Термин «глубокая поверхность» придумали московские физики-метрологи для обозначения точного района своих исследований. Ну что такое «поверхность», все знают: внешняя, наружная сторона предмета. А вот как это поверхность может быть глубокой? ...Ступив на старинное монастырское подворье, я остановился в нерешительности. Как будто все было правильно – и адрес верный, и табличка у входа подтвердила, что я попал именно туда, во Всесоюзный научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума. За массивной дверью открылся светлый коридор с лампами дневного света. В комнате, куда я попал. мерно гудел кондиционер, а у гигантской машины спокойно работали люди вполне современного вида. – Мы привыкли оценивать все поверхности на глаз и на ощупь: «Вот эта шероховатая, эта гладкая, а та и вообще блестит, словно зеркало...» – улыбнулся руководитель центра лауреат Государственной премии СССР, профессор Николай Георгиевич Рамбиди. – Науку и технику такие, с позволения сказать, «градации» не устраивают. Специалистам необходимо точно знать, насколько та или иная поверхность чиста. Для этого в промышленности существует 14 классов чистоты или шероховатости поверхности, каждый из которых строго ограничивает высоту неровностей в миллиметрах и микронах.

Однако сейчас и этого оказывается мало. Например, при изучении таких физических явлений, как трение, износ, прочность деталей, необходимо видеть, как возникают микротрещины. Именно они зачастую оказываются первопричиной всех бед. Многие процессы радиоэлектроники, электротехники, сверхчистой химической технологии также требуют доскональных знаний «внешней стороны предметов». Добычей таких знаний и занялись ученые-метрологи, чьей областью исследований стали поверхностные слои толщиной от микрометров до нескольких ангстрем. Вот она, глубокая поверхность, – не только по самым «верхам», но и чуть-чуть глубже.

И дается это самое «чуть-чуть» столь же трудно, как проходка сверхглубокой скважины. Впрочем, такое сравнение не совсем правомерно: в каждом деле свои трудности. Но попробуйте-ка придумать, каким инструментом можно проникнуть на площадке не более квадратного миллиметра вглубь на считанные микроны... Сверлом, иглой из сверхтвердого сплава, алмазным резцом?.. Ионным лучом!

Ведущий инженер Михаил Булеев показывает мне аналитическую машину – ту самую «подкову», о которой уже говорилось вначале. По внешнему виду она еще похожа на пульт управления какой-нибудь грандиозной установкой, скажем, ядерным реактором. Вот панели с многочисленными кнопками и индикаторами, вот телевизионный экран, вот печатающее устройство ЭВМ, выдающее уже обработанную информацию...

Но рядом с пультом расположилось нечто, напоминающее, пожалуй, металлического ежа. Шар размером побольше баскетбольного мяча весь усеян отростками труб и шлангов.

– В этот «мяч», а точнее в рабочую камеру аналитической установки, мы и помещаем исследуемые образцы, – поясняет Михаил.

Затем включаются вакуумные насосы, устройства для сильного разогрева или, напротив, глубокого охлаждения исследуемого образца. И через 10 – 12 часов в камере будет создан глубокий, прямо-таки космический вакуум. Он необходим потому, что иначе (при нормальном давлении) к чистой поверхности не пробиться; она вмиг покрывается слоем молекул и атомов различных газов, воды, масел – всего того, что в избытке содержит окружающая нас атмосфера. Лишь надежно оградив поверхность от незваных гостей-прилипал, физики могут приступить к исследованиям. В ход идут электронный микроскоп, ионные пушки, лазерный луч...

Ионным лучом, как своеобразным сверлом, и «выгрызают» мельчайшую, от 5 до 50 ангстрем глубиной, лунку в поверхности образца. Говоря другими словами, в распоряжении исследователей появился инструмент, позволяющий снимать с образцов отдельные слои атомов, точно анализируя структуру и состав каждого слоя.

Понятно, что управлять столь сложными процессами вручную так же сложно, как слону работать продавцом в посудной лавке. На помощь исследователям приходит ЭВМ. Вычислительная же машина ведет и распечатку получаемых результатов, выдавая их в виде готовых таблиц, диаграмм, графиков.

В соседней лаборатории вместо одной установки я увидел сразу несколько. Правда, размерами они были поменьше, а вот работу, как выяснилось, выполняли ничуть не менее уникальную.

Человек в белом халате щелкнул тумблером, и полутьму комнаты прорезала алая молния лазера.

– В некоторых случаях бывает необходимо анализировать не только саму поверхность, но и те пары, которые образуются при атомной, ионной или лазерной бомбардировке исследуемого образца, – пояснил мне руководитель одного из секторов центра Расим Мухтаров. – И снова нам на помощь приходит квантовый оптический генератор. Лазерный перестраиваемый спектрометр может обнаруживать и измерять ничтожные концентрации газов – вплоть до 0,0000000000000001 грамма на кубический сантиметр объема!

Это число Расим написал в моем блокноте, потому что его трудно и представить и произнести.

При помощи такой аппаратуры и удалось получить ответы на многие вопросы. К примеру, электронный сканирующий микроскоп дал возможность зафиксировать все подробности зарождения микротрещин. А исследования глубокой поверхности двух образцов, казалось бы, одинаковых сталей помогли разгадать загадку морозоустойчивости одной из них.

Метрологи продолжают работу. В их лабораториях рождаются все новые приборы, которые помогут досконально разобраться в сложной внешности окружающих нас предметов.

...Я вышел из бывшего монастыря. Большой город вокруг жил стремительной жизнью второй половины двадцатого столетия: по набережной бежали разноцветные «Жигули», «Волги», «Москвичи», катили степенные грузовики. Прошмыгнула на мост шустрая электричка. И, глядя на застывшую поверхность Москвы-реки, вспоминая об увиденном, я подумал: «Внешность все-таки обманчива. Истинная природа вещей и явлений открывается лишь тогда, когда смотришь хотя бы чуть-чуть глубже...»

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.