Покоренная плазма

Плазма очень капризна, и квазистационарный режим в ней возникает при определенных условиях. Эти условия зависят и от газа, наполняющего трубку, и от размеров трубки, и от целого ряда других причин. Получив такой режим при импульсных, прерывистых разрядах, И. С. Маршак с сотрудниками еще немало потрудился над тем, чтобы добиться того же при постоянном протекании тока через трубку. Сделать это удалось после того, как была разработана теория квазистационарного разряда.

Многолетняя работа, в течение которой были проведены сотни опытов и сделан целый ряд теоретических изысканий, не пропала даром: в заводской лаборатории была изготовлена первая в мире газоразрядная лампа, которая могла работать без балласта, при прямом включении в сеть. Ее рассчитывали примерно так же, как рассчитывают спираль лампы накаливания, — ведь плазма в квазистационарном режиме подчиняется закону Ома!

Первые испытания — они проводились в 1959 году — прошли успешно. А в следующем году двадцатикиловаттная безбалластная ксеноновая лампа зажглась на Советской площади по соседству с Моссоветом. Позднее ксеноновые солнца вспыхнули в парке Сокольники, на Комсомольской площади, на Выставке новой строительной техники, перед Дворцом съездов. Это были предшественники «Сириуса» — лампы, равной которой нет в мире.

Триумфальное шествие новых ламп только начинается. Недалеко то время, когда ксеноновые безбалластные лампы станут освещать целые железнодорожные узлы, огромные строительные площадки, открытые разработки месторождений и даже теплицы в северных широтах. Их успешно можно применять для освещения городов. Поднятые на высоту, эти лампы заменят солнце и преобразят архитектуру города. Бесчисленные опоры для уличных фонарей окажутся ненужными — весь город будет освещаться одной или несколькими ксеноновыми лампами.

Мечта? Да, но вполне реальная. Создатель «Сириуса» И. С. Маршак говорит, что уже сейчас можно сделать лампу мощностью в пятьсот киловатт. А такой лампы, если ее установить на высокой башне или поднять на аэростате, вполне достаточно, чтобы осветить небольшой город.

Проба? Нет! Точный анализ!

…Геологи вернулись из экспедиции. Привезли с собой много деревянных ящичков. В них — образцы пород, с которыми встретились неутомимые разведчики недр. Какие богатства заключены в этих образцах, геологи знают, но знают примерно, не точно. Только лабораторный анализ может дать ответ, сколько и какие именно элементы притаились в этих невзрачных на вид камнях, глине, песке.

Когда химики, поколдовав вдоволь над пробирками, ретортами, весами, определят составы исследуемых пород, работу законченной считать нельзя. Без ответа остался вопрос: нет ли в образцах других элементов, которых не заметили химики?

— Подвергнуть спектральному анализу! — следует распоряжение, и после его выполнения последний неясный вопрос получает ответ.

…Металлурги выполнили важный и сложный заказ. В небольшой электрической печи они приготовили металл, совершенно лишенный примесей. Он нужен для изготовления полупроводниковых элементов.

Как проверить, что цель достигнута и металл получился таким, какой нужен заводу-заказчику? Произвести химический анализ? Да. Но этого недостаточно.

— Подвергнуть спектральному анализу! — принимается решение, и металл отправляется дальше по трудной дороге испытаний.

…На электроламповом заводе изготовили лампу-чудесницу. Расчеты показывают, что эта лампа — новый шаг в светотехнике. Но так ли это в действительности? Решать этот вопрос на глаз — дело ненадежное. Выход только один: провести исследование спектра! Если и этот барьер лампа преодолеет успешно, дорога в жизнь ей обеспечена.

Подобных примеров, которые подтверждали бы могущество спектрального анализа, можно привести немало. Сейчас помощь плазменных спектров увеличилась еще больше. И дело с ними имеют не только ученые-физики, но и инженеры, техники, лаборанты на сотнях самых различных предприятий.

Посмотрим, как спектральный анализ помог ответить на эти неясные вопросы.

Чтобы вещество, в том числе образец горной породы, подало свой световой «голос», его нужно превратить в плазму. Как это сделать? Можно, например, поместить несколько крупинок этого вещества в жаркое пламя электрической дуги. И эффект получится такой же, как некогда у Бунзена с Кирхгофом, помещавших исследуемые вещества в пламя газовой горелки. Лучи плазмы, пройдя через сложную систему линз и призм, начертят на матовом экране «фотопортрет» — спектр. Опытный глаз исследователя различит на этом «портрете» цветные линии и полосы, которые принадлежат газу, где протекает разряд, а также линии электродов, между которыми зажжена дуга. Исследователь обнаружит и ту «добавку», которую создало изучаемое вещество. Именно эта «добавка» и представляет интерес.