жк днепропетровская 37

Актуальное
Поплавок_160_600_правый

Матрица возрождения: о развитии электроники

Взрывная электронная эмиссия как явление открыта в 1966 году и зарегистрирована 10 лет спустя. Разгадка ее сути дала возможность определить источник супермощного электронного пучка и сформировать новое направление развития электроники.

Георгий Фурсей
Георгий Фурсей

В 1978-м авторы открытия получили Государственную премию СССР. Одним из первооткрывателей взрывной электронной эмиссии (ВЭЭ) стал ленинградский ученый Георгий Фурсей. Впрочем, он не скрывает факта, что продолжил опыты американского коллеги Уолтера Дайка, которого считает заочным учителем и предтечей открытия. Параллельно в этом же направлении работал другой советский ученый – Геннадий Месяц, сумевший снять процесс ВЭЭ на фотопленку.

Сегодня доктор физико-математических наук, лауреат Государственной премии СССР, заслуженный деятель науки, вице-президент Российской академии естественных наук (РАЕН) Георгий Фурсей – гость нашей редакции.

– Георгий Николаевич, поясните, пожалуйста, для наших читателей: что такое взрывная электронная эмиссия и что она дает человечеству?

– Это особое явление – особый вид освобождения электронов из конденсированного вещества (твердого тела или жидкости). Обычно, чтобы электроны вылетели из вещества катода, нужно либо нагреть его, либо осветить интенсивным светом, либо ударить другой частицей (электроном, ионом и т. п.). Известен также чисто квантовый эффект, когда электроны испускаются в сильном электрическом поле за счет так называемого эффекта туннелирования, т. е. проходят сквозь потенциальный барьер на границе с вакуумом. Это явление получило название автоэлектронной эмиссии.

Взрывная электронная эмиссия
Предтечей открытия ВЭЭ был Уолтер Дайк (США), который первый осуществил импульсные исследования при высоких плотностях автоэлектронной эмиссии

Взрывная эмиссия возникает особым способом, когда вещество катода через взрыв превращается в плазму. Взрыв происходит в результате концентрированного ввода энергии в очень маленькую нанометровую (нанометр – это миллиардная доля метра) область поверхности катода. Можно сказать, что эта новая эмиссия электронов обусловлена изменением агрегатного состояния вещества (есть четыре агрегатных состояния вещества: твердое, жидкое, парообразное и плазма). В случае ВЭЭ имеет место переход из твердого или жидкого состояния непосредственно в плазму.

Явление ВЭЭ было признано и зарегистрировано как открытие за номером 176 от 24 июня 1976 года с при-оритетом от 2 июля 1966 года в следующей формулировке: «Установлено неизвестное ранее явление взрывной электронной эмиссии, обусловленное взрывным переходом конденсированного вещества катода в плотную плазму при разогреве локальных областей катода собственным эмиссионным током».

Что касается значимости открытия для человечества, то это новое знание, новый вид электронной эмиссии, что само по себе очень важно. Открытие ВЭЭ послужило практическим толчком для возникновения целого направления в электронике – сильноточной эмиссионной электроники и позволило создать предпосылки для разработки новых приборов, технологий и различных сильноточных устройств.

Конкурс инноваций
Победа на конкурсе инноваций «Энергопрорыв»

Считаю своим долгом отметить, что предтечей открытия ВЭЭ был Уолтер Дайк (США), который первый осуществил импульсные исследования при высоких плотностях автоэлектронной эмиссии. Я всегда считал его своим заочным учителем. Мне повезло познакомиться с ним и его ближайшим соратником профессором Френсисом Шарбонье на конференции в Париже в 1988 году.

– В каких конкретных областях могут работать устройства, в основе которых лежит ваше открытие?

– Как мы уже отмечали, на основе открытия были созданы совершенно новые сильноточные импульсные источники электронов: электронные ускорители, работающие в широком диапазоне значений напряжений и токов и ряд технологий и приборов.

Взрывная электронная эмиссия

Наиболее близкими к прямому применению оказались новые портативные импульсные рентгеновские аппараты. Эти аппараты, имеющие малый вес и габариты, нашли применение в медицине, а также во многих других отраслях. С их помощью можно определять дефекты в сложных устройствах (атомных котлах, нефте- и газопроводах, линиях электропередачи и др.). За эти приборы авторам открытия и разработчикам была присуждена государственная премия 1978 года.

Сейчас такие приборы весьма востребованы. Они нужны в медицине, биологических исследованиях, системе досмотра багажа на таможне и в аэропортах, для решения целого ряда задач антитеррористической деятельности, обеззараживания различных объектов, а также в современных нанотехнологиях. Портативные рентгеновские аппараты применяются в горнодобывающей промышленности для идентификации алмазов в алмазной руде. Годятся эти аппараты и для того, чтобы обнаруживать внутренние дефекты в городских инженерных сетях.

Наша исследовательская группа совместно с фирмой «Позитивная Энергия» разработала портативные рентгеновские аппараты на базе ВЭЭ из углеродных катодов. Сегодня они одни из лучших в мире. Их применение перспективно для нахождения посторонних вложений в приборах (например, в счетчиках), определения различных дефектов в линиях электропередачи, отбраковки дефектных деталей в приборах непосредственно в стадии производства и т. д.

Понять суть этой жизни — главное сознательное и неизбывное желание людей мыслящих

Кроме рентгеновской техники были созданы супермощные электронные ускорители, которые позволили достичь рекордных электронных токов в миллионы ампер и напряжений в десятки мегавольт. Создание таких машин позволило сконструировать новую лазерную технику, новые сверхмощные генераторы высокочастотного излучения и специальные устройства для плавки, резки различных тугоплавких материалов. Оказалось, что воздействие таких мощных импульсных пучков электронов приводит к модификации структуры материалов – в частности, к их упрочнению и увеличению их износостойкости и т. д.

– Но наверняка в мировой практике уже есть что-то подобное, мы, как всегда, сильны в открытиях, но с внедрением новаций у нас – беда…

– С явлением ВЭЭ все как раз наоборот. ВЭЭ была открыта в СССР; первые наносекундные рентгеновские аппараты были созданы в Ленинграде в Конструкторском бюро рентгеновской аппаратуры, которым руководил в то время Николай Иванович Комяк. Эти приборы пользовались большим спросом и превосходили зарубежные аналоги. И сейчас отечественная портативная рентгеновская техника и мощные наносекундные электронные устройства конкурентны с зарубежными приборами, а в ряде случаев существенно превосходят их по определяющим параметрам.

Основная беда состояла и до сих пор состоит в том, что ослабла наша промышленность, а бизнес вдруг вообразил, что можно все купить за границей и таким образом одним махом избавиться от головной боли по поводу российской науки и российских ученых. Сейчас не вызывает сомнения, что это дурная концепция в значительной степени была инициирована нашими недоброжелателями извне. Я и мои коллеги надеемся, что в ближайшее время эта нелепость будет преодолена.

 

Взрывная электронная эмиссия
Применение приборов на основе ВЭЭ для осмотра багажа

– Ваш опыт, как и других ученых, говорит о том, что уже привычные и утилитарные вещи родом из фундаментальной науки. И без этих основ невозможно обойтись.

– Фундаментальная наука определяет глубинное, устойчивое понимание сути вещей и тенденций развития. Из фундаментальной науки практически следуют все устойчивые надежные и наиболее сложные технологии. С этой точки зрения она чрезвычайно практична и совершенно необходима для развития цивилизации.

Наука – часть культуры человечества, наиболее осознанная и содержащая количественные критерии оценки различного рода событий и явлений. Она показывает и красоту, и содержание, и структуру мироздания. И безусловно, без науки невозможен мир и человек. Человек, по сути, существо творческое, пытливое и никогда не остановится в попытках осознать действительность, в которой обитает. Понять суть этой жизни – главное сознательное и неизбывное желание людей мыслящих.

Вообще творчество, как говорил великий православный философ Бердяев, есть одно из основных истинных предназначений человека. Мне, признаюсь, не очень нравится обособление, специальное выделение фундаментальной науки. Наука – она везде Наука. Фундаментальная – формирует основы, принципиальные законы, определяет, опознает закономерности, существующие в мире. Прикладная – не менее значима и необходима для жизни человеческой. Она дает возможность извлечь из фундаментальных знаний теоретическим, техническим, инженерным путем следствия, помогающие улучшить нашу с вами жизнь: построить дом, самолет, космический корабль, создать лекарство и т. п.

Повторюсь, наука важна, необходима, обязательна, чтобы понимать, как мы развиваемся и кто мы есть. Она позволяет создавать правила безопасности, которые нельзя нарушать. Скажем, помогает осознать, что против законов природы двигаться не следует.

– А как ученый приходит к открытию, к ранее неведанному?

– Скажу вам некую нетрадиционную вещь. Знание приходит к человеку разными путями. Иногда – путем целостного осознания, озарения. Все великие открытия в науке сделаны практически на этом уровне. Чрезвычайно важна интуиция. На этом принципе в большинстве своем работают изобретатели. И поэтому исключительно важно хорошее образование и владение знаниями. При этом не менее важную роль играет воображение – способность осознавать до сих пор непонятое.

Культура — это матрица возрождения. Это та основа, сохраняя которую можно быстро восстановиться. Чтобы уничтожить нацию, достаточно эту матрицу разрушить.

Я вам расскажу такую историю. По приглашению одной газеты, занимавшейся популяризацией науки, группа российских ученных, в составе которой был и я, побывала в Японии. Мы рассказывали о своих исследованиях. Вдруг из зала поступает провокационный вопрос: «Зачем русских позвали, они же от нас отстают?» Ведущий на это ответил: «Русские такие фантасты, что нам и не снилось. У них очень развитое воображение». А это, повторюсь, важная вещь. Чтобы совершить открытие, нужно озарение, а также смелость и фантазия заглянуть туда, куда никто до тебя не заглядывал. То есть постижение неизведанного невозможно без воображения.

И я до сих пор испытываю чувство гордости по поводу нашей науки и того, как хорошо думают о наших ученых японцы.

– Если роль фундаментальной науки настолько очевидна, почему так неохотно государство в нее вкладывает средства?

– Я думаю, по недопониманию, потому что, как я отмечал выше, не совсем компетентные чиновники полагают, что знания, современные приборы и технологии можно купить у «умного дяди» из-за границы. Но ясно же, что «умный заграничный дядя» самого выдающегося и передового ни за какие деньги не продаст. Самим надо быть умными и передовыми. Другого пути нет. Иначе мы обречены на отставание и прозябание.

Абсолютно убежден, информационную аппаратуру, например принимающую сигнал, нельзя закупать, в этой области все должно быть только свое. Потому что зарубежные производители электронного оборудования могут внедрить в него чип и будут иметь всю информацию без всяких шпионов. И в нужный момент у вас ракета не полетит, а самолет упадет.

Сейчас у нас образовался огромный провал в элемент-ной базе, из которого надо выбираться немедленно. Мы несомненно сможем это сделать. У нас огромный потенциал сохраняется до сих пор. Надо только создать условия для талантливых людей, поддержать их. А почему до сих пор этого не делается? Предполагаю, оттого, что чиновники, управленцы в основном люди недостаточно образованные и им не очень понятно, зачем тратить деньги на науку и образование.

– Наука действительно требует огромных вложений, для этого нужно, вероятно, и экономикой заниматься.

– Заниматься надо и тем и другим. По словам нашего известного экономиста Сергея Глазьева, следующий уклад развития человечества будет связан не столько с развитием рынка, сколько с новой эпохой в развитии цивилизации, с новым научно-технологическим укладом. Сегодня каждый день происходят крупнейшие открытия. Человеческая жизнь в масштабах истории – миг, но даже за этот короткий срок, за одно поколение, происходят грандиозные изменения. Посмотрите, что произошло с информационной сферой. Даже фантасты не могли предсказать такого бурного развития информационных технологий. Каждый день открытия происходят в биологии, астрономии. Человечество сегодня в полете за знанием. А обывателю понять это не всегда удается.

Взрывная электронная эмиссия
Рабочий процесс неразрушающего контроля и интерфейс программы управления

 

Если не охотиться за знанием, наступает деградация, причем быстро. Индивид и человечество должны развиваться непрерывно. А деньги на развитие цивилизации нужно расходовать научно, очень рационально, в первую очередь отслеживать то, что необходимо для сохранения человека, страны и рода человеческого. Безусловно, необходимо также поддерживать те направления в науке в нашей стране, которые находятся на мировом уровне или превосходят его.

– А что мешает это делать?

– Нет ничего хуже агрессивного невежества. Поэтому в первую очередь необходимо сохранить культуру. Если страна деградирует по какой-то причине, но при этом сохраняется культура, есть шанс на возрождение. Культура – это матрица возрождения. Это та основа, сохраняя которую можно быстро восстановиться. Чтобы уничтожить нацию, достаточно эту матрицу разрушить. Мне кажется, у нас разрушение началось, когда мы забыли про это, перепутали свободу со вседозволенностью. Свободы хотели все и хотят всегда, но без четкого управления, четких правил и соблюдения законов вы-свобождение неограниченных возможностей потребления ведет к катастрофе. Свобода и ответственность всегда находились и находятся в одном флаконе.

– И каково будущее? Мы сможем подняться до новых открытий?

– Я возлагаю надежду на прогрессивные изменения, которые происходят сейчас в нашей стране. Мы становимся сильнее, ответственнее, активно сопротивляемся всем попыткам поколебать отношение к нашим ценностям: к семье, детям, старшему поколению, образованию, здравоохранению, науке. Мы, в лице нашего руководства в том числе, провозглашаем примат фундаментальных нравственных принципов, и это обнадеживает.

За последнее время мы получили очень важный документ «Основы государственной политики в области культуры». Произошла смена министра образования, и при этом принципиально изменилось отношению к воспитанию в семье, школе, вузе – на всех уровнях.

У нас появился профессиональный министр обороны, профессиональный министр здравоохранения. Наша внешняя политика находится в руках умнейших дипломатов. Так что многое стало лучше. Появилось, в частности, понимание того, что первоклассное образование необходимо не только для элиты, но и для всего населения страны в целом. Это основа продвижения в будущее.

– Но умными управлять труднее…

– Это ложный тезис. Чем больше умных людей – тем сильнее страна. Не было ничего более разрушительного, чем пропаганда серости. В том, что умными трудно управлять, наверное, есть доля истины. Но ими надо не управлять, им надо помогать как можно эффективнее. А умная просвещенная нация может практически все, к чему нам и надо стремиться.

Беседовала Лилиана Глазова

В печатной версии название статьи — «Матрица возрождения» (журнал «Промышленно-строительное обозрение», № 172, декабрь, 2016 год)

Похожие сообщения

X