luxus­nak számít. A nyersanyagok és az energia növekvő árai, a tárgy várt élettartamának rövidülése, ezek mind a többcélú bevonatok alkalma­zását részesítik előnyben. A legér­dekesebb technológiák egyike, amely vitathatatlanul nagy jövő előtt áll, a vékony, meghatározott tulaj­donságú rétegek felvitele vákuum­ban. Azt mondjuk, hogy az atomkor­ban élünk és az elektronika korában, de a jelen időszak a technológiák forradalmának kora is. Az alapkuta­tás első pillanatban talán meghök­kentő eredményeit a következő na­pokban már az új gyártási technoló­giákban alkalmazzák, így alapvető­en megváltoztatva a gyártást és a gyártmányok jellemzőit. Tipikus példa erre az elektronika viharos fejlődése, de nem kisebb jelentősé­gű mondjuk az új gépipari anyagok kifejlesztése sem. A technológiák között megjelent egy további figyelemreméltó irány­zat, a meghatározott tulajdonságú bevonatok kialakítása. A neve nem jelzi csak sejteti, hogy a felületi be­vonat átveszi az alkatrész bizonyos funkcióit. Létrejön tehát az anyag- bevonat-rendszer, amikor az alap­anyag vékony burkoló része speciá­lis tulajdonságai miatt (keménység, hő- és kopásállóság) az egész ter­mék használati értékét megadja. Ennek a gyártási módszernek tipi­kus példája a vákuumban történő bevonás. KÉT IRÁNYZAT Már régebben is készítettek fém­bevonatot vákuumban úgy, hogy a fém alacsony nyomásnál felmele­gedett, gáz képződött belőle, majd az lecsapódott és bevonatot alkotott a tárgy felületén. így készülnek a reflektorok csillogó alumíniumfelü­letei, vagy a műanyagokat díszítő fémes felületek. Ezeknél a klasszi­kus hőkezelési módszereknél a gáz halmazállapotú fém molekulái és a felület közötti interakció teljesen véletlenszerű, nem irányított, s ezzel arányos a felület minősége is. Csak a vákuumtechnika fejlődése és a minőségileg új folyamatok ki­dolgozása hozott ezen a területen messzemenő változásokat. Ma alapvetően két módszert különböz­tetünk meg a PVD - (Physical Vapo- ur Deposition) tehát a fizikális in­terakcióval történő vákuumos mód­szert, és a CVD (Chemikal Vapour Deposition) vagyis a vákuumos vegyi felületképzést. Ismerkedjünk meg a fizikai mód­szerrel, amelyet jóval gyakrabban alkalmaznak. Ez egy alacsony hő­mérsékletű (500 °C) hulladékmentes technológia, ami azt jelenti, hogy nem befolyásolja döntően az alap­anyag szerkezetét. A fizikai megje­lölés elárulja, hogy a bevonóanyag a felületre fizikai kölcsönhatás útján kerül rá. Noha, sok változata van, a technológia mégis csak néhány alapelvre támaszkodik. Ez a gőzölés. és a porítás vagy mindkettőnek az ionos változata. A módszerek tulaj­donképpen csak abban különböz­nek, hogy milyen módon juttatjuk a bevonatot képző anyagot gázálla­potba, és hogy ez az anyag az interakció megindulásakor milyen töltést nyer. Közös jellemzője mind­egyik módszernek az erős vákuumot előállító készülék. A nyomás, ame­lyen a bevonat kialakul néhány pas­calnyi, de tisztításkor akár ennek csak tízezred része is lehet. A MÓDSZEREK A klasszikus vákuumgőzölési el­járásoktól a mai folyamatok elsősor­ban a tisztítási és az üzemi nyomás nagyságában különböznek. A kam­rában lejátszódó nyomásváltozások jelentős mértékben befolyásolják a felület minőségét. Az anyagot a gőzölésnél felhevítik, s így az alacsony nyomáson gyorsan elpáro­log. Leginkább az elektromos ellen­állás hőjét használják hevítésre, de egyre gyakrabban alkalmaznak kon­centrált hőforrást, - elektronsugarat -, amely szelektívebben melegít, és nem befolyásolja a bevonandó felü­letet. A porítás módszerénél az anyag nem párolog el, szilárd hal­mazállapotú marad. Tulajdonkép­pen - a folyamatban - a magasfe­szültségű energiaforrás katódjaként szerepel. A bevonandó tárgy ugyan­ezen áramkör anódja. A kamrában általában munkagáz van, például ar­gon. Ezt a negyfeszültség ionizálja, s a gázionokat a katód magához vonzza. Ezek nagy energiával bom­bázzák a bevonóanyag, a target fe­lületét. Abból részecskéket szabadí­tanak fel, amelyek viszont az anód- ra, tehát az előkészített tárgyra ra­kódnak, tapadnak rá. A porítás tökéletesebb változata a magnetronos megoldás, amelynek lényege az, hogy az anód és a katód között, tehát az ionizált részecskék útjában, mágneses teret gerjeszte­nek, amely eltéríti a részecskék pá­lyáját. így csökken a szórás, nő az ionizáció foka, növekszik a részecs­kék - a porrészecskék - sűrűsé­ge, és sebessége. Az előző mód­szerekről az ionos gőzölés és porítás abban különbözik, hogy ek­kor a bevonandó tárgyra kötik a fe­szültség negatív pólusát, (5 kV kö­rül) s most a védőréteget képző anyag ionizálódik. Ekkor a tárgy kö­rül kisülési zóna is keletkezik, amely tisztítja a képződő védőréteget, amely ezáltal jobban tapad és jobb lesz a szerkezeti összetétele is. NEMCSAK FÉMEK A leírt módszerekkel a vákuum­kamrában csak tiszta fémbevonato­kat képezhetünk. A mai igények azonban keramikus és fém- kerami­kus felületek létrehozását is megkö­vetelik, mivel ezek a tulajdonságok sokkal szélesebb körét biztosítják. Ilyen esetekben a módszer reaktív változatait alkalmazzák. Ekkor a kamrába a munkagázzal együtt még reaktív gázt (metánt, nitrogént, oxigént) is engednek, amely az el­gőzölt fémmel reakcióba lép, és a tárgy felületén így karbid, nitrid, vagy oxid felületet képez. A vákuum­kamra elrendezése különböző lehet, a bevonandó tárgyak formájától füg­gően. A bevonat is két különböző anyagból tevődhet össze, s így ke­vert vagy rétegezett felületet ka­punk. A sorozatos fémbevonást mindig tesztelések előzik meg, amelyek so­rán beállítható a tárgy optimális el­helyezése, a target helyzete úgy, hogy a bevonat egyenletes legyen. Be kell hangolni a folyamat techno­lógiai paramétereit is, a hőmérsékle­tet, a nyomásviszonyokat, a target és a tárgy távolságát. Ezeknek kom­binációjával egyenes arányban függ a művelet eredménye. A tesztek folyamán vizsgálják a képződött fe­lület vastagságát, keménységét, ta­padását, színét, mikroszerkezetét, és felületi finomságát. ALKALMAZÁS A GYAKORLATBAN Az ilyen vákuumban felvitt vékony rétegeket a kompakt lemezek gyár­tásától kezdve az atomreaktorok al­katrészeinek készítéséig sok helyen alkalmazzák. A minőségtől, tulaj­donságoktól és a létrejött felületek adta lehetőségektől függően az al­kalmazásnak különböző területei jöttek létre. A kemény, a kopásnak és lemo- sódásnak ellenálló felületeket egyre gyakrabban kihasználják a gép­iparban. Ezeknek tipikus képviselői a titánnitrid, titánkarbid, krómnitrid, vagy volfrámnitrid bevonatok 1,5-tól 5 mikrométer vastagságban. Ilyen felületet kapnak a vágó és alakító­szerszámok, az ütöszerkezetek, a turbinalapátok, vagy a vegyipar­ban alkalmazott berendezések. Ezek magas élettartamot és kopás- állóságot mutatnak. Alkalmazásuk­kal növelni lehet a forgácsolás se­bességét, az alakításnál a nyomást, ritkábban kell cserélni őket, s ebből következik gazdasági hasznuk is. Az ilyen bevonatú vágószerszám-la­pocskák nélkül nem volna lehetsé­ges az automata szerszámgépek nagyarányú elterjedése. Ugyanilyen típusú, de vékonyabb rétegű (0,3-2 mikrométer) használatos az éksze­rek gyártásánál, a szemüveglencsék keményítésénél, vagy a tollhegyek készítésénél. Itt a kopásállóság és e vegyi anyagokkal szembeni ellen­állás mellett érvényesül a bevonat esztétikus, csillogó látványa is. Az érintkező, dörzsölödő alkatrészek kenésére vékony bronz, réz, vagy műanyag rétegeket használnak. Nagy jelentősége van a vékony rétegeknek az elektronika fejlődésé­ben. A félvezető alkatrészek vázaira ezzel a módszerrel viszik fel a na­gyon vékony arany, germánium, ar­zén, szilícium vagy tantál rétegeket. Az élelmiszeriparban a csomagolás- technika fejlődését tette lehetővé a vákuumban kezelt vékony alumíni­um fólia. Ennek felületét védi a nagy hőmérsékletváltozások, illetve a víz és a levegő hatásai ellen a nagyon vékony tiszta alumínium vagy mú- anyagbevonat. .._M. DÍSZTÁRCSÁHOZ ALKALMAS MŰANYAG A múlt évben forgalomba ke­rült Renault 21 -es kocsik kere­kein a dísztárcsák egy hőre lá­gyuló, Minlon márkanevű mű­anyagból készültek. A Minlon a DuPont cég 30 százalék ásvá­nyi töltőanyagot tartalmazó, mó­dosított poliamid műanyaga, amely - tulajdonságai révén - különösen alkalmas erre a fel- használásra: jó a hőállósága, a fékezéskor keletkező hő hatá­sára nem deformálódik; szívós és ütésálló, tehát a felvert kövek nem ártanak neki; teljesen korró­zióálló a sózott utakon, és nem támadja meg a véletlenül ráömlö üzemanyag sem. A dísztárcsák aerodinamikai kialakítása olyan, hogy menet közben hatásosan hútse a fékrendszert. Ilyen anyagból készülnek az idén forgalomba kerülő Renault 25 TS, GTS és Espace modellek dísztárcsái is. ÚJABB SZERVES SZUPRAVEZETŐ Az amerikai energiahatóság (Department of Energy, Wa­shington) kutatóinak sikerült egy újabb szerves vegyületról megállapítaniuk, hogy - lég­köri nyomáson - már 5 K-nál szupravezető. A tetratiofulva- len egy származékáról van szó, egy olyan vegyületról, amely már eddig is feltűnt jó elektromos vezetőképességé­vel. A vegyület különböző kló­rozott fématomokkal van komplex kötésben. A kísérle­tek szerint ehhez arany, ezüst, tantál, rubidium vagy palládi­um alkalmas. A szerves szup­ravezetőket tekintve igen ma­gasnak számító 5 K°-os átme­neti hőmérsékletet arany­komplexen mérték. A fulval olyan vegyületek csoportja, amely tipikus töltésátmenete­ket mutat, elektromos tulaj­donságai nagy elektronmoz­gékonyságával függnek össze. TOMOGRÁF AZ OLAJKUTATÁSBAN Az orvosi bajmegállapításban használatos számítógépes rönt- gentomográf, amellyel három ki­terjedésű kép készíthető az agy­ról vagy a törzs részeiről, a kő­olajmezőkből származó kőzet­mintáknak a vizsgálatára szintén alkalmas. A tomográfnak e célra átalakí­tott változatát a British Petrole­um cégnek London mellett, Sun- buryban levő kutatóközpontjá­ban helyezték el. Vele vizsgálják majd a kőzetek szerkezetét, azt, hogy bennük a kőolaj hol helyez­kedik el, s arra vonatkozólag is várnak tőle adatot, hogy gazda­ságosnak igérkezik-e kitermelni egy-egy kőolajmezőt. MEZÖVÉDÓ ERDŐSÁVOK A mezőgazdászok jól tud­ják, hogy a megművelt földek között húzódó erdősávok mi­lyen védelmet jelentenek a ter­mészeti elemekkel szemben, például a termőföld szélerózi­ótól való megóvásában. Az USA-beli Crookston-i kí­sérleti állomás vadmegfigyelói két évig tartó vizsgálatuk so­rán megállapították, hogy az erdősávok előnyeit a vadon éló állatok is élvezik. A mada­rakat védi a széltől és fészek­rakás! lehetőséget nyújt. A vizsgált 31 fafaj közül a szi­bériai szilfa volt a madarak kedvence. Kiderült, hogy rőt- vadak szempontjából is fonto­sak a szántóföldeket behálózó erdősávok: leginkább fede­zéknek használják, és itt ala­kítják ki vonulási útvonalaikat. Ebből a szempontból már egyetlen fasor jókény hatá­sa is kimutatható, de a múvelt területek vadállományszámá- nak gyarapításához elenged­hetetlen az erdős részek ma­gasságának és szélességének növelése. A holnap technológiája FELÜLETBEVONÁS VÁKUUMBAN A közös, csehszlovák - lengyel fejlesztésű rádiómagnó múanyagdobozára a csillogó fémes felület is vákuumos eljárással kerül fel (Lőrincz János felvétele)

Next

/
Thumbnails
Contents