Эти составляющие и образовывали результирующий сигнал (рис. 4.10) — падение напряжения на резисторе, которое регистрировалось осциллографом.
Скорости дрейфа ионов в смесях гелия-3 и аргона были пропорциональны приведенным напряженностям. Подтверждалось и «открытие» Затычкина: длительности дрейфовых токов соответствовали ионам компоненты смеси с наинизшим потенциалом ионизации.
Из осциллограмм также следовало, что в исследованных смесях газов не дрейфуют свободные электроны! Об этом свидетельствовала длительность «треугольного» импульса в начале осциллограммы дрейфового тока: он был типично «ионным», индуцируемый более быстрыми электронами должен был быть «короче» на два порядка!
Объяснение виделось только одно: свободные электроны исчезли из-за наличия примесей электроотрицательных газов. Конфигурация электронных оболочек некоторых молекул такова, что присоединение электрона энергетически выгодно: он «прилипает» к такой молекуле, образуя отрицательный ион. Энергия связи электрона в отрицательном ионе — десятые доли электрон вольта и при нормальных условиях (когда тот же воздух не нагрет мощной ударной волной, не ионизуется интенсивным излучением, когда отсутствует сильное электрическое поле) именно они являются основными носителями отрицательных зарядов. Газы, способные образовывать отрицательные ионы — кислород, углекислый газ и пары воды — в основном составляют и «загрязняющие» примеси в технических газах, применяемых для наполнения счетчиков.
Поскольку плотность газов в трубке была высока, уже на небольших расстояниях от весьма узкой области коронирования происходило достаточное число столкновений электронов с молекулами загрязняющих примесей, чтобы основными носителями отрицательного заряда стали ионы. Из этого следовало два важных вывода:
— дрейф электронов не оказывает существенного влияния на кинетику носителей заряда также и в счетчике;
— исследовать кинетику электронов можно либо на несколько порядков снизив плотность исследуемых газов (уменьшив тем самым число столкновений в процессе дрейфа, а значит, и вероятность захвата электрона), либо — получив для измерений сверхчистые газы, в которых концентрация примесей была бы снижена на столько же порядков.
Пока же примесей было столько, что в гелии-3 (рис. 4.1 L) даже положительные ионы были чужеродными (их подвижность обычно выше), но представления о производстве, приобретенные за годы работы, не способствовали развитию иллюзий о том, что результаты дрейфовых измерений станут причиной кардинального улучшения очистки технических газов. Что же касается исследований в существенно менее плотных газах, то тут перспективы были кошмарными: расчетные времена дрейфа ионов становились сравнимыми с длительностью переходных процессов в уже разработанной схеме, что делало невозможными сколь-нибудь точные измерения. Для исследования же кинетики куда более быстрых электронов тем более надо было создавать совершенно новую схему, но было непонятно, к чему подобные мучения, если при разработке счетчиков эти данные все равно не пригодятся. Довольно легко было убедить Тугого, что из темы диссертации и плана работ исследования кинетики электронов надо изъять, но был в составе совета человек, от которого можно было ожидать по этому поводу бурной истерики. На очередное заседание ученого совета представили скорректированную тему диссертации, научным руководителем которой было предложено оставить лишь Тугого.
Истерика действительно бабахнула многотонной бомбой, но, к счастью, не тогда, когда это представлялось наиболее опасным.
После рассказа о схеме и конструкции дрейфовой трубки, я показал осциллограммы токов через искровые разрядники и уже собирался ступить на очень опасную зыбь — продемонстрировать и прокомментировать первые осциллограммы дрейфовых токов, как вдруг раздался громкий фальцет Затычкина: «А почему в вашей дрейфовой трубке — медные уплотнительные прокладки? Когда вы будете исследовать галогены, они прореагируют с медью и в пространстве дрейфа у вас будет неизвестно, что! Такая трубка нам не нужна!» Сдержаться не удалось: «Какие галогены — в нейтронных счетчиках!?». Уважаемый доктор наук А. Дмитриев, желая понизить накал страстей, спокойно спросил: «А что, разве для наполнения нейтронных счетчиков применяют галогены?» Затычкин продолжал упорствовать: «Галогены применяются в других изделиях и диссертант обязан учитывать производственные интересы!» Тот же Дмитриев опять попытался успокоить: «Но, может, не стоит в самом начале работы пытаться делать сразу все? В конце концов, трубку можно потом собрать заново и на тефлоновых прокладках…» Дело было, конечно, не в прокладках. Реакционно-активные галогены «съели» бы серебро в паяных соединениях, диффундировали бы в пористые керамические изоляторы. Для них надо было создать дрейфовую трубку другой конструкции. Но изложить эти соображения не удалось, потому что Затычкина было уже не остановить: «Я был инициатором этой работы, но вижу, что мое мнение ни в грош не ставится. В таком случае я не желаю быть научным руководителем и нести какую-либо ответственность!» По-наполеоновски скрестив руки на груди, он стал к происходящему демонстративно безразличен. На фоне скандала изъятие нескольких слов из формулировки темы диссертации никто не заметил, а один научный руководитель (Тугой) смотрелся и вовсе естественно. Отчет, план и остальные документы были утверждены советом. Потом, чувствуя себя счастливцем, я подошел к стенографистке и проследил, чтобы она внесла в протокол слова Затычкина об отказе руководить диссертацией.
Начался монотонный процесс измерений. Дрейфовую трубку наполняли в отделе смесями очень дорогого гелия-3 до максимального давления, я нес ее в подвал, где проводил измерения сначала при максимальном давлении, а потом постепенно стравливал газ и опять проводил измерения. Вести себя при этом надо было, привлекая как можно меньше внимания: среди людей работавших в подвале были и закончившие аспирантуру, но не защитившиеся, они часто посмеивались над «бессмысленным» рвением, но, заподозрив, что что-то получается, могли и навредить. Не раз уже приходилось убеждаться, что зависть — сильное чувство, управляющее поступками многих людей. В подвал часто заглядывал и бывший однокашник, любивший радовать окружающих разнообразными анекдотами и всегда пребывавший в отличном настроении.
4.3. Нейтроны, подводные лодки и внезапно появившиеся электроны
Рутинность измерений была прервана очередной кампанией. Одна из организаций Средмаша создавала комплекс аппаратуры обнаружения подводных лодок на небольших глубинах (вероятно — в режиме предстартовой подготовки ракет). Было задумано засечь нейтронный «след» лодочного реактора, для чего требовались чрезвычайно чувствительные счетчики. Требования эти превышали разумные и руководство НИИ ВТ скептически относилось к перспективам работы, выдвигая в обоснование своей позиции множество технологических причин, и среди прочих — недостаточную чистоту газов-наполнителей. Результатом этой борьбы было то, что в лабораторию была доставлена «для пробы» партия гелия-3 совсем уж умопомрачительной стоимости, прошедшего «специальную» очистку. Тугой загорелся идеей провести дрейфовые измерения в этом газе, он говорил, что потом, при защите диссертации можно будет упомянуть о
