О работе лаборатории люминесценции в годы войны

  Велик вклад сотрудников Лаборатории люминесценции – Всеволода Васильевича Антонова-Романовского, Вадима Леонидовича Левшина, Зинаиды Алексеевны Трапезниковой и Зинаиды Лазаревны Моргенштерн в оборонную промышленность во время Великой Отечественной войны в области инфракрасной техники.

  Сразу же по эвакуации в 1941 году в Казань группа приступила к работе по обнаружению инфракрасных лучей с помощью фосфоров.

  У нас уже был некоторый задел – фотографирование в инфракрасных лучах с помощью цинксульфидных фосфоров, активированных медью, т.е. с ZnS-Cu. Слой порошкообразного ZnS-Cu предварительно возбуждался ультрафиолетом и он начинал светиться. Затем на пластинку проектировалось изображение какого-нибудь предмета, освещаемого инфракрасным светом.

  В местах падения этого света происходило быстрое высвечивание и они темнели, вырисовывая негативное изображение предмета. Однако для целей ночного обнаружения ИК лучей ZnS-Cu оказался малопригодным из-за быстрого его самовысвечивания. Но нам повезло. Сергей Иванович Вавилов, будучи уполномоченным Министерства обороны, посетил как-то раз под Казанью склад трофейного имущества. Тот, кто им ведал (огромное ему спасибо) преподнес Сергею Ивановичу какую-то деталь, снятую с задней части немецкого танка, которую потом он передал нам. Она имела вид круглого экрана, покрытого прозрачным стеклом зеленоватого цвета. Выяснилось, что экран под действием ИК лучей давал яркую красноватую вспышку. Стало ясно, что это стоп-сигнал едущего в темноте танка, чтобы сзади идущий не наехал или отстал. Химический анализ вещества, покрытого зеленоватым стеклом, показал, что это щелочноземельный сульфид с примесью разных металлов. Анализ спектра вспышки показал, что он состоит из линий Sm+++ и широкой полосы Еu++. Я вспомнил, что с такого рода фосфорами в Германии имел дело С.И. Вавилов, заведующий Лабораторией люминесценции. Deutchbein. Стало очевидным, что, если примеси металлов можно рассматривать как случайные, то редкоземельные нет. Изготовленные нами на основе этих данных фосфоры – это то, что нам было нужно. Они хорошо возбуждались даже видимым светом, в темноте не светились и давали ярко-красноватую вспышку.

Нашими результатами заинтересовался академик Абрам Федорович Иоффе, который вместе со своим Физико-техническим институтом тоже был эвакуирован в Казань. Он захотел, чтобы в нашу работу включился его сотрудник Борис Васильевич Курчатов – брат Игоря Васильевича.

Приняв Курчатова, мы некоторое время работали вместе, но потом неожиданно Иоффе его отозвал, чтобы Курчатов мог продолжать работать по нашей тематике, но без контакта с нами. Создалась неприятная ситуация. Надо отдать должное Курчатову, он заменил Еu на Се, в результате вспышка вместо красноватой стала зеленой, где чувствительность глаза в 2-3 раза больше. На ближайшем заседании физико-математического отделения встал вопрос: кому – Курчатову или нам – отдать предпочтение в смысле продолжения работы. Ясно было, что при прочих равных условиях Се предпочтителен.

Тогда я пошел на хитрость. Никому не говоря, заменил плоский экран на экран с конусными углублениями, в результате чего поглощаемость ИК света увеличивалась в несколько раз из-за многократного его рассеивания внутри конуса. Вскоре перед научным синклитом были выставлены конкурирующие экраны.

  «Наш» так вспыхнул, что было решено – работу должны продолжать мы. Никто «жульничества» не заметил. Яркость вспышки превзошла все мои ожидания. Я понял в чем дело: свет вспышки, выходя из конуса, в среднем претерпевает несколько рассеяний на стенках конуса. Это сужает пучок выходящего света. При сужении в 2 раза яркость направленного пучка возрастает в 4 раза, при сужении в 3 раза – в 9 раз. Эффект этот известен – он, например, имеет место при рассеянии солнечного света неровной лунной поверхности.

  Мы поставили перед собой цель – использовать вспышечные фосфоры для обнаружения и наблюдения источников ИК света с помощью биноклей Б-8 (полевые) и Б-12 (морские). Для этого их пришлось слегка реконструировать, чтобы ввести в них деталь в виде люминофорных экранов. Экраны должны иметь два фиксированных положения – в «рабочем» в фокальной плоскости и в положении «под зарядку» путем поворота. Внешне эти бинокли ничем не отличаются от обычных и получили наименование инфракрасных (БИ-8 и БИ-12).

Поскольку наблюдение производится «напросвет», т.е. ИК лучи попадают на экран, а вспышка наблюдается с обратной стороны, экраны должны быть полупрозрачными, т.е. тонкими и плоскими. Так и было сделано. Конечно Еu был заменен «Курчатовским» Се. Справедливости ради скажу, что в одной научной статье я упомянул, что Се был предложен Курчатовым. Было сделано одно усовершенствование. Моргенштерн показала, что при длительном возбуждении светом длины волны, независимо от его интенсивности, запасается какая-то предельная светосумма n?.

Если исходная светосумма n была больше n?, то она снижалась до n?. Такое высвечивающее действие возбуждающего света (ВДВС) было обнаружено несколько ранее на цинксиликатном фосфоре и другим способом. С учетом ВДВС был подобран светофильтр, позволивший увеличить в 2 раза запасаемую экраном в положении «под зарядку» светосумму. Соответственно начальная яркость вспышки возросла в 4 раза. Так как щелочноземельная основа фосфоров была невлагостойкой, то по предложению заведующего Оптической лабораторией Людвига Людвиговича Бенгуэреля экраны ставили в оправы из легкоплавкого стекла.

Испытания биноклей прошли успешно (наблюдение ИК целей и стрельба по ним). Конкурентами были ЭОП'ы, но тогда у нас они были очень несовершенными. Военные, с которыми проводились испытания, были курильщиками и им очень нравилось, что тлеющую папиросу можно было обнаружить с большого расстояния.  Принятию на вооружение БИ-8 и БИ-12 способствовало именно то, что они могли быть использованы как Б-8 и Б-12, и внешне от них не отличались.

  В начале 1943 года ФИАН вернулся в Москву, несмотря на некоторые факторы, которые препятствовали этому. Сергей Иванович говорил, что ему при этом пришлось «козырять» и нашей инфракрасной тематикой. Член-корреспондент Академии наук Петр Петрович Феофилов сообщил мне, что его знакомый физик с помощью БИ-12 помогал выводить караваны судов из северного порта. Это радовало. В 1953 году наша работа была удостоена Государственной премии второй степени.

Кроме описанных выше работ, выполненных сотрудниками Лаборатории люминесценции ФИАН во время войны, необходимо отметить еще одну крайне важную работу по налаживанию производства в Казани люминесцирующих светосоставов постоянного действия, выполненную под руководством и при непосредственном участии сотрудника лаборатории Самуила Ароновича Фридмана. Светосоставы постоянного действия – это специальные люминесцирующие вещества, в которые введено небольшое количество радиоактивного препарата, благодаря чему эти светосоставы светятся в темноте. Они в виде красок используются для нанесения шкал, циферблатов различных приборов, в том числе авиационных, не требуя освещения кабины пилота, что крайне важно в условиях светомаскировки. Еще до начала войны С.А. Фридман, являясь сотрудником Лаборатории люминесценции, одновременно работал в ГИРЕДМЕТЕ (Государственном институте редких металлов), где под его руководством изготовлялись светосоставы постоянного действия и широко использовались в авиационной промышленности и в Военно-морском флоте. В Союзе они нигде больше не изготовлялись.

В результате эвакуации производство светосоставов прекратилось. Поэтому выпускаемые авиационной промышленностью самолеты были лишены циферблатных приборов, видимых в темноте. Ситуация создалась катастрофическая. С.А. Фридману было приказано в кратчайший срок – три месяца – наладить в Казани производство этих светосоставов. Ситуация усугублялась еще и тем, что те сотрудники, которые работали с С.А. Фридманом в Москве в ГИРЕДМЕТЕ, в Казань не попали. Фридману дали помещение – заводское здание без окон и дверей на окраине Казани. Однако ему удалось, несмотря на такие ужасные условия, наладить производство светосоставов и при этом всего за один месяц, вместо трех «положенных» – в январе 1942 года. Его помощниками были в основном жены офицеров.

  Так как добираться на работу от места жительства было очень трудно из-за перегруженности городского транспорта, то С. А. Фридман дневал и ночевал на заводе. Приезжали уполномоченные авиационных заводов и дожидались (иногда на это уходило 1 – 2 дня) изготовления нужного количества светосоставов, и сразу же возвращались на свои авиационные заводы, а полностью укомплектованные самолеты тут же отправлялись на фронт.

За выполнение правительственного задания в следующем, 1943 году, С.А. Фридману была присуждена Сталинская премия. Однако это не помешало потом, в конце сороковых годов, объявить Фридмана врагом народа. Он пробыл в заключении семь лет, был реабилитирован и снова стал работать в ФИАНе.

Сергей Иванович Вавилов говорил, что чтобы преодолеть чинимые кем-то препятствия для возвращения ФИАНа в Москву, он «козырял» работой в области инфракрасной техники, но он с гораздо большим основанием мог «козырять» и светосоставами постоянного действия.

14 апреля 1995 г. (В. В. Антонов-Романовский, консультант Лаборатории люминесценции ФИАН)