Павел Власов - Беседы о рентгеновских лучах (второе издание)

По такой дифракционной картине, сделав необходимые измерения, специалисты рассчитывают параметры кристаллов. Но эта работа уже проделана для очень многих земных веществ. И теперь, используя ее результаты, мы можем судить о составе любого незнакомого геологического образца, даже лунного или марсианского грунта (достаточно сравнить его рентгеновскую «визитную карточку» с уже известными).

Характеристика столь всепроникающего, поистине «всевидящего глаза» будет неполной, если не упомянуть еще одну доступную ему сферу исследований. Речь идет о получении спектров испускания и поглощения рентгеновской радиации. По ним изучают природу химической связи, находят заряды ионов в твердых телах и отдельных молекулах, проводят количественный и качественный анализ веществ, осуществляют быстрый неразрушающий контроль состава материалов на горно-обогатительных фабриках, металлургических и цементных заводах.

— Наконец-то о заводах, а то все лаборатории да лаборатории!

— Стоит ли противопоставлять те и другие? Производство немыслимо без науки, которая стала непосредственной производительной силой. Это несложно проиллюстрировать и ролью рентгеновских лучей.

— Хорошо, а что еще они делают в народном хозяйстве?

— Многое. Не только определяют состав веществ, но и помогают их изготовлять, стимулируя химические реакции. Отбраковывают недоброкачественные изделия, вскрывая в них внутренние изъяны. Выявляют инородные предметы, попавшие в пищевые продукты. И так далее — всего не перечтешь.

Когда танкер «Пайн Ридж» отправился в очередной рейс, моряки не могли быть уверены, что вернутся домой целыми-невредимыми. Они знали: их «посудина», построенная еще в 1943 году, отслужила свое. Тем не менее она проплавала до 1960 года, до того злополучного декабрьского дня, когда потерпела бедствие в Атлантическом океане, переломилась надвое.

Она проплавала 17 лет, хотя на своем веку побывала в таких переделках, особенно в военное время, которые, казалось, должны были неминуемо закончиться кораблекрушением. Она проплавала 17 лет, а вот ее сверстник «Скенектади» не продержался на плаву и 17 часов.

О нет, его погубили не штормовые волны, не торпеда незаметно подкравшейся вражеской субмарины, не ледяная гора, внезапно подвернувшаяся в ночи…

Он погиб нежданно-негаданно, стоя неподвижно в «тихой заводи», у причальной стенки, в безветренную погоду. Танкер той же серии, построенный на американской же верфи, спущенный на воду всего лишь несколькими месяцами раньше «Пайн Риджа», сияющий свежей краской, без единой царапины, он вдруг переломился надвое, не успев даже выйти на ходовые испытания, которых ждал в полной готовности.

Трагическая случайность? Нет, гибель танкеров — и «Пайн Риджа», и «Скенектади» — не случайность. Но если в первом случае причина была более или менее ясной (хозяева изношенного судна не пожелали тратиться на то, чтобы укрепить корпус), то во втором случае ее пришлось доискиваться дольше.

Стремясь ускорить строительство кораблей (шла война), американские верфи ввели вместо клепки сварку.

Сократился технологический цикл. Но сварка сварке рознь. И вот у 430 с лишним цельносварных танкеров и сухогрузов (из 3 тысяч) было обнаружено свыше 570 трещин. Результат оказался плачевным: 20 судов получили перелом от борта до борта, причем два из них еще на верфи.

Увы, доныне не покончено с кораблекрушениями. Их число достигает 150–160 ежегодно. Это меньше, чем в начале XX века (около 400) или в прошлом столетии (примерно 3 тысячи), но сейчас ведь и суда стали крупнее.

Вероятность аварий должна быть сведена на нет. Это относится не только к морскому или речному транспорту, но и к наземному, воздушному, космическому, равно как и к любому сооружению, делу рук человеческих.

Проблема не из легких. Рабочий режим конструкций стал гораздо жестче, чем когда-либо раньше, идет ли речь о высотной телебашне, сверхглубинном буре, трансконтинентальном трубопроводе, атомном ледоколе или космической ракете. И тем не менее конструкции становятся надежнее (недаром кораблекрушений сейчас в 20 раз меньше, чем в XIX веке). Свои заслуги тут есть и у рентгеновской радиации. Она помогает контролировать качество самых разных материалов и изделий, позволяя увидеть недоступные глазу внутренние дефекты — трещины, раковины, непровары, включения.

Принцип ясен: просвечивание. Пустоты, чужеродные тела и прочие изъяны выдают себя на люминесцирующем экране, на обычном фотоснимке или ксерографическом отпечатке. Конечно, сколь бы совершенными ни были наши органы зрения, помощь не помешает. Электронно-оптические преобразователи делают светотеневое изображение крупнее и контрастнее. Если невооруженным глазом удается разглядеть дефекты размерами в 0,1–0,2 миллиметра, то с помощью оптических систем — вдесятеро мельче.

Разумеется, отбраковку препоручают и автоматам.

А нередко она только им и по плечу. В одном из методов интенсивность проникающей радиации на выходе измеряется по ее ионизирующему действию (например, на газ). В этом случае применяется специальный индикатор, который допустимо устанавливать на достаточно большом расстоянии от обследуемых объектов, что делает возможной проверку их качества и тогда, когда они нагреты до высоких температур.

Такова вкратце совокупность приемов и средств неразрушающего контроля, именуемая рентгенодефектоскопией . Она используется давно и повсеместно, охватывая широкий спектр материалов, от железобетона и металлокерамики до пластмасс и древесины. Но, как и всякий иной метод, имеет свои ограничения. Применительно к сварным и литым деталям из легких сплавов она эффективна при толщине до 250 миллиметров, а из стали — только до 80. На большее обычные промышленные рентгеновские установки не способны. Чтобы отодвинуть предел дальше — до 500 миллиметров, используют бетатроны (ускорители электронов), дающие гораздо более жесткое излучение.

Если же и этого недостаточно, прибегают к гаммадефектоскопам, у которых диапазон проницаемости, естественно, шире. Кстати, они и компактней, поскольку в них работают радиоизотопные источники. Значит, их легче не только транспортировать с места на место, но и располагать в самых труднодоступных закоулках конструкции (скажем, ракеты, корабля, моста, домны).

Впрочем, и у рентгеновской аппаратуры есть СРОИ преимущества. Во-первых, она абсолютно безопасна, когда выключена, и не нуждается в мощном защитном колпаке. Во-вторых, ее радиация, будучи не столь всепроникающей, как у гамма-пушки, в меньшей степени повреждает чувствительный к ней материал, да и прощупывает его «нежнее», выявляя более тонкие структурные различия, что особенно важно в производстве полупроводников или, например, полимеров.