Многие физики-прикладники не занимаются исследованием. Они управляют сложными приборами и выполняют с их помощью каждодневную аналитическую или контрольную работу.
Бурный рост прикладной физики приводит к отпочкованию от нее отдельных дисциплин. И электроника, и автоматика, и энергетика, по сути дела, разделы прикладной физики. Но эти области разрослись так широко, что подготовку специалистов в них взяли на себя отраслевые вузы. И тем не менее четкую линию раздела провести между ними крайне затруднительно. Сплошь и рядом над одной проблемой работают как выпускники физического факультета университета, так и факультета электроники технического вуза. Поэтому я надеюсь, что читатель, пробегая глазами эти страницы, не станет пререкаться с автором на тему – прикладная это физика или какая другая наука?
…промышленности. Представим себе современный завод авиационных моторов. Это гигант, тысяч на двадцать рабочих. В нем цехи по производству картеров, коленчатых валов, вкладышей, шатунов… К центру завода – сборочному цеху – стекаются потоки деталей, которые, соединяясь вместе, превращаются в двигатель. Готовый мотор испытывается на стенде, подписывается акт, свидетельствующий о безупречном качестве, и мотор можно монтировать на самолет.
Конечно, успешные стендовые испытания двигателя не плохая гарантия. Но не сто процентов. А ведь речь идет об авиационном моторе, поломка которого может стоить многих человеческих жизней. Чтобы это было так же невероятно, как землетрясение в Москве, гарантию качества должен дать каждый цех, а не только сборочный. Тот, кто делает шатуны, обязан поручиться за каждый из них; немыслим дефектный вкладыш; недопустимы царапины на коленчатых валах и внутренние пустоты в картерах.
Чтобы с полной ответственностью объявить абсолютную бездефектность детали, нужен контроль. Самые различные физические методы приходят контролю на помощь. Просвечивание рентгеновыми лучами позволяет найти в металле неоднородности любого сорта. Самые маленькие трещины и включения будут обнаружены придирчивым взором физика, рассматривающего рентгеновскую пленку или наблюдающего за светящимся экраном, на котором четко обрисовывается тень детали.
Рядом со станком, на котором точат коленчатые валы, расположен прибор для нахождения мельчайших поверхностных трещин методом магнитной дефектоскопии. Вал намагничивается и в этом состоянии обливается жидким маслом, в котором взвешены магнитные частицы. Масло стекает, а частицы прилипают к тем местам металлической поверхности, где есть не видимые глазом трещинки.
Магнитные приборы имеются и в других цехах. Неправильная термическая обработка, неверная толщина напаиваемого слоя – эти ненормальности сказываются на свойстве, называемом магнитной восприимчивостью. Задача физика – разработать разные способы измерения этой величины, и чтобы они были быстрыми, удобными, точными и сочетались с формой детали, с материалами, из которых она изготовлена. А новая деталь – новая проблема.
За хорошую работу рентгеновских аппаратов, за разработку новой методики просвечивания отвечает рентгеновская лаборатория завода. За налаживание во всех цехах магнитных измерений несет ответственность магнитная лаборатория.
Металлургический завод немыслим и без спектральной лаборатории. Наиболее эффектным является применение спектрального анализа для непрерывного контроля состава сплава, который готовит литейный цех. Сплав должен удовлетворять строгим требованиям. В технических условиях перечислены все нужные добавки, содержание которых должно укладываться в заданные рамки, например не больше 3, но и не меньше 2.5 процента. Указаны также допустимые пределы содержания нежелательных примесей: допустим, не больше 0.01 процента.
Наверное, некоторым читателям представляется такая картина: мастер держит в руках технические условия, перед ним точнейшие весы.
– Отвесить 25.17 килограмма меди, – командует мастер, – а теперь 3.25 килограмма кремния.
Оказывается, такая картина не имеет и отдаленного сходства с действительностью. В плавильную печь загружается различное смешанное сырье и бракованные детали так, что заранее состав не может быть точно известен. Как только шихта расплавилась – немедленно нужны сведения о составе. Пневматической почтой направляется проба в лабораторию. Считанные секунды – и образец зажат в держателях спектрографа. Поворотом ручки подано напряжение, кончик образца нагрет выше температуры Солнца. Металл начинает испаряться. В пламени дуги светятся атомы – каждый сорт атомов по своему неповторимому закону. Свет, излучаемый атомами, падает на стеклянную призму, а она развертывает в спектр заключенное в нем богатство цветов. На экране, на фотопластинке или на телевизионном экране вспыхивают линии.