При скоростном и поточном производстве многих видов изделий (металлических труб, листов, слябов, блюмсов, резиновых смесей, шин), при автоматической сварке металлов и сплавов, в производстве ответственных керамических изделий, пластмасс, стеклопластиков и т. п. также необходимы более надежные и более быстрые методы получения информации о ходе технологических процессов и качестве продукции, с тем чтобы эти данные могли быть непосредственно использованы для управления и корректировки самих технологических процессов.
Интроскопия как новый многоэлементный метод информации, несомненно, послужит очень ценным средством для решения подобных задач. В ряде случаев методы интроскопии уже стали практически необходимыми при ускоренном контроле технологических процессов.
185
Схема преобразования «фотокатод — экран»
Если иметь в виду различные виды излучений (от гамма-квантов высоких энергий до радиоволн миллиметрового диапазона и от упругих колебаний высокой частоты до корпускулярных излучений) и их спектральный состав, то мы можем сказать, что в природе нет непрозрачных тел. Все зависит от правильности выбора вида и спектрального состава излучения. Для лучей нейтрино, например, и шар земной прозрачен.
Человеческая кровь в соответствующих условиях прозрачна даже в ближней инфракрасной области излучений, а большинство тканей живого организма прозрачно в области 12—14 микрон. Металлы и жидкости хорошо пропускают, как известно, ультразвуковые волны и кванты высоких энергий.
С точки зрения физических законов распространения и поглощения указанных видов излучений в твердых и жидких телах постановка проблемы интроскопии вполне правомерна. Но правомерна ли ее постановка в наше время с точки зрения технических возможностей решения? Положительный ответ мы должны дать и здесь.
Успехи современной физики, а технической электроники в особенности, дают нам ключ к решению указанной проблемы.
Под видением в непрозрачных средах и телах я понимаю прежде всего прямое оптическое видение в отраженных и рассеянных лучах с заданным коэффициентом трансформации размеров изображений.
186
Чтобы показать реальность разрешения проблемы интроскопии уже в наше время, остановимся для примера на одном из видов техники этого рода — на инфракрасной интроскопии.
Выбор этот не случаен. Принцип видения в непрозрачных средах и телах в настоящее время можно наиболее наглядно показать именно на примере применения для этой цели инфракрасных лучей, так как техника преобразования их в оптически видимые изображения хорошо разработана.
Приборы, преобразующие невидимые инфракрасные лучи в оптически видимые, получили название электронно-оптических преобразователей (сокращенно — ЭОП).
Впервые такой преобразователь был создан в 1934 г. голландским физиком Холстом де Буром. В дальнейшем системы ЭОП были усовершенствованы многими авторами. В настоящее время они являются уже вполне отработанными техническими приборами и могут применяться для решения ряда практических задач.
Кратко устройство и принцип действия электроннооптических преобразователей инфракрасных лучей можно изложить так. В вакууме на две параллельные, обращенные одна к другой стеклянные поверхности наносятся два слоя с особыми свойствами. Один из них (первый по ходу лучей) является фотокатодом, чувствительным к инфракрасным лучам указанного диапазона волн, другой представляет собой тонкий слой вещества, способного светиться под ударами электронов — флюоресцирующий экран. Под действием инфракрасных лучей с фотокатода вылетают, или, как говорят, эмитируют, электроны. При этом плотность электронного потока с отдельных участков фотокатода пропорциональна интенсивности инфракрасного излучения, падающего на эти участки.
Между фотокатодом и флюоресцирующим экраном приложено высокое напряжение, служащее для ускорения электронов. Двигаясь в поле этого высокого напряжения, электроны за счет поля приобретают дополнительную энергию и в таком виде падают на флюоресцирующий экран. Яркость свечения экрана в этом случае пропорциональна величине приложенного ускоряющего напряжения и плотности электронного тока при некоторых постоянных коэффициентах, характеризующих качество люминофоров.
187
Таким образом, при постоянном значении приложенного ускоряющего напряжения существует прямая зависимость между яркостью свечения каждого участка люминофора и величиной падающего на него электронного потока. Если на фотокатод было спроектировано изображение в невидимых для глаза инфракрасных лучах, то на экране оно будет оптически видимым, так как величина электронного тока с каждого участка фотокатода, в свою очередь, пропорциональна интенсивности падающего на фотокатод инфракрасного излучения.