26 април 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Българската физична лаборатория и нейните уреди

А кои са българските приложни физични уреди?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 28 май 2016 в 08:4555600

След края на Втората световна война и особено от началото на 1960-те години започва бурно развитие на природо-математическите науки в България. За да се отговори на увеличената необходимост от специалисти и развитие на физиката, значително се разширява Физическият факултет на СУ и се създава Физическият институт към БАН през 1946 г. От 1963 г. Физическият факултет на СУ се отделя като самостоятелен от Физико-математическия, а през 1972 г. се открива специалност Инженерна физика с няколко специализации – атомна физика, физика на полупроводниците, електроника, метеорология и геофизика. В края на 1950-те години е построена най-старата от сега действащите сгради на Физическия факултет (т.н. сграда В), в която започват работа над 15 лаборатории, а по-късно са построени днешните Б и А сгради.

В същото време положението на Физическия институт към БАН продължава да бъде по-трудно. В първата секция по обща физика работата започва с апаратура, пренесена от Катедрата по опитна физика на тогавашния Физико-математически факултет на СУ. В северното крило на тавана на Централното управление на БАН са преустроени първите лабораторни помещения за нуждите на Физическия институт. Там се извършват изследванията върху фотоелектричните явления в диелектрици и широкозонни полупроводници, а по-късно и в други области на физиката на твърдото тяло. Институтът работи 26 г. на тавана на БАН, а в началото на 1973 г. е разделен на институт по физика на твърдото тяло и Институт по Институт по ядрени изследвания и ядрена енергетика. Междувременно е започнал строежът на комплекса на БАН на VІІ-VІІІ километър и ИФТТ се мести в сградата на днешния бул. Цариградско шосе 72.

Значителна част от оборудването на лабораториите е съставено от вносна апаратура. Но интересното за нас е, че българските физици в тези научни звена изключително често са изобретявали, конструирали и създавали свои лабораторни уреди, много от които са били предназначени да им помогнат в експерименти, които са довели до съществени български открития. В тази статия ще прочетете за няколко български лабораторни уреда, работили заедно с българските учени в техните дирения, а също и за някои други, по същество физични уреди, намерили практическо приложение.

Мьосбауер

Важна насока в работата на института и на ФФ е ядрената физика. Още през първата половина на 1960-те години са постигнати редица интересни резултати по ефекта на Мьосбауер – изследвано е резонансното поглъщане във волфрам и в някои калаени съединения. Конструирани са и са изработени броячи за измерване на този ефект. С тяхна помощ може да се измерва отклонението в енергията па гама-квантите с точност до 10-16 процента и да се провеждат ценни изследвания не само в областта на ядрената физика, но и във физиката на полупроводниците, в химията и физикохимията. Но за съжаление в края на 1950-те и началото на 1960-те г. този метод не бил напълно достъпен за българските физически лаборатории — причината е в необходимата твърде сложна и скъпа апаратура.

При началото на изследванията върху Мьосбауеровия ефект във Физическия факултет апаратите стоели наредени върху две огромни маси, във всички посоки се кръстосвали десетки проводници, сред които трудно може да се намери необходимият. За управляване на апаратурата и за следене показанията на многобройните прибори отговаряли необходими двама-трима души, които непрекъснато обикаляли дългите редици уреди. На тях им направило впечатление, че много малко блокове от устройството работели с всичките си възможности. Те били предвидени за разнообразни изследвания, а се използвали само за изучаване на ефекта на Мьосбауер и затова биха могли да се заменят с много по-прости. Тогава се заражда идеята да бъде построен специален лабораторен уред, конто да бъде много по-прост, по-евтин и най-важното — достъпен за специалисти от различни области на науката и техниката. Разбира се, не и прекалено прост, защото това би ограничавало възможностите за приложението му.

В резултат на упорития труд на близо 30 учени и конструктори на Пловдивския панаир през 1963 г. се появява универсалният Мьосбауеров спектрометър УМС-1. Специалистите бързо оценили неговите възможности. Веднага постъпили предложения зa закупуването му от наши и чужди институти. Със спектрометъра могат да се изследват различни изотопи, което го прави удобен за работа в много области на науката и гехниката. Измерванията се провеждат в температурен интервал от -185 до 600 градуса Целзий.

Още от пръв поглед прави впечатление, че освен на техническите качества на уреда е отделено твърде голямо внимание и на удобството на експериментатора. Пред погледа му са всички уреди и специалният сигнализатор за повредените блокове. Без да става, операторът лесно стига до всички копчета за управление, а на малката масичка пред себе си записва показанията на уредите. Разбира се, много по-удобно е, ако апаратурата записва сама резултатите. Това също е предвидено. Дори е възможно да се извършат автоматично измерванията и да се запишат резултатите от шест проби без намесата на експериментатора. За него е оставено най-важното: творческата работа по превръщането на графиките и колонките с цифри във физични идеи, откриването на законите на микросвета и тяхното приложение в практика. УМС-1 е представен като първия специализиран Мьосбауеров брояч в света.

Суперспектромет

Разработеният през 1968 г. в Централната лабортория по биофизика на БАН абсорбционен спектрофотометьр с името "Суперспектромет 01" е комплексна апаратура, предназначена за наблюдение и регистриране на спектри на поглъщането с обхват от 300 до 900 милимикрона. Особеното предимство на уреда е неговото изключително бързодействие. Съществуващите дотогава абсорбционни спектрофотометри позволяват да се снемат най-много до 150 спектрограми в секунда. Суперспектромет 01 осигурява снемането до 15 000 спектрограми в секунда, благодарение на това, че оптико-механичният способ за "прочитане" на спектрограмата е заменен с електронен, който е и многократно по-бърз. Това ново качество разширява значително възможностите на абсорбционната спектроскопия, прави достъпни за изследователя множество химически явления, протичащи с висока скорост.

Радиоактивни измерители

Един от българските физици, работил най-много в областта на радиометричната техника, е проф. Иван Ванков от Института по ядрени изследвания и ядрена енергетика (ИЯИЯЕ). На долната снимка е показан уред, измерващ равнището на радиоактивност в прозрачна и мътна вода, въобще всякакви течности. Той е намерил не само научно, но и практическо приложение - от началото на 1970-те години се използва в инженерните подразделения и формированията на гражданската отбрана, решаващи задачи по добива на вода и контролиране чистотата на питейната вода и на тази за битови и технически нужди.

В Завода за ядрени прибори в Плевен са произведени около 400 уреда за измерване на радиоактивността на вода и шест уреда за измерване на радиоактивността на атмосферни аерозоли, като този например:

Шестканален гама-спектрометър

В началото на 1960-те г. е установено, че в 70—80% от случаите естествената радиоактивност над нефтените и газовите залежи намалява. Това намаление достига 15—20% и най-лесно се установява чрез измерване на гама-лъчите, изпускани от естествените радиоактивни елементи, разсеяни в земната кора. Предполага се, че нефтените находища екранират излъчванията на радиоактивните елементи под тях и пречат на миграцията им. Дотогава по света търсенето на нефт и газ въз основа на това явление става с помощта на апаратура, която измерва всички гама-лъчи, чиято енергия е по-голяма от предварително определена стойност (апаратура с прагова дискриминация). По този метод са открити нефтените находища в Сахара и Тексас.

През 1960—1961 година в Управление "Геоложки проучвания", отдел "Редки метали" е създадена подобна апаратура за точково измерване на гама-лъчите. Резултатите се записвали на ръка. Проверката в районите с известни находища на нефт потвърждава пригодността на апаратурата за търсене на нефт и газ. Заедно с това изпробването показва и някои недостатъци на метода. Главните от тях са ниската производителност и невъзможността да се регистрират отделно онези радиоактивни елементи, които са свързани най-тясно с наблюдаваното намаление на радиоактивността: радий (Ra), уран (U), торий (Th), калий-40 и др. Решено да се създаде нов, многоканален, сцинтилационен гама-спектрометър с непрекъснато измерване и автоматично записване. Той трябва да измерва гама-лъчите с избрана от оператора енергия (апаратура с диференциална дискриминация), т. е. трябва да следи количеството на всеки радиоактивен елемент, избран по желание на учения.

През 1962 година и пролетта на 1963 година този спектрометър е създаден от инженерите Иван Петков, Димитър Йосифов и К. Томов и наречен "Шестканална автоматична гама-спектрометрична станция АГСС 6/63". Броят на каналите по желание може да се увеличи на десет и повече. Лабораторните изпитания потвърждават пригодността на АГСС 6/63 не само за търсене на нефт и газ, но и за решаването на много други задачи. Как е устроена и как действа тази апаратура?

Когато гама-лъч с определена енергия попадне в кристал от натриев йодид, активиран с талий (NaJ/Tl), той възбужда атомите в решетката му. При връщането им в нормално състояние те изпускат сумарен (общ) светлинен импулс, чиято сила е пропорционална на енергията на гама-лъча. Светлинният импулс попада върху фотокатода на фотоелектронен умножител и избива от него електрони, т. е. образува се токов импулс. Той се усилва и попада в амплитуден анализатор, който пропуска само импулси с определена амплитуда, избрана от нас и отговаряща на дадена енергия на гама-лъчи, т. е. на определен радиоактивен елемент. Пропуснатите импулси попадат в интегратор, където става тяхното броене. Резултатът се записва от пишещ уред. Броят на тези импулси е пропорционален на количеството радиоактивен елемент в изследвания участък. Ако се вземе още един анализатор и интегратор, е възможно да се измери и друг радиоактивен елемент. По записите след известни изчисления може да се определи къде количеството на съответните елементи се увеличава или намалява. А оттам — да се съди за наличието на нефт и много други полезни изкопаеми.

През лятото на 1963 година са изработени два гама-спектрометъра. С единия са започнати измервания в района на село Долни Дъбник — известно време с автомобил, а после със самолет. При работа със самолет производителността на труда е около 60 пъти по-голяма, а в сравнение с точковото измерване — над 400 пъти! Събрани са голям брой записи.

Другият спектрометър е изпратен през септември 1963 г. в Москва, където Съветът за икономическа взаимопомощ е организирал изложба за ядрено приборостроене. Комисия от специалисти към СИВ оглежда всички експонати и присъди известен брой първи премии. Една от тях е дадена на България за АГСС 6/63.

Предлагам засега да спрем дотук. Има още стотици български научни уреди – лабораторни и практически – които заслужават изброяване и описание. Нека на тази скромна статия се гледа само като на един принос към темата, публикуван в уебпространството.

Антон Оруш, Sandacite.bg – http://www.sandacite.bg

Източници:

Коленцов, Крум. Постижения на приложната физика в БАН. Открития и изобретения на учените от ФИ с АНЕБ и ИФТТ през ХХ век. С., АИ "Проф. Марин Дринов", 2010.

Сп. Наука и техника за младежта 3-1964, 8-1964, 8-1970


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Разни
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.