Когда я работал в ФИАНе

  "Физический институт имени П.Н. Лебедева Российской академии наук является крупнейшим и старейшим научно-исследовательским центром России. Как современный полифизический институт ФИАН был основан выдающимся физиком-оптиком и организатором науки академиком С.И.Вавиловым в 1934 году." - читаем мы на сайте ФИАНа.   Вход в ФИАН - со стороны Ленинского проспекта, а вход в ИОФАН - с противоположной стороны. Территория общая, своей принадлежностью отличаются только корпуса.

  Вход со стороны Ленинского проспекта сохранил вид приличной архитектуры – за красивой огородкой имеется садик, и за ним – дом с колоннами. По легендам, в этот садик однажды забралась корова, и паслась там, пока, к удивлению вахтёров, один из сотрудников не вывел её через проходную – домик слева от красивого углублённого въезда с таким же домиком напротив. Прекрасные были времена.

  Итак (продолжаю свои воспоминания - http://proza.ru/2022/08/06/1151 ) , осенью 1972-го года освободилась ставка в ФИАНЕ, и я, имея предварительное знакомство, перешёл на сугубо научную работу.
  Не помню, кем я был, научным сотрудником или инженером, но при переходе в зарплате не потерял. Весьма любопытна градация должностей в современном ФИАНе. Так, например, в отделе Оптики низкотемпературной плазмы числятся –
  Высококвалифицированный научный сотрудник
  Высококвалифицированный младший научный сотрудник
  Высококвалифицированный старший научный сотрудник
  Высококвалифицированный ведущий научный сотрудник
  Главный научный сотрудник
  Высококвалифицированный главный научный сотрудник
  Ведущий инженер-конструктор             - всего 17 человек.

  В моё время градаций было поменьше, и сотрудников было поменьше, но зато у нас был свой собственный академик. Николай Николаевич Соболев. Он носил массивные очки с толстыми стёклами и был очень строг. Каждую неделю он проводил научные семинары, на которых выступали и сотрудники отдела, и лица, приглашённые со стороны. Будучи студентом МГУ, я тоже как-то рассказывал на таком семинаре о результатах своей дипломной работы.
  Свой академик был большим плюсом – для публикации материала в научном журнале было достаточно только его подписи. Это не значит, что сделать диссертацию было просто, нет, к науке в то время подходили весьма серьёзно.

  Игорь Чистый был моим научным руководителем, а я мог показать свои экспериментаторские способности.
  Собственно работа и представляла собой ряд серьёзно поставленных экспериментов с использованием современного на тот момент оборудования. Был у нас и стеклодув-кудесник, работавший как с кварцем, так и со стеклом. Такие мастера всегда высоко ценятся. Трубки СО2 лазеров, которые вы видите на иллюстрации, это как раз работа такого мастера.

  Одна из групп экспериментировала с аргоновым лазером, увеличивая его мощность и долговечность. Например, был создан лазер, в котором дуговой разряд был заключён не в кварцевый капилляр, а в набор из керамически-алюминиевых секций.
  Группа Игоря Чистого, то есть, именно он и я, занималась рассеянием излучения на тепловых фононах. Что это такое? Ну, представьте себе, что мощный луч лазера проходит через совершенно прозрачный для него материал, например, через кристалл синтетического граната. Луч настолько яркий, что пыль в воздухе, а особенно на входной и выходной поверхностях кристалла, так и сияет. Примерно так, как вы видите это на иллюстрации, где луч зелёный луч лазера проходит через стекло.
  Между тем как внутри кристалла луч не виден. Почти.
  На самом деле его тоже можно разглядеть. Дело в том, что внутри даже самого совершенного кристалла имеются неоднородности, а даже если бы их и не было, то имеется рассеяние Мандельштама – Бриллюэна (МБР) – рассеяние на продольных и поперечных компонентах звуковых волн. Волны эти не то, чтобы всегда присутствуют в кристалле, но возникают, когда через него идёт свет, и свет с этими волнами взаимодействует.
  Но то, что мы с Игорем Чистым пытались разглядеть (и разглядели), было ещё на порядок слабее. Это было рассеяние на тепловых фононах, связанных с тепловым потоком. И частоты, получающиеся в результате такого рассеяния отличались от МБР частот. Так по крайней мере Игорь мне это тогда объяснял.

  И всё это настолько близко друг к другу, что надо было использовать одночастотный лазер, то есть лазер, генерирующий на одной продольной моде.
  Чтобы достичь этого, внутрь резонатора лазера обычно вставляется пластина с параллельными поверхностями, на эти поверхности нанесено отражающее покрытие, а пластина соответствующим образом наклоняется.
  А чтобы этот сверхслабый свет разглядеть, мы используем малошумящий фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) и сильно охлаждаем его с помощью воздуха, прокачиваемого через сосуд Дьюара с жидким азотом. Температуру ФЭУ мы разумеется, тоже измеряем, и следим за ней.
  Чтобы не засвечивать ФЭУ рассеянным светом, применяем всякие ухищрения – ставим фокусирующую линзу и отрезаем диафрагмами места рассеяния света, на противоположную грань кристалла наклеиваем на иммерсии чернённый светопоглощающий рожок и накрываем всё это черными покрывалами, знаете, такими, какие используют фотографы.

  Самое главное забыл сказать – в фокусирующую систему между кристаллом и ФЭУ вставляем интерферометры Фабри-Перо. И не один, а сразу два.
  Первый интерферометр напрочь отрезает длину излучения лазера, а второй интерферометр вырезает из спектра нужную длину излучения. Этот второй интерферометр был сканирующим – расстояние между его пластинами менялось, и таким способом мы могли просматривать исследуемую часть спектра с очень большим разрешением.
   
  Излучение было настолько слабым, что мы использовали метод счёта фотонов. И это была отдельная песня. У нас имелся целый набор маленьких блочков, из которых мы, как из детского конструктора, строили разные схемы для преобразования импульсов. Ну, импульсную технику я хорошо знал, военной специальностью на физфаке была радиолокация и система ПВО, поэтому и импульсы, идущие от ФЭУ, я обрабатывал с полным знанием дела.
  Фиксировалось всё это на специальный прибор, иностранного происхождения и с большим экраном. Спектр в виде пиков импульсов появлялся на экране, интерферометр сканировал, фотоны подсчитывались и накапливались, и пики постепенно росли. Результат можно было запомнить, распечатать, вывести на самописец, или сфотографировать.
  Да, самое главное, от тепловых колебаний и незаметных сотрясений интерферометры разъюстировались, пики расширялись, и тогда оптическую систему приходилось вновь настраивать.

  Чтобы не расходовать ресурс аргонового лазера, первоначальная юстировка и отработка всех действий проводилось по гелий-неоновому лазеру.
  При ответственных измерениях, чтобы исключить влияние механических вибраций, вся эта система на огромной металлической плите чуть-чуть приподнималась над основанием на надувном резиновом баллоне. Естественно, что после такого подъёма, зеркала, направляющие луч лазера в систему, юстировались с тем, чтобы луч шёл по прежнему пути.

  А Вы думаете, чем это я там занимался в течении целого года?
  Работы было много, надо было не только придумать, как расставить всякие зеркала и приборы на плите с тем, чтобы можно было бы в случае желания, например, направить рассеянный свет не в интерферометры, а в зрительную трубу, которая стояла тут же и позволяла наблюдать и кристалл, и идущий сквозь него луч в увеличенном виде и оценить на глаз, много ли в кристалле неоднородностей, но и чинить эти самые приборы, которые не всегда работали.

  Были, например у нас три сканирующих интерферометра – два отечественного производства и один французский. Отечественные интерферометры работали так – между зеркалами имелись три столбика, набранных из десятка кусочков пьезокерамики каждый.  Напряжение, подаваемое на столбики, заставляло их удлиняться или сокращаться. И зеркала, прижатые к столбикам пружиной, тоже расходились или сходились, и наклонялись друг относительно друга. Движение эти – микроскопические, но именно такие движения и нужны, когда работаешь с интерферометром Фабри-Перро.

  Французский интерферометр имел единую пьезокерамическую вкладку с тремя широкими разрезами, так, что тоже получались как бы три отдельных столбика, и этот интерферометр не работал. Почему? Никто не знает. Но инструкцию на французском языке мне тоже пришлось изучать.
  И, представьте, я его починил!
  Неисправность нашёл с помощью советского стрелочного тестера – в конце проволочной спирали, внутри цилиндра по которому ездил ползунок, оборвался контакт. Ничего не спаивал. Поступил очень нежно – попросил у жены токопроводящий клей, которым она пользовалась на работе (а она, тоже физик, работала на кафедре электроники МГУ), и заклеил им место обрыва.

  Когда я через год уже уволился и перешёл на своё, оказавшимся последним место работы, то меня попросили прийти в выходной день, чтобы оказать помощь в «эксперименте века».
  На этот раз нижняя часть кристалла охлаждалась с помощью жидкого азота, а верхняя его часть нагревалась электронагревателем. Светил на кристалл американский лазер.

  Про американский аргоновый лазер стоит рассказать отдельно. Американец со своим лазером приехал в СССР на какую-то выставку, она же – международная конференция с демонстрацией приборов. Ну и, естественно, попал в ФИАН.
  Кстати скажу, что именно от него я научился правильно протирать зеркала.
  Приготовляете две ватки. Не из синтетической ваты, а из натуральной хлопковой. Если видите на ватках какие-то клочки или неоднородности, то выдёргиваете их. Чуть смачиваете одну ватку спиртом, или специальной жидкостью, она у американца была в маленькой пластиковой бутылочке, и слегка обмачиваете поверхность зеркала. Тут же, пока не высохло, хватаете другую ватку и, довольно быстро и чуть нажимая, трёте зеркало и слышите – писк-писк-писк. Как только писк окончится, убираете ватку – по поверхности в сторону.
 
    Ну так вот, наши эксперименты были как бы «секретными», и американец о них не должен был знать во всех подробностях. Поэтому американский лазер установили в соседней комнате, а стене под потолком проделали дырку и с помощью зеркал направили луч лазера туда. Американец при сём присутствовал, пил кофе и, задрав голову, дивился на секретную русскую дырку. Далее ему знать было не дано.
   Эксперимент века не удался. Ожидаемой разницы в величинах стоксовой и антистоксовой компонент обнаружено не было. Негативным фактором оказалось ещё и то, что луч лазера, направленный по другому пути, создал дополнительные сложности в юстировке системы, которые я в полной мере преодолеть не смог. Но, возможно, что и теория была на том момент не очень верна. Читаю современную литературу – похожие эксперименты проводились, и теория достаточно развита, и экспериментальные кружочки ложатся на теоретические кривые почти впритык.
   Но в то время, о котором я пишу, опыты с рассеянием лазерного излучения в разных средах ещё только начинались.

   Ушёл я из ФИАНа по чисто житейской причине. В 1974-м году умер мой отец, и мне захотелось быть погружённым в более практическую и более коллективную работу. Обстановка в ФИАНе была несколько, как бы это точнее выразиться, кулуарная. А мне хотелось побыть на людях.

_________
20.08.2022