Перелом (часть 1, 2)

Мы, правда, поначалу ее и использовали, так как другого не было. Но я еще осенью 1941го года запустил проекты по выращиванию разных кристаллов, нацеливаясь прежде всего на кремний. Но не только. Вторым кристаллом, по которому мы начали работы, был кварц. Тем более что до войны исследования по выращиванию кварца велись во всем мире — ультразвук и стабилизация частоты в радиоаппаратуре были нужны всем, а источником кварца были только природные залежи, вплоть до того, что во время войны из той же Бразилии из-за немецких подводных лодок их возили в США и Англию самолетами. Так что искусственный кварц интересовал всех.

Например, в Германии с 193Зго года вел исследования Наккен, но он использовал изотермическую схему, то есть схему с одинаковой температурой по всему полю автоклава — уже через сутки стекло, из которого в раствор поступали вещества для роста кварца, обрастало тонкокристаллическим кварцем и рост останавливался. Просто растворимость кварца и кварцевого стекла в водных растворах солей при повышенных температурах и давлениях различна, и в итоге кварц покрывает стекло, и вещества из него не поступают в раствор — рост кварцевого кристалла остановится.

А ведь еще в начале века в Турине Г.Специа использовал градиентный способ, когда верх автоклава, где происходит рост кристаллов, нагрет меньше, чем низ, где находится более горячий раствор — соответственно, раствор стекла за счет конвекции поднимался вверх, там из-за меньшей температуры снижалась растворимость стекла и на затравку осаждался кварц, а обедненный и подостывший раствор опускался вниз, где снова нагревался, насыщался нужными веществами и опять поднимался вверх — за счет того, что внизу было теплее, там кварц не осаждался и не закрывал стеклу возможность перехода в раствор. Таким способом Специа выращивал кристаллы из метасиликата натрия размером до двух кубических сантиметров и весом до пяти грамм.

Мы начали было выращивать кристаллы методом Наккена, даже получали полуграммовые кристаллы, которые использовали для радиоаппаратуры, но мало, на сотню-полторы радиостанций в месяц. Но я-то из своего времени помнил про искусственные кристаллы весом в несколько килограммов. И ведь как-то их делали! "Рыба есть, ловить надо уметь". Так что мы продолжали искать — информацию об опытах Специя нарыли в процессе сбора и конспектирования разрозненных книг и статей в журналах. И дело пошло. Правда, потребовалось модифицировать автоклавы — добавить горизонтальную перфорированную перегородку, разделявшую две температурные зоны, добавить второй комплект нагревательной и измерительной аппаратуры, чтобы их контролировать. Но почти сразу пошли кристаллы размером до пяти кубических сантиметров, что повысило выпуск стабилизированных радиостанций до трехсот, а затем и до пятисот аппаратов в месяц.

И мы расширяли производство синтетического кварца — если до этого у нас действовало порядка сотни автоклавов объемом всего по три литра, пустив на них несколько расстрелянных орудийных стволов, то к лету сорок третьего мы отладили и ввели в действие уже десять автоклавов на двадцать литров, чтобы выращивать более крупные кристаллы — все-таки у нас они получались с дефектами, так что не все участки можно использовать, да и требования к ориентации по осям кристаллической решетки приводили к большому количеству отходов — в мелких кристаллах слишком много материала шло в отбросы относительно размера самого кристалла — в крупных процент пригодных участков гораздо выше. Хотя и растут они дольше — общий рост что для мелких, что для крупных — примерно один миллиметр в сутки с каждой из сторон. Соответственно, чтобы вырастить кристалл диаметром десять сантиметров — на кило триста веса — требуется 50 дней. Долго, хотя и терпимо. Но тут мы больше беспокоились о другом — выдержит ли аппаратура такие высокие температуры и давления такое длительное время, да и управляющая электроника наверняка даст сбой, и источники питания могут подвести — MTBF нашей аппаратуры не давала гарантий.

Но снова помогли широкие исследования. Как ни парадоксально, уменьшение разницы температур в горячей и холодной зонах с сорока до двадцати градусов увеличило скорость роста до двух миллиметров в сутки — видимо, до этого часть кварца просто не достигала затравки и выпадала обратно в горячую зону, где снова растворялась и делала новую попытку осесть на затравку. Так что 25 дней — уже терпимо, но и этот срок мы уменьшили, правда, пока за счет уменьшения конечных размеров кристаллов — шесть сантиметров диаметром — это хотя всего триста грамм кварца, зато всего две недели — уже терпимый срок. И разработчики конструировали установки с более тонкой схемой управления тепловыми полями — дополнительные нагреватели, термопары, аналоговая схема управления — им там возиться и возиться. Ну, может что-то еще более эффективное и получится.