Люминесцентная дефектоскопия нашла себе широкое применение для обнаружения невидимых глазу пор и трещин в изделиях из металлов, стекла, пластмасс, керамики.
Нет ничего проще этого способа контроля. Проверяемая деталь окунается в жидкую смесь, состоящую из люминофора и органического растворителя. Если деталь велика, жидкость наносят на ее поверхность при помощи щетки или пульверизатора. Раствор проникает в самые тонкие трещины и поры и заполняет их. Люминесцирующее вещество после этого устраняется с поверхности детали, а изделие в темноте подвергается ультрафиолетовому облучению. Брак обнаруживается моментально: люминофор, оставшийся в местах пороков, превращает невидимые лучи в видимые, и трещины начинают светиться, отчетливо выдавая места изъянов, невидимые даже при помощи микроскопа.
Все более широкое применение и в самых разнообразных областях находят себе экраны из люминофоров для обнаружения всевозможных электромагнитных радиации: гамма-лучей, лучей Рентгена, ультрафиолетовых и инфракрасных, а также для так называемой корпускулярной радиации — лучей, состоящих из мельчайших частиц вещества: электронов, нейтронов, протонов и так далее.
Несколько лет назад химические заводы начали вырабатывать органические люминофоры-отбеливатели для нужд текстильной и бумажной промышленности. Здесь использован эффект «оптического отбеливания» не вполне белых материалов: волокон, тканей, бумаги, фотобумаги и т. п. Материал красят люминесцентным красителем; под действием ультрафиолетовых лучей, находящихся в составе дневного света, материал начинает люминесцировать, и мы видим идеально белую окраску.
Многообещающим является способ защиты многих органических материалов — пластмасс, искусственного и синтетического волокна, лаков, красок и т. д. — от старения под влиянием ультрафиолетовых лучей, входящих в состав дневного света. Внутрь материала вводится — или наносится на его поверхность — люминофор, назначение которого — «смягчать» жесткие ультрафиолетовые лучи и отсылать, «высвечивать» их обратно.
Люминесцентные кристаллы сейчас широко применяются для исследования ядерных излучений. Частицы вещества и кванты, возникающие при ядерных реакциях, способны вызывать в кристаллофорах вспышки свечения — так называемые сцинтилляции. По числу подобных вспышек можно хорошо судить об интенсивности излучения. Сцинтилляционные счетчики ядерного излучения обладают рядом преимуществ перед счетчиками многих систем: первые значительно чувствительнее и позволяют определять не только число частиц, но и их энергию. Недавно член-корреспондент АН СССР Евгений Константинович Завойский разработал люминесцентную камеру, которая позволяет наблюдать процессы преобразования элементарных частиц.
Успешно применяется люминесценция в различных областях сельского хозяйства, например при семенном отборе. Свечение здоровых семян отличается от свечения семян, пораженных различными заболеваниями. По характерной для различных заболеваний люминесценции можно обнаружить начало процесса гниения корнеплодов.
Врачи применяют люминесцентные методы в диагностике рака и при других заболеваниях.
Самые неожиданные, самые сложнейшие задачи решают в наши дни иногда с помощью люминесценции.
Любопытный случай произошел в одном из советских портов. Дно моря постоянно засорялось песком. Для поддержания необходимой глубины его ежегодно очищали, и песок в огромных количествах вывозили в море и выбрасывали. Но ничего не помогало: порт засорялся снова. Возник вопрос: «Не тот ли же самый песок под влиянием течения возвращается с места морской свалки обратно?» Моряки обратились к физикам, и те применили люминесцентный способ. Ученые «выкрасили» песок люминофором и выбросили его на место свалки. Некоторое время спустя взяли пробу со дна порта и рассмотрели ее в темноте под ультрафиолетовым осветителем. Проба засветилась: в ней был обнаружен меченый песок. Свалка была перенесена на другое место, и порт уже больше не засорялся. Так методом холодного свечения для государства были сэкономлены миллионы рублей.
Замечательной областью применения люминесценции является изобразительное искусство. С. И. Вавилов здесь предсказывал «целый переворот».
— До сего времени, — говорил он, — изобразительные искусства — живопись, скульптура, театральные декорации — были вынуждены применять лишь рассеянный свет — дневной или искусственный вечерний. Люминесцирующие вещества дают художнику совершенно новую возможность создавать самосветящиеся изображения. Можно, например, нарисовать картину различными люминесцирующими веществами и осветить ее при помощи ртутной лампы, закрытой специальным черным стеклом, пропускающим только ультрафиолетовые лучи, безвредные для глаза. Картина будет светиться сама.
Зачем это нужно? Что нового способна дать такая самосветящаяся живопись?
Обычные краски обладают двумя недостатками. Во-первых, они всегда малонасыщенны; глубокие, насыщенные цвета можно наблюдать только в окрашенных стеклах — витражах. Во-вторых, диапазон яркостей обычных красок много меньше того, что наблюдается в природе. Самая лучшая «черная» поверхность отражает не менее 3–5 процентов падающего света, в то время как наилучшая белая краска — не свыше 90–95 процентов. Это значит, что самые яркие места картины могут быть ярче самых темных не больше как в 32 раза (95:3).
— Между тем в реальных условиях, — говорил Вавилов, — например, когда мы любуемся пейзажем с заходящим солнцем или идем по лесу, освещаемому прямыми солнечными лучами, человеческий глаз отчетливо разбирается в относительных яркостях, отличающихся, во всяком случае, в несколько сотен раз. По этой причине картина, написанная обычными красками, не в состоянии более или менее правильно передать пейзажи вроде вышеописанных.
Люминесцентные краски свободны от этих недостатков. Восходящее или заходящее солнце, лунные пейзажи, лес, освещенный прямыми солнечными лучами, — эти сюжеты могут быть переданы люминесцентными красками с полным правдоподобием.
Постепенно самосветящиеся краски входят в употребление. На Выставке достижений народного хозяйства СССР в Москве посетители с интересом останавливались перед люминесцентными картинами в павильоне гидротехники и сельского хозяйства. Архитекторы окрашивают люминесцентными красками эскизы и макеты проектируемых сооружений, чтобы добиться контрастов, которых следует ожидать в реальной обстановке. Все чаще применяется люминесценция в театральных декорациях.
Промышленность, транспорт, научные исследования, медицина, искусство, сельское хозяйство, биология и микробиология, криминалистика… С каждым годом увеличивается список областей, где люминесценция становится незаменимой.
Все это — благодаря доброй силе, вызванной из микрокосма. Все это — результат работ в первую очередь Вавилова и его школы.
В самый канун войны, в 1941 году, под руководством Вавилова были получены промышленные образцы люминесцентных ламп. Их передали для производства Московскому электроламповому заводу и московскому же заводу «Светотехника». Однако начавшаяся Великая Отечественная война не позволила развить их производство. Положение изменилось лишь по окончании войны. Сейчас производство этих ламп непрерывно расширяется.
Уже посмертно, в 1951 году, С. И. Вавилов был удостоен Сталинской премии за разработку люминесцентных ламп.
Открытие практической люминесценции имеет исключительное значение не только в рамках нашей страны, но и для мировой цивилизации. Пророчески звучат слова Сергея Ивановича, предсказывающие универсальное применение холодного свечения в жизни человеческого общества. Он ими оканчивает свою замечательную книгу «О „теплом“ и „холодном“ свете», а мы воспользуемся ими, чтобы закончить главу: