ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ ТОКОВ ОЧЕНЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ*

Журналы по электричеству становятся все более и более интересными. Каждый день наблюдаются новые факты и встают новые проблемы, овладевающие вниманием инженеров. В последних номерах английских журналов, особенно в Electrician, было поднято несколько новых вопросов, которые привлекли к себе более чем просто обычное внимание. Выступление Профессора Крукса оживило интерес к его красивым и искусно выполненным экспериментам, эффект, наблюдавшийся на электросетях Ферранти, побудил выразить свои мнения нескольких ведущих Английских электротехников, а М-р. Свинбурн указал на некоторые интересные моменты в связи с конденсаторами и возбуждением в динамо.

Собственные знания и опыт автора побудили его отважиться на некоторые замечания по этим и другим вопросам в надежде, что эти замечания дадут какую-нибудь полезную информацию читателю или наведут его на размышления.

Среди своих многочисленных экспериментов Профессор Крукс демонстрирует ряд опытов с трубками без внутренних электродов, и из его замечаний можно сделать вывод, что полученные с этими трубками результаты довольно необычны. Если это так, то автор должен выразить свои сожаления о том, что Профессор Крукс, чья превосходная работа восхитила каждого исследователя, не воспользовался в своих экспериментах машиной переменного тока, сконструированной должным образом, — а именно, такой, которая дает, скажем, 10,000 — 20,000 перемен тока в секунду. Тогда его исследования этого сложного но пленительного предмета были бы [гораздо] полнее. Конечно, это правда, что при использовании такой машины, подключенной к индукционной катушке, отличительные особенности электродов, — что во многих экспериментах если и не необходимо, то желательно, — теряются, и в большинстве случаев оба электрода ведут себя схожим образом. Но, с другой стороны, экспериментатор получает возможность произвольно усиливать эффекты. Когда используется вращающийся переключатель или коммутатор, достижимая частота переключений постоянного тока ограничена. Когда коммутатор вращается быстрее, первичный ток-ослабевает, а если ток увеличивать, то искрение, которое нельзя полностью преодолеть конденсатором, портит прибор. Ни одного из этих ограничений нет, если применять машину переменного тока, потому что можно достичь любой желаемой частоты изменения в первичном токе. Таким путем возможно получить чрезвычайно большую электродвижущую силу во вторичной цепи при относительно небольшом первичном токе, и помимо того, можно вполне полагаться на безупречную исправность работы прибора.

Попутно автор также отметит, что любой, кто будет пытаться сконструировать такую машину в первый раз, сможет потом написать целое сказание о своих мытарствах. Само собой разумеется, он сначала начнет делать якорь с нужным количеством полярных выступов. После чего получит удовлетворение от того, что создал прибор, который вполне подойдет для аккомпанемента в опере Вагнера. Кроме того, он сможет по ходу дела овладеть добродетелью преобразования механической энергии в тепло почти что в совершенстве. Если будет обращение полярности полюсов, то он будет получать тепло от машины; если обращения не будет, нагрев будет меньше, но и выхода почти не будет. Он после этого откажется от железа в якоре, и попадет от Сциллы к Харибде. Он будет ожидать одной трудности, а сталкиваться с другой, но после нескольких попыток он сможет получить почти то, что хотел.

Среди большого числа экспериментов, которые можно провести с такой машиной, не последний интерес представляют опыты с индукционной катушкой высокого напряжения. Характер разряда полностью меняется. Дуга устанавливается на гораздо больших расстояниях, и на нее столь легко влияет самый слабый поток воздуха, что часто она извивается самым причудливым образом. Она обычно издает ритмический звук, свойственный дугам переменного тока, но любопытно, что этот звук можно слышать при числе перемен намного выше десяти тысяч в секунду, что многими считается [приблизительной] границей слышимости. Катушка во многих отношениях ведет себя как статическая машина. Острия существенно уменьшают ее разрядный промежуток, потому что электричество свободно стекает с них, а от присоединенного к одной из клемм провода исходят потоки света, как если бы он был соединен с полюсом мощной машины Теплера. Все эти явления возникают, безусловно, главным образом благодаря получаемой огромной разности потенциалов. Вследствие самоиндукции катушки и высокой частоты ток незначителен, тогда как напряжения соответствующий рост есть. Импульс тока определенной силы, начавшийся в такой катушке, продолжает течь не менее четырех десятитысячных секунды. Поскольку это время больше, чем половина периода, то получается, что противоположная электродвижущая сила начинает действовать в то время, пока ток еще течет. И как следствие этого, напряжение растет как давление в заполненной жидкостью трубе, которая быстро вибрирует относительно своей оси. Ток настолько мал, что, по мнению и невольному опыту автора, разряд даже очень большой катушки не может причинить сколько- нибудь серьезного вреда, тогда как в случае, если та же самая катушка будет работать под током меньшей частоты, то, хотя электродвижущая сила и будет гораздо меньше, разряд ее будет несомненно весьма вредоносным. Этот эффект, однако, лишь частично обусловлен высокой частотой. Опыт автора говорит о том, что чем больше частота, тем больше количество | электрической энергии, которое может пройти через тело человека без серьезного дискомфорта; откуда представляется необходимым вывод, что человеческие ткани действуют как конденсаторы.

Экспериментатор не вполне готов к поведению катушки, подсоединенной к Лейденской банке. Он, конечно, ожидает, что из-за высокой частоты емкость банки должна быть маленькой. Поэтому он берет очень маленькую банку, размером примерно с небольшой стакан для вина, но обнаруживает, что даже с такой банкой катушка практически оказывается замкнутой накоротко. Тогда он уменьшает емкость, пока не доходит приблизительно до емкости двух сфер, скажем, десяти сантиметров в диаметре и на расстоянии два — четыре сантиметра. Тогда разряд принимает форму зазубренной ленты, которая выглядит в точности как последовательность искр, наблюдаемая в быстро вращающемся зеркале; зубцы, конечно, соответствуют разрядам конденсатора. В этом случае экспериментатор может наблюдать странный эффект. Разряд начинается в ближайших [друг к другу] точках, постепенно нарастает, прерывается где-то в районе верха сфер, начинается вновь внизу и так далее. Это происходит так быстро, что несколько зазубренных лент видны одновременно. Это может озадачить на несколько минут, но объяснение достаточно просто. Разряд начинается в ближайших точках, воздух нагревается и поднимает дугу вверх, пока она не прервется, тогда! она вновь устанавливается в ближайших точках, и т. д. Поскольку ток легко проходит через конденсатор малой емкости, естественным будет то, что подсоединение только одного контакта к телу того же размера, не важно насколько хорошо изолированного, заметно уменьшает расстояние пробоя дуги.

Отдельный интерес представляют опыты с трубами Гейсслера. Откачанная трубка, не содержащая в себе каких-либо электродов, на некотором расстоянии от катушки будет светиться. Если трубка от вакуумного насоса идет рядом с катушкой, то весь насос ярко светится. Поднесенная к катушке лампа накаливания начинает светиться и ощутимо нагревается. Если контакты лампы подсоединены к одной из клемм катушки, и к колбе лампы приблизить руку, то возникает очень любопытный и весьма неприятный разряд от стекла к руке, при этом нить [лампы] может раскалиться. Этот разряд в определенной степени сходен с потоком, исходящим от пластин мощной машины Тэплера, но несравненно больше по величине. Лампа в этом случае работает как конденсатор, разреженный газ является одной обкладкой, а рука человек — другой. Когда колбу лампы берут в руку и приближают металлические контакты или приводят их в контакт с проводником, соединенным с катушкой, уголь ярко раскаляется и стекло быстро нагревается. Со 100-вольтовой лампой в 10 свечей можно без особых неудобств выдержать ток, достаточный для того, чтобы лампа ярко засветилась; но продержать ее в руке можно только несколько минут, потому что стекло разогревается за необычайно короткое время. Когда трубка загорается при приближении ее к катушке, ее можно погасить, если поместить металлическую пластину в руке между катушкой и трубкой; но если металлическую пластину закрепить на стеклянной палочке или еще как-нибудь изолировать, трубка будет продолжать светиться и тогда, когда внесут пластину, или даже может начать светиться еще ярче. Этот эффект зависит от положения пластины и трубки относительно катушки, и его легко предсказать, предположив, что имеет место проводимость между одним контактом катушки и другим. В зависимости от положения пластины она может или отводить ток от трубки, или направлять его к ней.

В другом направлении своей работы автор часто во время экспериментов заставлял лампы накаливания на 50 и 100 вольт гореть с любой [световой] силой, когда оба контакта каждой лампы подключались к толстому медному проводу длиной не более нескольких футов. Эти эксперименты представляются достаточно интересными, но не более, чем тот странный эксперимент Фарадея, воскрешенный и много раз исполненный недавними исследователями, в котором разряд заставляют бить между двумя концами согнутого медного провода. Этот эксперимент можно повторить и здесь, что представляется столь же интересным. Когда трубку Гейсслера, контакты которой соединены медным проводом, подносят к катушке, определенно никто не будет готов увидеть, что трубка начнет светиться. Достаточно любопытно, что она светится, и еще более того, что провод особенного влияния не оказывает. В первый момент можно подумать, что к этому явлению какое-то отношение имеет сопротивление провода. Но конечно же, это сразу отклоняется, потому что для этого нужна огромная частота. Этот эффект кажется загадочным только сначала; поразмыслив, становится достаточно ясно, что провод особой разницы не делает. Это можно объяснить более чем одним способом, но вероятно наилучшим образом согласуется с наблюдениями то предположение, что присутствует проводимость от контактов катушки через пространство. При этом предположении, если трубку с проводом держать в любом положении, то провод может отбирать не намного более, чем тот ток, который течет через пространство, занятое проводом и металлическими контактами трубки; через прилегающее пространство ток течет практически без возмущения. По этой причине, если трубку держать в любом положении под прямыми углами к линии, соединяющей клеммы катушки, провод вообще вряд ли оказывает какое-либо влияние, но в положении более или менее параллельном этой линии он до определенной степени влияет на яркость трубки и ее способность загораться. Исходя из того же предположения можно объяснить и многие другие явления. В частности, если концы трубки снабдить щетками достаточной величины и держать на линии, соединяющей контакты катушки, она не загорается, и тогда почти весь ток, который иначе бы тек однородно через пространство между щетками, отводится через провод. Но если трубку в достаточной степени наклонить по отношению к этой линии, она загорается несмотря на щетки. Также, если металлическую пластину закрепить на стеклянной палочке и держать под прямыми углами к линии, соединяющей клеммы, и ближе к одному из них, то трубка, расположенная более или менее параллельно этой линии, мгновенно загорится, когда один из контактов коснется пластины, и погаснет, когда [контакт] отделится от пластины. Чем больше размер пластины, до определенного предела, тем легче трубка загорается. Когда трубка располагается под прямыми углами к линии, соединяющей клеммы, а отом поворачивается, ее яркость растет, пока она не станет параллельна этой линии. Автор должен, однако, отметить, что он не поддерживает идею утечки или тока через пространство более, чем как удобное объяснение, потому что убежден, что все эти эксперименты не могли бы быть выполнены со статической машиной, дающей постоянную разность потенциалов, и что большое отношение к этим явлениям имеет эффект конденсатора.

При работе с катушкой Румкорфа с быстро меняющимися токами следует принять определенные предосторожности. Первичный ток не следует включать слишком надолго, иначе катушка может стать настолько горячей, что расплавит гуттаперча или парафин, или еще как- нибудь повредит изоляции, и это может произойти на удивление быстро, учитывая силу тока. При включенном первичном токе контакты обмотки тонкого провода можно соединять без особого риска, поскольку сопротивление настолько велико, что трудно вызвать ток через тонкую обмотку, достаточный, чтобы как-либо его повредить, и на самом деле, катушка в целом I может находиться в гораздо большей безопасности, когда контакты тонкого провода | соединены, нежели когда они изолированы; однако особенно осторожным надо быть, когда контакты подключаются к Лейденской банке, потому что где-нибудь в районе критической емкости, которая противодействует самоиндукции при существующей частоте, катушку может постигнуть судьба Св. Поликарпа. Если дорогой вакуумный насос начинает светиться, находясь вблизи катушки или касаясь провода, подключенного к одному из контактов, ток можно оставить только на несколько кратких моментов, иначе стекло потрескается из-за нагревания разреженного газа в одном из узких мест — по собственному опыту автора quod crat demonstrandum'.

Есть много других интересных моментов, которые можно наблюдать в связи с такой машиной. Эксперименты с телефоном, проводником в сильном поле или с конденсатором или дугой, свидетельствуют о том, что можно воспринимать звуки далеко за верхними пределами общепринятых пределов слышимости. Телефон издает ноты [с частотами] от двенадцати до тринадцати тысяч колебаний в секунду, далее начинает сказываться неспособность сердечника следовать столь быстрым переменам. Однако, если магнит и сердечник заменить конденсатором, а контакты подсоединить к высоковольтной вторичной обмотке трансформатора, все еще будет слышно более высокие ноты. Если ток направить вокруг тонко покрытого сердечника и аккуратно держать небольшой кусочек тонкого листа железа непосредственно вблизи сердечника, звук еще можно слышать при количестве перемен от тринадцати до четырнадцати тысяч в секунду, если ток достаточно сильный. Помимо этого, небольшая катушка, плотно втиснутая между полюсами мощного магнита, будет при вышеуказанном количестве перемен издавать звук, а дуги можно слышать и при более высокой частоте. Предел слышимости оценивается разными способами. В работах Сэра Томпсона где- то указывается, что предел — это десять тысяч в секунду или около того. Другие, но менее надежные, источники определяют его как двадцать четыре тысячи в секунду. Описанные выше эксперименты убедили автора, что звуки с несравненно более высоким числом вибраций в секунду можно было бы воспринять, если бы их можно было произвести с достаточной мощностью. Нет никакой причины, по которой это не должно было бы быть так. Уплотнения и разрежения воздуха обязательно вызовут соответствующую вибрацию диафрагмы, и это вызовет определенное ощущение, какова бы ни была — конечно, в определенных пределах, — скорость передачи сигнала к нервным центрам, хотя вполне вероятно, что ухо по бедности опыта не будет способно различить такие звуки. С глазом дело обстоит по-другому; если чувство зрения, как многие считают, основано на некотором эффекте резонанса, никакое количественное увеличение интенсивности эфирной вибрации не сможет расширить наши границы видимости в любую из сторон спектра.

') Что и требовалось доказать (лат. — пп.) — Думаю, нужно отметить, что хотя индукционная катушка может дать довольно хороший результат при работе со столь быстро переключающимися переменными токами, тем не менее ее конструкция, почти безотносительно к железному сердечнику, делает ее весьма непригодной для столь высоких частот, и для получения лучших результатов конструкцию следует сильно модифицировать. (прим. авт.)

Границы слышимости дуги зависят от ее размера. Чем больше поверхность, подверженная эффекту нагрева в дуге, тем выше граница слышимости. Наиболее высокие звуки издаются высоковольтными разрядами индукционной катушки, в которых дуга, скажем так, является всей поверхностью. Если R — сопротивление дуги, а С — ток, и если линейные размеры увеличить в n раз, то сопротивление станет R/n, и при той же плотности тока ток будет n2 С; поэтому нагревательный эффект вырастет в n3 раз, а поверхность только в n2. По этой причине очень большие дуги не будут испускать никакого ритмического звука даже при очень низкой частоте. При этом надо заметить, что испускаемый звук в некоторой степени зависит от состава угля. Если уголь содержит очень тугоплавкий материал, при нагревании это поддерживает температуру дуги однородной и звук уменьшается; по этой причине представляется, что для переменной дуги нужны именно такие угли.

При токах таких высоких частот можно получить бесшумные дуги, но настройка лампы становится крайне сложной из-за чрезвычайно слабых притяжений или отталкиваний между проводниками, переносящими эти токи.

Интересной особенностью дуги, полученной таким быстро переменяющимся током, является ее продолжительность. Этому есть две причины, одна из которых наличествует всегда, а другая лишь иногда. Одна обусловлена свойством тока, другая — свойством машины. Первая причина более важна, и вызвана быстротой переключений. Когда дуга формируется периодическим волнообразным током, возникает соответствующая волнообразность в температуре столба газа, и, следовательно, соответствующая волнообразность в сопротивлении дуги. Но сопротивление дуги чрезвычайно сильно меняется с температурой газового столба, становясь практически бесконечным, когда газ между электродами холодный. Продолжительность дуги, таким образом, зависит от неспособности столба охлаждаться. По этой причине невозможно поддерживать дуги при токе, переключающемся лишь несколько раз в секунду. С другой стороны, при практически постоянном токе дуга поддерживается легко, потому что постоянно поддерживаются высокая температура и низкое сопротивление столба. Чем выше частота, тем меньше интервал времени, в течение которого дуга может остыть и заметно увеличить свое сопротивление. При частоте 10,000 в секунду или более в дуге того же размера на постоянную температуру накладываются небольшие вариации температуры, как рябь на поверхности глубокого моря. Эффект нагрева практически непрерывен, и дуга ведет себя как дуга, создаваемая постоянным током, за исключением того, что она может не так легко устанавливаться, и что электроды расходуются дугой одинаково; хотя в этом отношении автор наблюдал некоторые нерегулярности.

Вторая упомянутая причина, которая может и отсутствовать, обуславливается тенденцией машины столь высокой частоты поддерживать практически постоянный ток. Когда дуга удлиняется, электродвижущая сила растет пропорционально, и дуга становится более продолжительной.

Подобные машины словно специально предназначены для того, чтобы поддерживать постоянный ток, но совсем не подходят для постоянного напряжения. На самом деле, в определенной категории таких машин почти постоянный ток является практически неизбежным результатом. Когда сильно увеличивается число полюсов или полярных выступов, становится очень важным зазор. На самом деле, экспериментатору приходится иметь дело с огромным числом очень маленьких машин. Потом, есть сопротивление в якоре, которое высокая частота увеличивает чрезвычайно. Потом, опять же, облегчается магнитное рассеяние. Если чередующихся полюсов три или четыре сотни, рассеяние столь велико, что это практически то же самое, что в двух-полюсной машине соединить полюса куском железа. Правда, этого недостатка можно более или менее избежать, если использовать везде поле одной полярности, но тогда сталкиваешься с трудностями иной природы. Все эти явления стремятся поддерживать в цепи якоря постоянный ток.

В этой связи интересно отметить, что даже сегодняшние инженеры изумляются работе машины постоянного тока, так же, как несколько лет назад они считали удивительной способность машины поддерживать постоянную разность потенциала между контактами. Хотя одного результата так же легко добиться, как и другого. Надо только помнить, что в индукционном приборе любого вида, если нужен постоянный потенциал, индуктивное отношение между первичной, или возбуждающей, цепью и вторичной цепью, или якорем, должно быть как можно ближе. Тогда как в приборе для постоянного тока нужно как раз противоположное. Более того, противодействие течению тока в индуцируемой цепи должно быть как можно меньше в первом случае и как можно больше во втором. Но противодействие течению тока может вызываться более чем одним способом. Его можно вызвать омическим сопротивлением или самоиндукцией. Можно сделать индуцируемую цепь динамо машины или трансформатора с таким большим сопротивлением, что что в работе с приборами гораздо меньшего сопротивления в очень широких пределах будет поддерживаться почти постоянный ток. Но это большое сопротивление приводит к огромной потере в мощности, и поэтому непрактично. С самоиндукцией дело обстоит по-другому. Самоиндукция не обязательно означает потерю мощности. Мораль такова: вместо сопротивления используйте самоиндукцию. Кроме того, есть обстоятельство, которое способствует принятию такого плана действий, и состоит оно в том, что очень высокую самоиндукцию можно получить дешево, окружив сравнительно небольшую длину провода более или менее полностью железом, и, более того, эффект можно усиливать, вызывая быструю волнообразность тока. Чтобы все это просуммировать, для постоянного тока требования такие: Слабая магнитная связь между индуцируемой и индуцирующей цепями, насколько возможно высокая самоиндукция при наименьшем сопротивлении, наибольшая возможная частота перемен тока. Для постоянного потенциала, напротив, требуются: Как можно более близкую магнитную связь между цепями, равномерный индуцируемый ток, и, если возможно, никакой реакции. Если в машине постоянного потенциала последние условия получается выполнить полностью, ее выход будет многократно превосходить выход машины, изначально предназначенной для того, чтобы давать постоянный ток. К несчастью, тот вид машин, в которых эти условия можно соблюсти, имеет очень мало практической ценности из-за маленькой получаемой электродвижущей силы и сложностей в съеме тока.

С их обостренным инстинктом изобретателей нынешние электро-дуговики быстро распознали, чего не хватает машине постоянного тока. Их машины дугового света имеют слабые поля, большие якоря с огромной длиной медного провода и небольшим числом сегментов коммутатора, чтобы давать сильные изменения в силе тока и ввести в игру самоиндукцию. Подобные машины могут поддерживать практически постоянный ток в больших пределах вариации сопротивления цепи. Их выход, конечно, уменьшается соответственно, но, наверное именно имея в виду не слишком уж сильно этот выход уменьшать, и используется простой прибор для компенсации избыточных вариаций. Волнообразность тока — едва ли не самое важное для коммерческого успеха системы электродугового света. Она вводит в цепь стабилизирующий элемент вместо большого омического сопротивления, не приводя к большим потерям мощности, и, что еще более важно, она позволяет использовать простые зажимные (clutch) лампы, которые при токе с определенным, наилучшим для каждой конкретной лампы, количеством импульсов в секунду, будут, если за ними правильно следить, регулироваться даже лучше, чем самые хорошие точные (clock-work) лампы. Это открытие было сделано автором — с опозданием на несколько лет.

Знающие Английские электротехники утверждали, что в машине постоянного тока или трансформаторе на регулировку влияет изменение фазы вторичной цепи. Можно легко показать ошибочность этой точки зрения, если вместо ламп использовать устройства, каждое из которых обладает самоиндукцией и емкостью, или самоиндукцией и сопротивлением, — то есть замедляющей и ускоряющей компонентами, — в таких пропорциях, чтобы не влиять существенно на фазу вторичного тока. Любое количество таких устройств можно вставить в цепь или убрать из нее, и все равно окажется, что регулировка есть, постоянный ток поддерживается, а электродвижущая сила с числом устройств меняется. Изменение фазы вторичного тока — это просто результат, следующий из изменений в сопротивлении, и, хотя вторичная реакция всегда более или менее важна, тем не менее реальная причина регулировки лежит в наличии вышеперечисленных условий. Следует, однако, указать, что в случае машины данные выше замечания должны ограничиваться случаями, когда машина возбуждается независимо. Если возбуждение выполняется посредством коммутации тока якоря, то фиксированное положение щеток делает любое смещение нейтральной линии чрезвычайно важным, и не следует считать нескромным со стороны автора отметить, что насколько позволяют записи, представляется, что он был первым, кто успешно отрегулировал машины, обеспечив шунтирующее соединение между точкой внешней цепи и коммутатором посредством третьей щетки. Когда якорь и поле надлежащим образом спропорционированны, и щетки размещены в определенных для них положениях, постоянный ток или постоянный потенциал получается в результате сдвига диаметра коммутации через изменение нагрузок.

В связи с машинами таких высоких частот конденсатор позволяет провести очень интересное исследование. Легко увеличить электродвижущую силу такой машины в четыре или! пять раз по величине просто подключив к цепи конденсатор, и автор постоянно использовал

такой конденсатор для регулировки, как предлагает Блэксли в своей книге по переменным токам, в которой он с изысканной простотой и легкостью рассмотрел наиболее часто возникающие проблемы с конденсатором. Высокая частота позволяет использовать малые емкости и делает исследование несложным. Тем не менее, хотя результат большинства экспериментов легко можно предсказать, некоторые явления сначала кажутся удивительными. Примером может послужить один эксперимент, проведенный три или четыре месяца назад с такой машиной и конденсатором. Использовавшаяся машина давала около 20,000 перемен в секунду. Два оголенных провода примерно двадцати футов длиной и двух миллиметров в диаметре, расположенные вблизи друг друга, были одним концом подключены к контактам машины, а другим — к конденсатору. Использовался небольшой трансформатор, конечно, без железного сердечника, чтобы привести показания в диапазон вольтметра Кардью, который подключался ко вторичной обмотке. На контактах конденсатора электродвижущая сила была примерно 120 вольт, откуда дюйм за дюймом постепенно снижалась до 65 вольт на контактах машины. Это было практически так же, как если бы конденсатор был генератором, а провод и цепь якоря — просто подключенным к нему сопротивлением. Автор искал случай резонанса, но не смог увеличить эффект ни посредством аккуратного и постепенного варьирования емкости, ни посредством изменения скорости машины. Случая полного резонанса достичь не; удалось. Когда конденсатор был подключен к контактам машины — при этом сначала была определена самоиндукция якоря в максимальном и минимальном положении и взято среднее! значение, — емкость, которая давала наибольшую электродвижущую силу, ближе всего соответствовала той, которая просто противодействовала самоиндукции при данной частоте. Если емкость увеличивалась или уменьшалась, электродвижущая сила как и ожидалось, падала.

При столь высоких частотах как те, что упомянуты выше, эффекты конденсатора очень важны. Конденсатор становиться очень эффективным прибором, способным передавать значительную энергию.

Автор считал, что машины высокой частоты могут найти применение по крайней мере в случаях, когда не предполагается передача на большие расстояния. С помощью конденсаторов можно уменьшить рост сопротивления в проводниках и увеличить в устройствах, если нужны эффекты нагрева, можно сделать трансформаторы более эффективными, добиться более высоких мощностей и достичь значительных результатов. Работая с машинами высокой частоты автор смог наблюдать эффекты от использования конденсаторов, которые в противном случае могли избежать его внимания. Его очень заинтересовало явление, наблюдавшееся на электросети Ферранти, о котором так много говорили. Мнения высказывали знающие электротехники, но кажется, вплоть до настоящего дня все пока еще находятся в догадках. Без сомнений, в высказанных взглядах должна содержаться истина, но поскольку мнения различаются, часть из них должна быть ошибочной. Когда автор увидел диаграмму Ферранти в Электротехнике за 19 Декабря, у него сложилось мнение об этом эффекте. За отсутствием всех необходимых данных он должен удовлетвориться тем, что опишет на словах процесс, который, как он считает, несомненно и должен был происходить. Конденсатор привносит два эффекта: (1) Он меняет фазы токов в цепях; и (2) он меняет силу токов. Что касается изменений фазы, действие конденсатора состоит в том, что оно ускоряет ток во вторичной цепи в Дептфорде и замедляет в первичной в Лондоне. Первое влечет уменьшение самоиндукции в первичной в Дептфорде, а это означает меньшую электродвижущую силу динамо. Замедление в первичной цепи в Лондоне, если говорить только о фазе, имеет незначительный эффект или вообще никакого, потому что фаза тока во вторичной цепи в Лондоне не поддерживалась постоянной.

Далее, вторым эффектом конденсатора является увеличение тока в обеих цепях. Неважно, равны эти токи или нет; но необходимо сказать, чтобы увидеть важность Дептфордовского повышающего трансформатора, что увеличение тока в обеих цепях вызывает обратные эффекты. В Дептфорде это означает дальнейшее снижение электродвижущей силы в первичной цепи, а в Лондоне это означает повышение электродвижущей силы во вторичной. Таким образом, всё содействует появлению наблюдавшегося эффекта. Когда динамо подключено к сети непосредственно, можно увидеть, что никакого подобного эффекта происходить не может.

Автора особенно заинтересовали предположения и взгляды, выраженные М-ром Свинбурном. М-р Свинбурн часто оказывал ему почтение, не соглашаясь с его взглядами. Три года назад, когда автор, против преобладающего мнения инженеров, продвигал трансформатор с открытой цепью, М-р. Свинбурн был первым, кто критиковал его, когда писал в Electrician: "Этот трансформатор (Теслы) обязан быть неэффективным; его магнитные полюса вращаются, и поэтому у него не замкнута магнитная цепь". Два года спустя М-р Свинбурн становится поборником трансформатора с открытой цепью, и предлагает преобразовать его. Впрочем, tempora mutantur, et nos mutamur in illis^.

Автор не может поверить в теорию реакции якоря, изложенную в Industries, хотя несомненно в ней есть доля истины. Но толкование М-ра Свинбурна столь широко, что может означать что угодно.

М-р Свинбурн, кажется, был первым, кто привлек внимание к нагреванию конденсаторов. Изумление, выраженное по этому поводу талантливейшим электротехником — это поразительная иллюстрация желательности проведения экспериментов в большем масштабе. Научный исследователь, который имеет дело с мельчайшими величинами, кто наблюдает слабейшие эффекты, заслуживает доверия гораздо большего, нежели тот, кто экспериментирует с аппаратурой индустриального масштаба. На самом деле история науки увековечивает примеры непостижимого мастерства, терпения и проницательности исследований. Но каково бы ни было мастерство, какова бы ни была острота понимания исследователя, они могут только выиграть от увеличения эффекта, тем самым способствуя изысканиям. Если бы Фарадей выполнил хотя бы один из своих экспериментов по динамической индукции в большем масштабе, это могло бы принести неисчислимую выгоду.

По мнению автора, нагревание конденсаторов вызывается тремя различными причинами: первая — утечка или проводимость; вторая — несовершенство упругости диэлектрика, и третье — волнение зарядов в проводнике.

Во многих экспериментах автор сталкивался с проблемой передачи наибольшего возможного количества энергии через диэлектрик. Например, он делал лампы накаливания, в которых конца нитей накала были полностью запаяны в стекло, но подключены к обкладкам внутреннего конденсатора, так что всю энергию нужно было передавать через стекло при площади поверхности конденсатора не больше нескольких квадратных сантиметров. Эти лампы при достаточно высоких частотах имели бы практический успех. При переменах на уровне 15,000 в секунду нити легко раскалялись. При более низких частотах это тоже можно было выполнить, но разность потенциалов, конечно, надо было увеличить. Далее автор обнаружил, что через некоторое время в стекле появляются отверстия и вакуум нарушается. Чем выше частота тем дольше может выдержать лампа. Такой износ диэлектрика всегда имеет место, когда количество энергии, передаваемое через диэлектрик определенного размера и определенной частотой, слишком велико. Стекло выдерживает лучше всего, но даже стекло изнашивается. Конечно, в этом случае разность потенциалов на пластинах слишком велика, и вызывает потери на проводимость и несовершенную упругость. Если нужно сделать конденсаторы, способные выдерживать разности потенциалов, то единственный диэлектрик, который не приводит ни к каким потерям, — это газ под давлением. Автор работал с воздухом под огромными давлениями, но в этом направлении есть огромное количество практических трудностей. Он думает, что для того, чтобы сделать конденсаторы, имеющие значительную практическую пользу, следует использовать более высокие частоты, хотя такой план имеет помимо прочих тот недостаток, что система становится весьма неподходящей для работы моторов.

Если автор не ошибается, М-р Свинбурн предлагал способ возбуждения генератора переменного тока с помощью конденсатора. Много лет назад автор выполнил эксперименты, имевшие в виду целью получить практичный самовозбуждающийся генератор переменного тока. Он разными путями преуспел в получении определенного возбуждения магнитов посредством переменных токов, которые не переключались механическими устройствами. Тем не менее, его эксперименты выявили факт, твердый как скала Гибралтара. Никакое практическое возбуждение нельзя получить одним только периодическим изменяющимся и не переключающимся током. Причина в том, что изменения в силе возбуждающего тока вызывают соответствующие изменения в силе поля, что приводит к возбуждению токов в якоре; и эти токи являются помехой тем, которые производятся движением якоря через поле, при этом первые на четверть фазы опережают вторые. Если поле сделать ровным, не получится никакого возбуждения; если его не выравнивать, определенное возбуждение получается, но магниты нагреваются. Комбинируя два возбуждающих тока — смещенных на четверть фазы, — можно получить возбуждение в обоих случаях, и если магниты не выровнять, эффект нагрева будет сравнительно мал, поскольку поддерживается однородность силы поля, и, если бы можно было получить совершенно однородное поле, возбуждение такого вида дало бы достаточные практические результаты. Если эти результаты должен обеспечивать конденсатор, как предложил М-р Свинбурн, то нужно скомбинировать два тока, разделенные четвертью фазы; это то же, что сказать, что обмотки якоря должны быть намотаны в две укладки и подсоединены к одному или двум независимым конденсаторам. Автор проделал некоторую работу в этом направлении, но должен отложить описание устройств до будущих времен.

 

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ ЧАСЫ*

Если тонкий, легко вращающийся и хорошо сбалансированный диск или цилиндр поместить в соответствующий гальванический раствор посредине между анодом и катодом, то одна половина диска станет электрически положительной, а другая половина — электрически отрицательной. Благодаря этому металл осаждается на одной и удаляется с другой половины, и диск приводится во вращение под действием силы тяжести. Поскольку количество металла, который осаждается и удаляется, пропорционально силе тока, то и скорость вращения, если она будет мала, пропорциональна току.

Первый прибор такого вида заработал у меня в начале 1888 в попытках сконструировать электрометр. Узнав, однако, что меня опередили другие, по крайней мере в том, что касается самого принципа, я изобрел прибор, приведенный на прилагающейся гравюре. Здесь F — прямоугольная рамка из твердой резины, закрепленная на деревянном основании. Рамка примерно 1/2 дюйма толщиной, 6 дюймов длиной и 5 дюймов высотой. На обеих ее вертикальных сторонах закреплены толстые металлические пластины, которые служат электродами. Эти пластины жестко удерживаются на резине зажимами T Т и T1T1. На боковых сторонах рамки закреплены латунные пластины, соответственно, В и В1, той же формы, что и резиновая рамка F. Эти латунные пластины служат для того, чтобы удерживать на своем месте две пластины из полированного стекла, и если под и над каждой пластиной проложить резиновую прокладку, то сосуд герметично запечатывается. При этом пластины можно прикручивать туго, не боясь их сломать.

Гальванический раствор, который в данном случае является концентрированным раствором медного купороса, заливается внутрь через отверстие в верхней части резиновой рамки, закрывающееся затычкой R.

В центре сосуда помещается легкий и тонко сбалансированный медный диск D, ось которого поддерживается капиллярной стеклянной трубкой, прикрепленной к одной из стеклянных пластин сургучом или другим веществом, на которое не действует жидкость. Чтобы насколько возможно уменьшить трение, в капиллярной трубке, которая служит в роли подшипника, находится капелька масла. Центр диска должен быть равноудален от обоих электродов. К одной стороне оси диска прикрепляется очень легкий указатель или стрелка, лучше из стеклянного волоска. На стеклянной пластинке, которая со стороны этой стрелки, находится окружность с обычными часовыми делениями, выгравированная на ней как на циферблате часов. Эта окружность может быть подвижной, чтобы ее можно было установить в любое положение относительно стрелки. Если циферблат неподвижный, то вместе как стрелку можно использовать тонкую проволочку из отожженного железа. Проволочка должна быть размещена так, чтобы находиться точно в центре раствора. С помощью подковообразного магнита диск можно поворачивать и устанавливать в нужное положение.

Аккуратно заливается медный электролит и затычка R вставляется на место, контакты батареи постоянного тока подключаются к зажимам Т и Т1, после чего время от времени наблюдается вращение диска. К другим зажимам Т и Т1 подключается шунт, и меняя сопротивление этого шунта, или другого диска, регулируется скорость вращения, пока она не будет соответствовать делениям циферблата; то есть, пока, например, не будет делаться один оборот за 12 часов.

Очевидно, данный инструмент был придуман не для практических целей. Как и то, что он не будет достаточно точным в своих показаниях. Есть определенные ошибки, которые неизбежны в принципе; например, трение, которое нельзя полностью преодолеть. Но этот прибор интересен как средство новым способом показывать время. Тем не менее, показано, что при тщательной конструкции, постоянном токе и компенсаторе температуры можно сделать так, что он будет вращаться с почти безупречно равномерной скоростью. Чтобы достичь лучших результатов, плотность тока, конечно, должна быть очень мала, и диск примерно 3 дюйма в диаметре должен делать оборот за 6 часов. Вероятно, если использовать серебряный электролит и серебряный диск, то результаты будут еще лучше.

Очень интересно наблюдать поведение электролита и диска в таком узком прозрачном сосуде. Электролит становится чисто голубым, одна сторона диска кажется серебряно белой в определенном положении, а другая половина темной как тусклое серебро. Никакой разделительной линии нет, и оттенки красиво переходят один в другой.

 

УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ ИНДУКЦИИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Около полутора лет назад, занимаясь изучением переменных токов короткой продолжительности, мне пришло в голову, что такие токи можно было бы получать вращая заряженные поверхности очень близко к проводникам. Соответственно, я придумал разные виды экспериментальных установок, две из которых проиллюстрированы на идущих ниже рисунках.

В приборе, показанном на Рис. 1, А — это кольцо из сухого твердого дерева, обработанного шеллаком, на внутренней стороне которого находятся два множества обкладок из оловянной фольги, a и b. Все обкладки а и все обкладки b, соответственно, соединены вместе между собой, но независимо друг от друга. Эти два множества обкладок подключены к двум контактам Т. Дл я ясности показаны только несколько обкладок. Внутри кольца А и совсем близко к нему установлен вращающийся цилиндр В, тоже из сухого твердого дерева, обработанного шеллаком, и на нем находятся два аналогичных множества обкладок, a1 и b1, все обкладки а' соединены с одним кольцом, а все остальные, Л, с другим, кольца помечены + и —. Эти два множества, а' и b1, заряжены до высокого потенциала от машины Гольца или Вимшурста, и еще могут быть подключены к банке некоторой емкости. Внутренняя сторона кольца А покрыта слюдой, чтобы увеличить индукцию, а также для того, чтобы можно было использовать более высокие потенциалы.

Когда цилиндр В с заряженными обкладками вращается, то цепь, соединенная с контактами Т, пересекают переменные токи. Другой вид прибора показан на Рис. 2. В этом приборе два множества обкладок из оловянной фольги наклеены на пластину из эбонита, и есть другая такая же пластина, которая вращается и обкладки которой заряжены, как на Рис. 1.

Выход такого прибора очень мал, но можно наблюдать некоторые эффекты, свойственные переменным токам с короткими периодами. Правда, их не сравнить с эффектами, получаемыми с индукционной катушкой, подключенной к машине переменного тока высокой частоты, ряд которых я недавно описывал.

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ВАКУУМНЫХ ТРУБКАХ*

 

В журнале The Electrical Engineer за 10 Июня я встретил описание некоторых экспериментов Проф. Дж. Дж. Томпсона, с "Электрическим Разрядом в Вакуумных Трубках", и в вашем выпуске от 24 Июня Проф. Элиу Томпсон описывает эксперимент того же типа. Фундаментальная идея в этих экспериментах состоит в том, чтобы создать электродвижущую силу в вакуумной трубке — предпочтительно, не содержащей внутри себя каких-либо электродов, — посредством электромагнитной индукции и таким образом возбудить трубку.

Насколько я представляю сам предмет, я склонен думать, что для любого экспериментатора, внимательно изучившего стоящую перед нами проблему и попытавшегося найти ее решение, эта идея должна выглядеть так же, как, например, идея заменить покрытия Лейденской банки из оловянной фольги на разреженный газ и возбудить свечение в получившемся в результате конденсаторе, попеременно заряжая и разряжая его. Отмечу, хотя мысль и очевидна, что какова бы ни была суть дела в данном направлении исследований, она обязательно зависит от полноты изучения предмета и правильности наблюдений. Следующие ниже строки написаны без какого-либо стремления с моей стороны увековечить себя как одного из тех, кто проделал аналогичные эксперименты, но с желанием помочь другим экспериментаторам, указав на определенные особенности наблюдаемого явления, которые, по всей видимости, не были отмечены Проф. Дж. Дж. Томпсоном, который, тем не менее, представляется вполне систематичным в своих исследованиях, и который был первым, кто обнародовал свои результаты. Отмеченные мной особенности могут показаться расходящимися со взглядами Проф. Дж. Дж. Томпсона и представить явление в другом свете.

Мои исследования в данном направлении полностью захватили меня в течение зимы и весны прошлого года. За это время было проведено много различных экспериментов, и в процессе моего обмена мыслями по этому предмету с М-ром Альфредом С. Брауном из Объединенной Западной Телеграфной Компании, было предложено множество различных вариантов расположения, которые я воплотил на практике. Рис. 1 может послужить примером одной из многочисленных форм прибора. Эта состоит из большой стеклянной трубки, запаянной с одного конца и вдающейся внутрь колбы обычной лампы накаливания. Первичная обмотка, обычно состоящая из нескольких оборотов толстой, хорошо изолированной медной полосы, вставляется внутрь трубки, а вторичную составляет внутреннее пространство колбы. К такой форме прибора я пришел после некоторого экспериментирования, и использовал ее главным образом с целью позволить мне поместить полированную отражающую поверхность на внутренней стороне трубки, и для этого последний оборот первичной обмотки был покрыт тонкой серебряной полосой. Во всех формах прибора, которые использовались, не было никаких сложностей с возбуждением светящейся сферы или цилиндра в близости от первичной обмотки.

Что касается числа витков, я не могу до конца понять, почему Проф. Дж. Дж. Томпсону потребовалось считать, что несколько витков "вполне достаточно", но чтобы не приписывать ему точку зрения, которую он мог и не иметь, я добавлю, что у меня создалось это впечатление из чтения опубликованных конспектов его лекции. Ясно, что число витков, дающее наилучший результат в каждом случае, зависит от размеров прибора, и, не будь это так по многим соображениям, один виток всегда давал бы наилучший результат.

Я обнаружил, что в этих экспериментах предпочтительно использовать машину переменного тока, дающую умеренное число перемен в секунду, чтобы возбуждать индукционную катушку для заряда Лейденской банки, которая разряжается через первичную — схематично показано на Рис. 2, — потому что в этом случае, перед тем как возникает разряд пробоя, трубки или колба слегка возбуждается и явно облегчается формирование светящейся сферы. Но я также в некоторых экспериментах использовал и машину Вимшурста.

Точка зрения Проф. Дж. Дж. Томпсона на рассматриваемые явления представляется такой, что они пол- ностью обусловлены электромагнитным действием. Я придер- живался одно время того же мнения, но внимательное исследование предмета привело меня к убеждению, они имеют скорее электростатическую природу. Следует помнить, что в этих экспериментах нам приходится иметь дело с первичными токами огромной частоты или скорости изменения и высокого потенциала, и что вторичный проводник состоит из разреженного газа, и что при таких условиях электростатические эффекты должны играть важную роль.

В поддержку своей точки зрения я опишу несколько проделанных мной экспериментов. Для возбуждения свечения в трубке не является абсолютно необходимым, чтобы проводник был замкнутым. Например, если обычную откачанную трубку (желательно большого диаметра) окружить спиралью из толстого медного провода, служащего первичной цепью, в трубке можно возбудить слабо светящуюся спираль, что грубо показано на Рис. 3. В одном из этих экспериментов наблюдался любопытный эффект; а именно, внутри трубки сформировались два интенсивно светящихся круга, каждый из которых близок к витку первичной спирали, и я приписал это явление наличию узлов на первичной обмотке. Эти круги были соединены тусклой светящейся спиралью, параллельной первичной обмотке и находящейся очень близко к ней. Я обнаружил, что для получения этого эффекта нужно заряжать банку до предела. Витки спирали стремятся сблизиться и образовать окружности, но это, конечно, можно было бы ожидать, и это не обязательно указывает на электромагнитный эффект; тогда как тот факт, что можно получить свечение вдоль первичной обмотки в форме открытой спирали свидетельствует в пользу электростатического эффекта.

Если использовать цепь с обратным ходом Д-ра Лоджа, это электростатическое влияние столь же несомненно. Устройство показано на Рис. 4. В его экспериментах две полые откачанные трубки Н Н надевались на провода цепи с обратным ходом, и при разряде банки обычным способом в трубках возбуждалось свечение.

Другой проведенный эксперимент показан на Рис. 5. В данном случае обычная колба лампы была окружена одним или двумя оборотами толстого медного провода Р, и светящийся круг L возбуждался в колбе разрядом банки через первичную цепь. Колба лампы была со стороны, обратной по отношению к первичной цепи, снабжена покрытием из оловянной фольги, и каждый раз, когда эту фольгу соединяли с землей или с большими объектами, свечение круга заметно возрастало.

В других экспериментах я замечал, что когда первичная цепь касается стекла, светящийся круг получить легче, и он резче очерчен; но я не отмечал, что, вообще говоря, индуцированные круги были очень резко очерчены, как наблюдал Проф. Дж. Дж. Томпсон; напротив, в моих экспериментах они были широкими и часто светилась вся колба или трубка; и в одном случае я наблюдал интенсивное багровое сияние, о котором говорит Проф. Дж. Дж. Томпсон. Но круги всегда были совсем вблизи первичной цепи, и получать их было намного легче, когда последняя находилась очень близко к стеклу, намного проще, чем можно было бы ожидать, предполагая, что эффект электромагнитный и учитывая дистанцию; эти факты говорят за электростатический эффект.

Более того, я наблюдал, что есть молекулярная бомбардировка в плоскости светящегося круга под прямыми углами к стеклу, — если полагать, что круг лежит в плоскости первичной цепи, — эта бомбардировка очевидна из быстрого нагревания стекла вблизи первичной цепи. Если бы бомбардировка не шла под прямыми углами к стеклу, нагрев не был бы столь быстрым. Если есть круговое движение молекул, составляющих светящийся круг, я думаю, можно было бы сделать его видимым, если поместить внутри трубки или колбы, радиально по отношению к кругу, тонкую пластинку слюды, порытую каким-нибудь фосфоресцентным материалом, и другую такую пластинку тангенциально к кругу. Если бы молекулы совершали круговое движение, первая пластинка фосфоресцировала бы ярче. За недостатком времени я, однако, не смог провести такой эксперимент.

Другое наблюдение, сделанное мной, состояло в том, что когда определенная индуктивная емкость среды между первичной и вторичной цепями увеличивается, индуктивный эффект усиливается. Это грубо показано на Рис. 6. В этом случае свечение возбуждалось в откачанной трубке или колбе В и стеклянная трубка Т скользила между первичной цепью и колбой, когда был замечен описываемый эффект. Если бы действие было полностью электромагнитным, никаких изменений бы не наблюдалось.

Я также заметил, что когда колба окружена проводом, замкнутым на себя и лежащим в плоскости первичной цепи, это не препятствует формированию светящегося круга внутри; колбы. Но если вместо этого провода будет широкая полоса оловянной фольги, приклеенная к колбе, образования светящегося обруча не будет, потому что воздействие распределяется по большей площади. Эффект от замкнутой фольги без сомнения имел электростатическую природу, потому что у фольги сопротивление было гораздо больше, чем у замкнутого провода, и поэтому давало гораздо меньший электромагнитный эффект.

Некоторые эксперименты Проф. Дж. Дж. Томпсона также, как кажется, демонстрируют определенное электростатическое действие. Например, в эксперименте с колбой, заключенной в колоколообразной банке, я думаю, что когда последняя откачивалась до уровня наибольшей проводимости содержащегося в ней газа, образование круга в колбе и банке не возникало из-за того, что пространство, окружающее первичную цепь, имело слишком высокую проводимость; когда банку откачивали еще больше, проводимость пространства вокруг первичной цепи уменьшалось, и круги обязательно возникали сначала в колоколообразной банке, потому что разреженный газ находился ближе к первичной цепи. Но если бы индуктивный эффект был очень мощным, они вероятно возникали бы и в колбе тоже. Если, с другой стороны, откачать колоколообразную банку до высшей степени, они вполне вероятно появились бы только в колбе, если предположить, что откачанное пространство будет не проводящим. Предположив, что в этих явлениях работают электростатические эффекты, мы обнаружим, что становится легко объяснить, почему введение ртути или нагревание колбы мешает образованию светящегося обруча или сокращает после-свечение; а также почему в некоторых случаях платиновый провод препятствует возбуждению в трубке. Тем не менее, некоторые эксперименты Проф. Дж. Дж. Томпсона, как кажется, указывают на электромагнитный эффект. Я могу добавить, что в одном из моих экспериментов, когда вакуум получался по методу Торричелли, я не мог получить светящийся обруч, но это могло быть и благодаря слабому возбуждающему току.

Мой главный аргумент таков: Я экспериментально доказал, что если один и тот же разряд, которого едва лишь хватает, чтобы возбудить в колбе светящийся обруч, при пропускании через первичную цепь будет направлен таким образом, чтобы он усиливал электростатический индуктивный эффект, — а именно, обращая его вверх, — то откачанная трубка без электродов может возбуждаться на расстоянии нескольких футов.

 

ЗАМЕЧАНИЕ ПРОФ. ДЖ. ДЖ. ТОМПСОНА В ЛОНДОНСКОМ ELECTRICIAN, 24 ИЮЛЯ 1891 Г

«Кажется, М-р. Тесла приписывает наблюдавшиеся им эффекты электростатическому воздействию, и у меня нет сомнений, исходя из описания, которое он дает своему способу проведения его экспериментов, что в них электростатическое воздействие играет очень важную роль. Он, однако, как кажется, неправильно понял мою позицию в том, что касается причин этих разрядов, которая состоит не в том, что, как он полагает, свечение в трубках без электродов не может быть получено в результате электростатического воздействия, а в том, что его также можно получить, когда это воздействие исключается. На самом деле, гораздо проще получить свечение, когда эти электростатические эффекты действуют, чем когда они не действуют. В качестве иллюстрации этого я могу упомянуть, что мой первый эксперимент, который я пробовал с разрядом Лейденской банки, производил свечение в трубке, но только после непрерывного шестинедельного экспериментирования я смог получить разряд; в откачанной трубке, который, как я убедился, был обусловлен тем, что обычно называется электродинамическим действием. Целесообразно ясно понять, что же мы подразумеваем под электростатическим действием. Если до разряда банки поднять потенциал первичной катушки до высоких значений, она будет индуцировать через стекло трубки распределение электричества. Когда потенциал первичной катушки неожиданно падает, эта электрификация будет перераспределять себя, и может проходить через разреженный газ и в процессе этого производить свечение. Пока протекает разряд банки, сложно и, с теоретической точки зрения, нежелательно разделять эффект на части, одна из которых электростатическая, а другая электромагнитная; что мы можем доказать, так это то, что в данном случае разряд не такой, какой был бы вызван электродвижущей силой производной от потенциальной функции. В моих экспериментах первичная катушка была соединена с землей, и в качестве еще большей предосторожности, первичная катушка была отделена от разрядной трубки экраном из промокательной бумаги, намоченной в разбавленной серной кислоте и соединенной с землей. Мокрая промокательная бумага — достаточно хороший проводник для того, чтобы экранировать стационарный электростатический эффект, хотя недостаточно хороший, чтобы остановить волны переменной напряженности электрического поля. Во время показа экспериментов Физическому Обществу я не мог, естественно, держать трубки укрытыми, но, если моя память меня не обманывает, я сообщил о предосторожностях, которые я принимал против электростатического эффекта. Чтобы исправить недоразумение я могу сказать, что не читал Обществу формальной бумаги, моей целью было продемонстрировать несколько из наиболее типичных экспериментов. Отзыв об экспериментах в Электротехнике был сделан из заметок репортера, он не был написан, и даже не был прочитан мной. Я теперь уже почти закончил писать, и надеюсь очень скоро опубликовать, отчет об этих и большом числе других экспериментов, включая и некоторые аналогичные упомянутым М-ром Теслой по влиянию проводников, расположенных рядом с разрядной трубкой, которые, как я обнаружил, в одних случаях вызывают уменьшение, а в других — увеличение яркости разряда. А также и эксперименты по воздействию присутствия веществ с большой специфической диэлектрической проницаемостью. Кажется, они допускают удовлетворительное объяснение, за которым я должен отослать читателей к моей статье.»

 

ОТВЕТ НА ЗАМЕЧАНИЕ ДЖ. ДЖ. ТОМПСОНА В ELECTRICIAN, 24 ИЮЛЯ 1981 Г

В The Electrical Engineer от 12 Августа я обнаружил некоторые замечания Проф. Дж. Дж. Томпсона, которые первоначально появились в Лондонском Electrician и имели отношения к некоторым экспериментам, описанным мной в вашем издании от 1 Июля.

У меня не было, как кажется полагает Проф. Дж. Дж. Томасов, неправильного понимания его позиции относительно причины рассматривавшихся явлений, но я считал, что в его экспериментах, как и в моих собственных, огромное значение имеет электростатический эффект. Из скудных описаний его экспериментов не явствовало, что были предприняты все меры для исключения этих эффектов. Я не сомневался в том, что если полностью исключить электростатическое воздействие, то возбудить свечение в закрытой трубке можно. На самом деле, сначала, я сам искал чисто электродинамический эффект и верил, что я его получил. Но многие эксперименты, проведенные в то время, доказали мне, что электростатический эффект был в целом гораздо важнее, и допускает более удовлетворительное объяснение большинства наблюдавшихся эффектов.

Употребляя термин электростатический, я имел в виду более природу воздействия, нежели стационарность условий, что является обычным значением этого термина. Чтобы выразиться более ясно, я предположу, что закрытая откачанная трубка размещается рядом с небольшой сферой, заряженной до очень высокого потенциала. Сфера действовала бы на трубку индуктивно, и через распределение электричества в ней несомненно вызывала бы свечение (при достаточно высоком потенциале) до тех пор, пока не были достигнуты неизменные условия. Полагая, что трубка совершенно хорошо изолирована, во время действия распределения была бы только одна моментальная вспышка. Это было бы вызвано просто электростатическим воздействием.

А теперь предположим, что заряженная сфера сдвигалась бы на короткие промежутки с большой скоростью вдоль откачанной трубки. Теперь трубка возбуждалась бы непрерывно, потому что двигающаяся сфера вызывала бы постоянное перераспределение электричества и столкновения молекул разреженного газа. Мы снова имели бы дело с электростатическим эффектом, и вдобавок наблюдали бы электродинамический эффект. Но если бы было обнаружено, например, что полученный эффект более зависит от диэлектрической проницаемости, нежели от магнитной проницаемости среды, — что непременно имело бы место при скоростях, несравнимо меньших скорости света, — то я думаю, было бы оправданно для меня говорить, что этот эффект в основном был электростатической природы. И хотя я не имею в виду сказать, что какие-либо сходные условия преобладают в разряде Лейденской банки через первичную цепь, но я думаю, что такое было бы желательным.

Именно в духе приведенного выше примера я и использовал понятия "более электростатической природы, "и исследовал влияние тел с высокой [диэлектрической] проницаемостью, и обнаружил, например, важность качества стекла, из которого изготовлена трубка. Я также старался выяснить влияние среды с высокой [диэлектрической] проницаемостью, используя кислород. Из грубой оценки получалось, что кислородная трубка при возбуждении при тех же условиях, — настолько, насколько можно это определить, — дает больше света; но это может, конечно, быть обусловлено многими причинами.

Ни мало не сомневаясь в том, что при предосторожностях, принятых Проф. Дж. Дж. Томпсоном, возбуждаемое свечение обуславливалось только электродинамическим воздействием, я бы все таки сказал, что во многих экспериментах я наблюдал удивительные случаи неэффективности экранирования, и я также обнаружил, что электрификация через воздух часто является очень важной и может, в некоторых случаях, определять возбуждение трубки.

В своем первоначальном сообщении в Electrician Проф. Дж. Дж. Томпсон ссылается на тот факт, что свечение в трубке вблизи провода, через который разряжается Лейденская банка, было отмечено Хитторфом. Я думаю, что упомянутый эффект слабого свечения отмечался многими экспериментаторами, но в моих экспериментах эффекты были намного мощнее тех, что обычно отмечались.

 

ЗАМЕТКИ ОБ УНИПОЛЯРНОМ ДИНАМО*

Фундаментальным открытиям, великим достижениям интеллекта свойственно сохранять неистощающуюся власть над воображением мыслителя. Памятный эксперимент Фарадея с диском, вращающимся между двумя полюсами магнита, принесший столь величественный плод, уже давно вошел в повседневную жизнь; хотя этот зародыш современного динамо и мотора имеет некоторые особенности, которые даже сегодня изумят нас, и достойны самого пристального изучения.

Возьмем, например, случай, когда диск из железа или другого металла вращается между двумя противоположными полюсами магнита, и полярные поверхности полностью покрывают обе стороны диска. И допустим, что ток снимается или подается на него контактами однородно по всему периметру диска. Первое имеет место в моторе. Во всех обыкновенных моторах работа зависит от определенного смещения или изменения результирующей магнитного притяжения, воздействующего на якорь, и этот процесс осуществляется либо неким механическим приспособлением в моторе, или воздействием токов соответствующего характера. Мы можем объяснить работу такого мотора точно так же, как мы объясняем работу водяного колеса. Но в вышеприведенном примере диска, полностью окруженного полярными поверхностями, нет ни сдвига магнитного воздействия, ни какого-либо изменения, насколько известно, и все-таки вращение происходит. Поэтому здесь обычные рассуждения не применимы. Мы не можем даже дать поверхностного объяснения этому, как в обычных моторах, и работа устройства станет понятной, только после того, как мы поймем самую природу задействованных в ней сил и охватим тайну невидимого связующего механизма.

Для случая динамо машины диск оказывается столь же интересным объектом изучения. Помимо удивительной способности давать токи одного направления без применения каких- либо переключающих устройств, такая машина отличается от обычного динамо еще и тем, что нет реакции между якорем и полем. Ток якоря стремится создать намагничивание под прямыми углами к намагничиванию от тока поля, но поскольку ток снимается однородно во всех точках периметра, и поскольку, если быть точными, внешняя цепь тоже может быть построена совершенно симметричной относительно поля магнита, никакой реакции не может возникнуть. Это верно однако только при слабо возбужденных магнитах, потому что при более или менее интенсивных магнитах оба намагничивания под прямыми углами друг к другу по-видимому взаимодействуют друг с другом.

И по одной только вышеуказанной причине получается, что выход такой машины на единицу веса должен быть больше, чем у любой другой машины, в которой ток якоря стремится размагнитить поле. Выдающийся выход униполярного динамо Форбса и опыт автора подтверждают эту точку зрения.

Опять же, поражает легкость, с которой делается так, чтобы эта машина возбуждала себя, но это может объясняться — помимо отсутствия реакции якоря — совершенной гладкостью тока и тем, что само-индукция здесь не существует.

Если полюса не покрывают диск полностью с обеих сторон, то конечно же, если диск не разделен должным образом на части, такая машина будет очень неэффективной. И вновь в этом случае есть моменты, которые стоит отметить. Если диск вращается, а ток поля прерывается, то ток через якорь будет продолжать течь, и полевые магниты будут терять свою силу сравнительно медленно. Причина этого станет сразу ясна, когда мы разберемся в направлении токов, идущих в диске.

В соответствии со схемой на Рис. 1, d это диск со скользящими контактами В В1 на оси и периметре. N и S — это два полюса магнита. Если полюс N находится наверху, как на схеме, то диск будет расположен в плоскости бумаги, и вращение будет идти в направлении стрелки D, поскольку установившийся в диске ток будет течь из центра к периметру, как показано стрелкой А. Поскольку магнитное действие более или менее ограничено пространством между полюсами N и S, остальные части диска можно считать неактивными. Установившийся ток будет, таким образом, проходить через внешнюю цепь F, но будет замыкаться через сам диск, и вообще говоря, если расположение будет некоторым образом похоже изображенному на схеме, намного большая часть сгенерированного тока не будет проявляться вовне, поскольку цепь F практически замкнута накоротко через неактивные части диска. Направление результи- рующих токов в диске можно положить совпадающим с изображенными пунктирными линия- ми и стрелками т и n; и направление тока возбуждающего поля — как изображено стрелками a b c d. Если рассмотреть рисунок, то видно, что одна или две ветви завихряющегося тока, то есть А В' т В, будут стремиться размагничивать поле, тогда как остальные ветви, то есть А В1 n В, будут оказывать противоположное воздействие. Таким образом, ветвь А В' m В, то есть так, которая начинает входить в поле, будет отталкивать его линии, а ветвь А В' n В, то есть та, которая выходит из поля, будет собирать линии силы на себя.

Вследствие этого будет существовать постоянна тенденция к уменьшению течения тока по пути А В' m В, тогда как на пути А В' n В такого противодействия не будет, и в влияние второй ветви или пути будет более или менее перевешивать влияние первой. Совокупный эффект токов в обеих ветвях можно представить как эффект одного тока в направлении возбуждающего поля. Другими словами, завихряющиеся токи, циркулирующие в диске, будут возбуждать поле магнита. Это т результат прямо противоположен тому, который мы могли бы сначала предположить, потому что мы естественно могли бы ожидать, что результирующий эффект токов якоря будет противоположным эффекту от токов поля, как обычно бывает, когда первичный и вторичный проводники находятся друг с другом в индуктивной связи. Но следует помнить, что это проистекает из конкретного расположения в данном случае, а именно, когда ток может течь по двум путям, и он выбирает тот, где меньше противодействие его течению. Из этого мы видим, что завихряющиеся токи в диске будут продолжать течь, и поле магнита будет терять свою силу сравнительно медленно и может даже определенную силу сохранять, пока продолжается вращение диска.

Конечно, результат будет во многом зависеть от сопротивления и геометрических размеров пути результирующего завихряющегося тока, а также от скорости вращения; именно эти факторы определяют торможение этого тока и его положение относительно поля. При определенной скорости будет наблюдаться максимальное возбуждающее воздействие; при более высоких скоростях оно будет постепенно спадать до нуля и наконец развернется, то есть результирующий эффект завихряющихся токов будет ослаблять поле. Эту реакцию лучше всего можно продемонстрировать экспериментально, создав поля N S и N' S1 легко движущиеся по оси, концентричной с осью диска. Если последний будет как и раньше вращаться в направлении стрелки D, то поле будет увлекаться в том же направлении с вращающим моментом, который вплоть до определенной точки будет увеличиваться со скоростью вращения, потом спадать, и, пройдя через ноль, станет наконец отрицательным. То есть, поле начнет вращаться противоположно диску. В экспериментах с моторами переменного тока, где поле смещается токами с различающейся фазой, этот интересных эффект тоже наблюдался. При очень низких скоростях вращения поля мотор демонстрировал вращающий момент в 900 фунтов и более, будучи измеренный на шкиве в 12 дюймов диаметром. Когда скорость вращения полюсов возрастала, вращающий момент снижался, становясь наконец нулевым, потом становился отрицательным, и тогда якорь начинал вращаться противоположно полю.

Возвращаясь к нашей основной теме, предположим, что условия таковы, что завихряющиеся токи, генерируемые вращением диска, усиливают поле, и предположим, что последнее постепенно удаляется, при этом вращение диска поддерживается с возрастающей скоростью. Ток, после того как он потек, может оказаться способен поддерживать себя сам и даже возрастать по своей силе, и тогда мы получим случай "аккумулятора тока" Сэра Вильяма Томпсона. Но как видно из вышеприведенного рассмотрения, для успеха эксперимента важно использовать неразделенный диск, потому что если будет радиальное разделение, то не смогут образовываться завихряющиеся токи, и самовозбуждение прекратится. Если бы применялся такой радиально разделенный диск, то нужно было бы соединить спицы или им подобные части проводящим ободом или любым другим подходящим образом, чтобы образовалась симметричная система замкнутых цепей.

Действие завихряющихся токов можно применить для возбуждения машины любой конструкции. Например, на Рис. 2 и 3 показаны устройства, при которых можем возбуждаться машина с дисковым якорем. Здесь некоторое число магнитов, N S, N S, располагается радиально с каждой стороны металлического диска D, несущего на своем ободе множество изолированных катушек, С С. Магниты образуют два отдельных поля, внутреннее и внешнее, диск вращается в поле, ближайшем к оси, а катушки — в поле, дальнем от нее. Допустим, магниты слабо возбуждены в начале. Их может усилить воздействие завихряющихся токов в диске может их усилить, чтобы создать более сильное поле для периферийных катушек. Хотя несомненно, что при соответствующих условиях машина может возбуждаться таким или подобным ему образом, и этому утверждению есть достаточное количество экспериментальных доказательств, такой способ возбуждения был бы неэкономичным.

Но такое униполярное динамо или мотор, как показано на Рис. 1, можно эффективно возбуждать просто нужным образом разделив диск или цилиндр, в котором идут токи, и вполне можно избавиться от обычно используемых катушек возбуждения. Такая схема приведена на Рис. 4. Диск или цилиндр D вращается между двух полюсов N и S магнита, который полностью покрывает обе его стороны, — контуры диска и полюсов изображены окружностями d и d' соответственно, верхний полюс для ясности не нарисован. Сердечники магнита предполагаются полыми, чтобы через них проходила ось С. Если непомеченный полюс будет находиться снизу, и диск будет вращаться по часовой стрелке, то токи, как и до этого, будут течь из центра к краю, и их можно снимать скользящими контактами, В и В , расположенными соответственно на оси и на краю. В такой компоновке ток, текущий через диск и внешнюю цепь, не будет оказывать заметного влияния на возбуждающий магнит.

Но давайте предположим, что диск подразделен спирально, как показан сплошными или пунктирными линиями на Рис. 4. Разница потенциалов между точкой на оси и точкой на краю будет оставаться неизменной, как по знаку, так и по величине. Единственная разница будет в том, что вырастет сопротивление диска, и в том, что будет большее падение потенциала от точки на оси до точки на краю, когда тот же ток будет проходить через внешнюю цепь. Но поскольку ток будет вынужден следовать разделяющим линиями, мы видим, что он будет стремиться либо возбуждать, либо раз-возбуждать поле, и это будет зависеть, при прочих равных условиях, от направления линий разделения. Если разделение будет сделано по сплошным линиям на Рис. 4, то очевидно, если ток течет в том же направлении, что и раньше, то есть от центра к краю, его влияние будет усиливать возбуждающий магнит. Тогда как если разделение будет сделано по пунктирным линиям, то генерируемый ток будет стремиться ослабить магнит. В первом случае машина будет способна возбуждать сама себя, когда диск вращается в направлении стрелки D; в последнем случае направлением вращение должно быть изменено на обратное. Два таких диска можно скомбинировать, как показано, причем два диска будут вращаться в противоположных полях и в одном и том же или в противоположных направлениях.

Такое подразделение можно, конечно, сделать и в такой машине, где вместо диска вращается цилиндр. В таких униполярных машинах можно, как описано, убрать обычные катушки возбуждения и полюса, и машина будет состоять только из цилиндра или двух дисков, заключенных внутри металлической отливки.

Вместо спирального разделения диска или цилиндра, как это показано на Рис. 4, более удобно поместить один или два витка между диском и контактным кольцом на краю, как показано на Рис. 5.

Таким способом может, например, возбуждаться динамо Форбса. По опыту автора было обнаружено, что вместо снятия тока как обычно скользящими контактами с двух таких дисков лучше использовать проводящую ленту. В этом случае диски снабжаются большими фланцами, дающими очень большую поверхность контакта. Ленту следует делать так, чтобы она удерживалась на фланцах давлением контактных пружин, чтобы компенсировалось растяжение. Два года назад автор построил несколько машин с ленточными контактами, и они удовлетворительно работали. Но из-за нехватки времени работа в этом направлении была временно приостановлена. Ря д особенностей, о которых написано выше, также были использованы автором в связи с некоторыми видами моторов переменного тока.

 

К ВОПРОСУ О РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧАХ

 

К ВОПРОСУ О РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧАХ (1)*

Невозможно смотреть на эту небольшую грушевидную лампу Крукса бе з чувства, которое сродни благоговейному трепету, если вспомнить все то, что она сделала для научного прогресса: во-первых, полученные ее создателем впечатляющие результаты, во-вторых, блистательная работа Ленарда, и, наконец, великолепные достижения Рентгена. Возможно, в ней все еще находится безмятежный Асмодей, которого волею судьбы освободит из тесной темницы какой- нибудь удачливый ученый. Временами и мне чудился нашептывающий голос, и я проводил напряженные поиски среди пылью покрытых ламп и бутылей. Боюсь, мое воображение обмануло меня, но мои запыленные лампы все еще здесь, и я до сих пор с надеждой прислушиваюсь.

После повторения превосходных экспериментов Профессора Рентгена я направил свои усилия по двум направлениям: на исследование природы излучений и на совершенствование средств их получения. Ниж е привожу краткое и, надеюсь, полезное изложение методов, использованных при работе по этим направлениям, и достигнутых по ним наиболее значимых результатов.

Чтобы достичь наиболее сильных эффектов, необходимо, в первую очередь, учитывать, что, какова бы ни была их природа, они непременно будут зависеть от интенсивности катодных потоков. А так как катодные потоки, в свою очередь, зависят от величины потенциала, то требуется наивысшее из возможных электрическое напряжение.

Для получения высоких потенциалов можно воспользоваться либо обычной индукционной катушкой, либо электростатической машиной, либо катушкой разряда с пробоем. У меня такое впечатление, что большинство результатов европейских исследователей получены с помощью электростатической машины или катушки Румкорфа. Но так как эти приборы вырабатывают относительно низкий потенциал, то естественен выбор катушки с пробойным разрядом как самого эффективного устройства. Ведь у нее практически нет ограничений по длине искры, и единственное требование — это наличие у экспериментатора, как я уже отмечал в предыдущих статьях по этому вопросу, определенных знаний и опыта в настройке цепей, в особенности в плане резонанса.; После того, как экспериментатор сконструирует катушку пробоя, подходящую для источника постоянного или переменного тока, он приступает к выбору лампы. Ясно, что, если в лампу поместить два электрода либо использовать один внутренний электрод, а второй наружный, то потенциал ограничивается, так как присутствие не только анода, но вообще любого проводящего объекта обладает эффектом ослабления реального потенциала на катоде. Таким образом, для достижения намеченного результата приходится остановиться на лампе с одним электродом, а второй относить как можно дальше.

Очевидно, что для получения наивысшей скорости катодных потоков следует использовать внутренний электрод, т. к. лампы без внутренних электродов намного менее эффективны для этой конкретной цели из-за потерь на стекле. Видимо, бытует заблуждение относительно концентрации лучей вогнутыми электродами. Если это вообще как-то влияет, то это скорее недостаток. Для лампы есть определенная специфика в конструкциях катушки пробоя, цепей, конденсаторов и статических экранов, подробные описания которых я уже приводил ранее.

После выбора индукционной катушки и типа лампы следующая по важности задача — вакуум. На сей счет могу обнародовать факт, с которым давно знаком, и благодаря которому добился преимущества при изготовлении вакуумных рубашек и всевозможных ламп накаливания, и который — как я впоследствии обнаружил, — является очень важным, если не сказать ключевым, для получения контрастных теневых рентгеновских изображений. Я имею в виду метод разрежения газов электрическими устройствами до такой степени, которая лежит далеко за возможными пределами механических установок.

Хотя дающие довольно высокий потенциал электростатическая машина, как и обычная индукционная катушка, позволяют добиться подобного результата, я обнаружил, что наиболее подходящее и быстродействующее устройство — это катушка пробоя. Лучше всего делать так: Сначала посредством обычного вакуумного насоса откачиваем лампу до сравнительно высокого вакуума, хотя из опыта знаю, что это не абсолютно обязательно, поскольку я обнаружил возможность добиться разрежения начиная с низкого давления. После отключения от насоса лампу подсоединяют к клемме катушки пробоя, желательно с высокой частотой колебаний, и, как правило, наблюдаются следующие явления. Сначала по лампе расползается молочно-белое свечение, либо, если она была откачана до высокой степени разрежения, стекло какое-то мгновение фосфоресцирует. В любом случае фосфоресценция обычно быстро убывает, а вокруг электрода появляется белое свечение, после чего на некотором расстоянии от электрода | образуется темное пространство. Вскоре свет принимает красноватый оттенок, и клемма очень сильно разогревается. Однако, подобный нагрев наблюдается лишь в случае мощных устройств. На этом этапе необходимо внимательно следить за лампой и регулировать потенциал, так как возможно быстрое выгорание электрода.

Спустя некоторое время красноватый свет тускнеет, потоки вновь становятся белыми, затем заметно ослабевают, колеблясь вокруг электрода, пока не исчезают окончательно. Тем временем стекло фосфоресцирует все сильнее, а пятно в месте соударения потока со стенкой становится очень горячим. Затем исчезает фосфоресценция вокруг электрода, и он охлаждается до такой степени, что на ощупь стекло вблизи него может быть холодным как лед. Необходимая степень разрежения газа в лампе получена. Чередуя нагрев и охлаждение и используя небольшой электрод, процесс можно ускорить. Следует добавить, что таким способом можно тренировать и лампы с наружными электродами. Интересно отметить, что при определенных условиях, которые я сейчас изучаю более тщательно, электрическими средствами давление газа в сосуде можно повышать.

Я полагаю, неизбежное распыление электрода связано с заметным понижением температуры. С того момента, когда электрод становится холодным, в трубке устанавливается очень хороший режим для получения рентгеновских теневых изображений. Когда электрод такой же горячий, как стекло, или еще горячее его, это верный признак недостаточно высокого вакуума или того, что электрод слишком мал. Для высокоэффективной работы нужно, чтобы внутренняя поверхность стенки, где проходит катодный поток, выглядела так, как будто стекло находится в расплавленном состоянии.

По моим данным для охлаждения лучше всего применять сильные струи холодного воздуха. Используя их, можно успешно работать с очень тонкостенной лампой, которая практически не препятствует прохождению лучей.

Замечу, что экспериментатору не следует отказываться от применения стеклянной лампы, так как на мой взгляд непроницаемость стекла, как и прозрачность алюминия, отчасти преувеличены, поскольку мною обнаружено, что очень тонкий лист алюминия отбрасывает заметную тень, и напротив, через толстую стеклянную пластину я получил изображения.

Ценность описанного выше метода не только в получении высокого вакуума, но, что еще важнее, еще и в том, что наблюдаемые явления проливают свет на полученные Ленардом и Рентгеном результаты.

Хотя явление разрежения при отмеченных выше условиях допускает различные толкования, основной интерес сфокусирован на одном из них, которого придерживаюсь и я, а именно, на том, что частицы действительно выбрасываются через стенки лампы. По моим последним наблюдениям выброс частиц начинает должным образом воздействовать на чувствительную пластину только с момента, когда разрежение становится значительным, а эффекты тем сильнее, чем быстрее процесс разрежения, даже несмотря на возможно не особенно яркую фосфоресценцию. Отсюда вытекает тесная связь двух эффектов, и я все сильнее склоняюсь к мысли, что, по-видимому, мы имеем дело с потоком материальных частиц, которые с большой скоростью соударяются с чувствительной пластиной. Исходя из проведенной Лордом Кельвином оценки скорости падающих частиц в лампе Крукса, легко достичь — при использовании очень высоких потенциалов — скоростей в сотни километров в секунду. И вновь возникает давнишний вопрос: происходит ли через стеклянные или алюминиевые стенки выброс частиц, которые вылетают из электрода или вообще из заряженной поверхности, включая и случай наружного электрода, или же эти частицы просто ударяются во внутреннюю поверхность и приводят к вылету частиц с внешней стороны стенки, воздействуя на них чисто механическим образом, по аналогии с ударом по расположенным в ряд бильярдным шарам? До сих пор большинство явлений указывало на то, что они выбрасываются через стенку лампы, из какого бы материала она ни была сделана, и теперь я в ищу еще более убедительное доказательство в данном направлении.

Возможно не всем известно, что даже обычный стример, резко и под большим напряжени- ем вырываясь из клеммы катушки пробоя, проходит через толстую стеклянную пластину, как будто ее и нет. Бесспорно, что подобные катушки позволяют получать напряжение, при кото- ром частицы вылетают по прямым линиям даже при атмосферном давлении. Мною уже полу- чены отчетливые отпечатки в обычной воздушной атмосфере, и не с помощью стримеров, как делали некоторые экспериментаторы, применявшие электростатические машины или индукци- онные катушки, а реальным проецированием, причем тщательное экранирование статического электричества абсолютно предотвращало образование стримеров.

Похоже, что у рентгеновских лучей есть любопытная особенность — независимость от частоты, начиная от низкой и до наивысшей, какую только можно достичь, качества получаемых эффектов, за исключением их усиления с ростом частоты, что вполне вероятно вследствие того, что в этом случае выше и максимальное напряжение на катоде. Это возможно лишь при допущении, что эффекты на чувствительной пластине вызваны либо падающими частицами, либо колебаниями, частота которых лежит далеко за пределами той, которую мы способны получить с помощью разрядов конденсатора. Сильно возбужденная лампа окружена облаком фиолетового света, которое простирается более, чем на фут вокруг нее, но вне этого видимого явления отсутствует положительное свидетельство наличия волн, подобных световым. С другой стороны, некая связь непроницаемости с плотностью вещества — сильный аргумент в пользу материальных потоков. То же самое можно сказать и об эффекте, открытом Профессором Дж. Дж. Томсоном. Остается надеяться, что вскоре все сомнения будут рассеяны.

Прогнозируя создание пластин, особо чувствительных к механическим ударным воздействиям, можно ожидать, что появится ценное свидетельство природы данного излучения и будет усовершенствовано получение сильных ярких отпечатков. Подходящие химикаты для этого есть, и развитие в этом направлении может привести к отказу от существующих пластин. Кроме того, если мы все-таки имеем дело с потоками материальных частиц, то, по-видимому, возможно проецировать на пластину подходящее вещество, дабы обеспечить наилучшее химическое воздействие.

С помощью описанных мною устройств получены чудесные отпечатки на пластине. Возможно, идея усиления эффектов предстанет в более выигрышном свете, если упомянуть, что легко будет получать теневые изображения при относительно коротких экспозициях на расстоянии многих футов, а на небольших расстояниях и при тонких объектах можно работать с экспозициями в несколько секунд. Приложенный оттиск представляет собой теневое изображение медной проволоки, спроецированное на чувствительную пластину через деревянную крышку с расстояния в 11 футов. Это первое теневое изображение, полученное в лаборатории с помощью моего усовершенствованного устройства. Подобный отпечаток с расстояния около четырех футов был получен и сквозь тело экспериментатора, и через пластину стекла толщиной около трех шестнадцатых дюйма, и сквозь слой дерева почти в два дюйма. Однако, замечу, что при получении таких отпечатков мое устройство работало в чрезвычайно неблагоприятном режиме, который допускает настолько существенные улучшения, что я надеюсь усилить эффекты во много раз.

Строение костей птиц, кроликов и т. п. представлено в мельчайших деталях, отчетливо видна даже полость костей. На пластине с изображением кролика после часовой экспозиции видны не только все детали скелета, но и отчетливый контур брюшной полости и расположение легких, мех и многие другие особенности. На оттисках даже крупных птиц довольно ясно видны перья.

При экспозициях от четверти до одного часа получены четкие теневые изображения костей конечностей человека, а на некоторых пластинах такое количество деталей, что трудно поверить, что мы имеем дело лишь с теневыми изображениями. К примеру, картинка с обутой ступней — видны каждая складка кожаного ботинка, брюк, чулка и т. д. и при этом резко выделяются мышечная ткань и кости. Сквозь тело экспериментатора быстро получаются теневые изображения небольших пуговиц и подобных предметов, а при экспозиции от одного до полутора часов — как видно на приведенном оттиске — четко проявляются ребра, плечевые кости и кости предплечья. Теперь уже без сомнения продемонстрировано, что в любой части тела можно безошибочно обнаруживать небольшие металлические предметы, а также костные или известковые [подагрические] отложения.

При экспозиции от 20 до 40 минут легко получается контур черепа. В одном случае 40- минутная экспозиция четко проявила не только контур, но и глазную впадину, кость подбородка, скуловую и носовую кости, нижнюю челюсть и связки с верхней челюстью, позвоночный столб и связки с черепом, мышечную ткань и даже волосы. Странные эффекты отмечены при экспозиции головы мощным излучением. Например, я обнаружил, что клонит ко сну, а время, как показалось, пролетает быстро. Наблюдается общее успокоительное воздействие, и у меня было ощущение тепла в верхней части головы. Помощник независимо подтвердил сонливость и быстрое течение времени. Если эти примечательные эффекты будут подтверждены людьми с более острой наблюдательностью, я еще более твердо уверую в существование материальных потоков, пронизывающих череп. Тем самым окажется возможным направлять надлежащие химикалии в любую часть тела с помощью этих необыкновенных устройств.

Рентген скромно представил свои результаты, предостерегая от излишне больших надежд. К счастью, его опасения оказались беспочвенны, т. к. применение его открытия имеет широкие возможности, несмотря на то, что судя по всему нам предстоит иметь дело с простыми теневыми проекциями. Я счастлив, что внес вклад в развитие того великого творения, которое им создано.

 

К ВОПРОСУ О РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧАХ (2)

— самые последние результаты —

Редактору журнала Electrical Review

Позвольте заметить, что слегка удивлен, прочитав в Вашем журнале от 11 марта о том видном положении, которое по Вашему мнению гармонирует с моими юностью и талантом, в то время как скромно оставлены в тени представленные на рис. 1 ребра и прочие частности, которые я описал отчетливо видимыми, судя по сопровождающему мое сообщение оттиску. К сожалению, мною обнаружена и ошибка в одной из подписей под иллюстрацией, более того, вынужден признать, что она проистекает из моего собственного текста. Я имею в виду седьмую строку в третьей колонке на странице 135: "Подобный отпечаток с расстояния около четырех футов был получен и сквозь тело экспериментатора…" Упомянутый здесь отпечаток аналогичен показанному на рис. 2, а теневое изображение на рис. 1 получено с расстояния 18 дюймов. Это замечание сделано только лишь во имя точности моего сообщения, но поскольку затронута истинность самого факта получения такого теневого изображения при данном расстоянии, Вашу подпись можно оставить без изменения, так как и с расстояния в 40 футов я получаю контрастные теневые изображения. Повторяю, 40 и даже более футов. Но и это не все. Воздействия на пленку настолько сильные, что необходимо принимать меры, дабы при длительных экспозициях рассеянными лучами защитить от порчи пластины в фотографическом кабинете, расположенном этажом выше, на расстоянии по меньшей мере 60 футов. Хотя в процессе исследований мною выполнено множество казавшихся экстраординарными экспериментов, и неожиданные проявления неведомого крайне поражают меня, но еще более удивительно, что даже теперь мне видится возможность — если не сказать о моей уверенности в этом, — по крайней мере десятикратного усиления эффектов с помощью моей аппаратуры! И что можно ожидать тогда? Очевидно, что мы будем иметь дело с излучением невиданной мощности, и все интереснее и важнее становится исследование его природы. Вот непредвиденный результат работы, которая — хоть и удивительна сама по себе, — казалась незначительной и совершенно неспособной к такому распространению, и которая являет убедительный пример плодотворности оригинального открытия. Подобные воздействия на чувствительную пластину на таком огромном расстоянии я отношу к применению лампы с одним контактам, которая может работать практически при любом потенциале и позволяет получать огромные скорости падающих частиц. Очевидно также, что при такой лампе воздействие на флуоресцентный экран пропорционально сильнее, чем при использовании трубки обычного вида. И у меня уже достаточно данных, которые вселяют уверенность в том, что в этом направлении нас ждут удивительные события. Я считаю, что открытие Рентгена, позволяющее нам с помощью флуоресцентного экрана видеть сквозь непрозрачную субстанцию, даже превосходнее записи на пластину.

После моего предыдущего сообщения в Вашем журнале мне удалось значительно продвинуться вперед, и сейчас я могу представить еще один важный результат. Недавно с помощью лишь только отраженных лучей мною получены теневые изображения, и это вне всякого сомнения показывает, что рентгеновские лучи обладают этим свойством. Опишу один из экспериментов. Один из концов толстой медной трубки длиной около фута плотно закрывали кассетой, в которой находилась чувствительная пластина, как обычно защищенная матерчатым чехлом. Рядом с открытым концом трубки поместили толстую стеклянную пластину под углом 45 градусов к оси трубки. На расстоянии примерно в восемь дюймов над стеклянной пластиной подвесили лампу с одним контактом так, чтобы пучок лучей падал на пластину под углом в 45 градусов, а предполагаемые отраженные лучи проходили вдоль оси медной трубки. При 45-ти минутной экспозиции получалось четкое и контрастное теневое изображение металлического объекта. Изображение давали отраженные лучи, так как абсолютно исключалось прямое воздействие. Потому что было показано, что даже при самых жестких испытаниях, когда воздействия были намного сильнее, через толщу меди, равную толщине стенки трубки, на пленке невозможно было получить отпечаток. Путем сравнения силы воздействия с эквивалентным эффектом за счет прямых лучей я обнаружил, что в данном эксперименте от стеклянной пластины отражались примерно два процента прямых лучей. Надеюсь, что вскоре смогу представить более подробный отчет по этой и другим темам.

Пытаясь внести скромный вклад в познание открытых Рентгеном явлений, нахожу все больше доказательств в пользу теории перемещения материальных частиц. Однако у меня нет намерения отстаивать сейчас точку зрения, что подобный факт имеет отношение к теории света, я просто пытаюсь установить сам факт существования таких материальных потоков, коль дело касается этих отдельных эффектов. У меня уже есть огромное количество указаний на то, что бомбардировка происходит вне лампы, и я готовлю решающие испытания, которые, надеюсь, приведут к успеху. Расчетные скорости полностью учитывают воздействия при расстояниях от лампы до 100 футов, а то, что выброс происходит через стекло, представляется очевидным из процесса разрежения, который описан мною в предыдущем сообщении. Показательный в этом отношении эксперимент, о котором я собираюсь упомянуть, заключается в следующем: Если должным образом откачанную лампу с одним электродом подсоединить к клемме катушки пробоя, будут наблюдаться небольшие стримеры, прорывающиеся через стеклянные стенки. Обычно, подобный стример пробивается через изолятор и пробивает! лампу, что влечет ухудшение вакуума; но, если изолятор поместить выше клеммы, или предпринять другие меры, которые бы препятствовали прохождению стримера через стекло в этом месте, то зачастую стример прорывается через боковую стенку лампы, образуя малюсенькое отверстие. Удивительно то, что несмотря на связь с наружной атмосферой, воздух не может проникнуть в лампу, пока отверстие очень мало. В месте возникновения пробоя стекло может быть настолько сильно разогрето, что становится мягким; но оно не разрушается, скорее выпучивается, указывая на то, что внутреннее давление превышает атмосферное. Часто приходилось наблюдать, как стекло выпучивается, а отверстие, через которое прорывается стример, становится столь большим, что заметно невооруженным глазом. По мере вытеснения из лампы материи улучшается разрежение, а стример становится все слабее, после чего стекло вновь смыкается, герметично затягивая отверстие. 1ем не менее, процесс разрежения продолжается, причем на разогретом месте все еще видны стримеры до тех пор, пока не настанет высшая степень разрежения, после чего они могут исчезнуть. Вот, следовательно, положительное свидетельство вытеснения материи через стенки стекла.

При работе с сильно деформированными лампами мои глаза часто испытывали внезапный и иногда болезненный шок. Подобный шок может возникать столь часто, что глаз воспаляется, и не будет перестраховкой, если воздержаться от слишком пристального наблюдения за лампой. В таком шоке мне видится еще одно свидетельство выброса из лампы более крупных частиц.

 

К ВОПРОСУ ОБ ОТРАЖЕННЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧАХ*

В предыдущих сообщениях по открытым Рентгеном эффектам я ограничился лишь кратким описанием наиболее значительных результатов, полученных в ходе исследований. Честно говоря, я первый раз осмелился высказаться после некоторого колебания и закономерной задержки, и только после того, как убедился в необходимости приведенной мною информации; поскольку, подобно остальным, не вполне мог избавиться от ощущения, которое неизбежно испытывает всякий, вторгаясь на чужую территорию. Естественно, первооткрыватель и сам бы докопался в свое время до большинства фактов, и будет не лишней учтивая сдержанность при объявлении результатов со стороны его коллег. Сколь многие преступали приличия по отношению ко мне, заявляя о своих достижениях как раз в тот момент, когда я и сам был вполне готов это сделать! Но настолько прекрасными, увлекательными и перспективными явились открытия Рентгена, которые стоят в одном ряду с созданием телескопа и микроскопа, его видение сквозь толщу непроницаемой субстанции, полученные им отпечатки на чувствительной пластине доселе невидимых объектов, что отброшена всякая сдержанность, и каждый предается удовольствию размышления и эксперимента. Вот бы каждая новая и достойная мысль находила такой отклик! Тогда бы один единственный год сравнялся со столетием прогресса. Жизнь в такой эпохе была бы наслаждением, но я бы не пожелал быть первооткрывателем.

Среди фактов, которые я имел честь довести до сведения, есть один, представляющий большой научный интерес и немалое практическое значение. Я имею в виду вкратце уже описанною мною демонстрацию отражения.

Поскольку в процессе работы с вакуумными лампами и трубками мне часто приходилось получать результаты, которые, насколько я мог судить, невозможно убедительно объяснить никакой теорией колебаний, поэтому я приступил к исследованиям, хоть и неохотно, но ожидая обнаружить, что причиной полученных эффектов является поток материальных частиц. У меня было много свидетельств существования таких потоков. Об одном из них я упоминал при описании электрического способа откачивания трубки. Я обнаружил, что подобная откачка происходит намного быстрее, если стекло по сравнению с толстостенной трубкой очень тонкое — полагаю, из-за лучшего прохождения ионов. При очень тонком стекле достаточно нескольких минут откачки, тогда как в случае толстого стекла или очень большого электрода зачастую требуется час и более. В соответствии с этой идеей я, стремясь добиться наиболее эффективной работы, выбрал прибор и обнаружил, что с каждым шагом моя гипотеза все больше подтверждается, а моя уверенность растет.

Поток обладающих большой скоростью частиц непременно должен отражаться; и, полагая, что первоначальная идея верна, я был вполне подготовлен рано или поздно продемонстрировать это свойство. Считая, что чем меньше угол падения, тем полнее отражение, я с самого начала исследований выбрал трубку, или лампу, b, формой, показанной на рис. 1, сделанную из очень толстого стекла, причем ее выдували так, чтобы дно было как можно тоньше. Преследовались две очевидные цели: ограничение излучения через боковые стенки и облегчение его прохождения через дно. В верхней части, примерно в дюйме под узкой шейкой n, располагается единственный электрод е в форме диска, диаметр которого чуть меньше диаметра трубки. Входной проводник с обернут длинной лентой w с тем, чтобы предотвратить растрескивание при образовании искр в точке входа проволоки в стекло. По ряду при- чин полезно хорошенько обернуть шейку и прилегаю- щую часть трубки, а на узкую шейку поместить уплотнение. Иногда для подобных трубок с одним вы- водом я применял электростатический экран. В дан- ном примере в качестве экрана нанесена бронза s чуть выше алюминиевого электрода и почти до обертки провода, так что конец обертки всегда видно. Либо внутри трубки, повыше электрода, размещают не- большую алюминиевую пластину, рис. 2. Электроста- тический экран практически удваивает эффект, так как отсекает пространство над собой от любого воз- действия. Кроме того, если принять, что излучение в стороны ограничено очень толстым стеклом, и за счет отражения большая его часть поступает ко дну, как я тогда предполагал, то очевидно, такая трубка должна быть намного эффективнее обычных. Действительно, быстро выяснилось, что по силе воздействия на чувст- вительную пластину трубка почти в четыре раза пре- восходила сферическую лампу с эквивалентной площадью воздействия. Подобного рода трубка также хорошо подходит для работы с двумя контактами, когда наружный электрод е1 размещен так, как показано пунктирными линиями на рис. 1. Если стекло толстое, то поток достаточно параллельный и сфо- кусированный. Помимо этого, если трубку сделать как можно длиннее, то можно будет исполь- зовать очень высокие потенциалы, работа с которыми при коротких трубках неосуществима.

Применение высоких потенциалов очень важно, так как позволяет значительно сократить время экспозиции и воздействовать на пластину с намного больших расстояний. Я пытаюсь точнее определить связь потенциала с воздействием на чувствительную пластину. По-моему, необходимо отметить, что следует использовать алюминиевый электрод, так как платиновый электрод, который до сих пор настойчиво применяют, дает худшие результаты, и трубка выходит из строя через сравнительно короткий период времени. Возможно, некоторые экспериментаторы испытывают трудности в поддержании достаточно постоянного вакуума, причина которых в особом процессе абсорбции в трубке — на него ясно указывал в самом начале Крукс, — и вследствие которого вакуум может возрастать при непрерывной работе. Мною найден удобный способ предотвращения этого: Экран или алюминиевую пластину s, рис. 2, размещают непосредственно над оберткой входного проводника с, но на некотором расстоянии от конца трубки. Верное расстояние можно определить только опытным путем. Если оно выбрано правильно, то при работе трубки обертка w нагревается, и временами через нее проскакивают яркие искорки от провода с к алюминиевой пластине s. Прохождение такой искры приводит к образованию газа, который слегка ухудшает вакуум. Вот таким образом, с помощью небольшой уловки, можно постоянно поддерживать необходимый вакуум. В трубке, показанной на рис. 1, можно добиться такого же результата посредством обертки, которую продлевают настолько глубоко внутрь, что во время нормальной работы трубки обертка так разо- гревается, что высвобождаются газы до необходимого количества. Для этой цели удобно, что- бы экран из бронзового покрытия s был нанесен и чуть ниже обертки, что дает возможность наблюдать за искрой. Однако, есть много иных способов обойти эту трудность, которая может досаждать тем, кто работает с недостаточно совершенными устройствами. Для обеспечения на- илучшего режима работы экспериментатору следует обратить внимание на различные отмечен- ные мною прежде стадии, через которые проходит трубка в процессе откачки. Во-первых, необходимо следить, что при наиболее заметном проявлении явлений Крукса из электрода вы- рывается красноватый стример, вначале почти полностью охватывающий электрод. Вплоть до этого момента трубка практически не оказывает воздействия на чувствительную пластину, хо- тя стекло очень горячее в точке соударения. Постепенно красноватый стример исчезает, и как раз незадолго до его исчезновения трубка начинает входить в близкий к рабочему режим, но все-таки воздействие на пластину слишком слабо. Теперь появляется белый или даже синева- тый стример, и спустя некоторое время стекло на дне трубки приобретает глянцевый блеск. На- грев все усиливается, по всей трубке идет предельно яркая фосфоресценция. Можно посчитать, что трубка в таком состоянии готова к работе, но внешние проявления зачастую обманчивы, и прекрасная трубка так и не работает. Даже при затухании белого или синего стримера и разо- греве стекла на донышке почти до расплава эффект на пластине очень слабый. Но на этой ста- дии внезапно на дне трубки появляется изменяющийся знак в виде звезды, как будто электрод источает капли жидкости. С этого момента мощность трубки возрастает во много раз, и для по- лучения наилучших результатов ее необходимо удерживать именно в этом режиме. Могу, одна- ко, отметить, что утверждения о том, что вакуум Крукса недостаточно высок для получения эффектов Рентгена, не совсем верны. Ведь и явления Крукса также не получаются при опреде- ленной степени вакуума, но проявляются даже при плохом вакууме, но при достаточно высоком потенциале. Это справедливо и для эффектов Рентгена. Естественно, для проверки необходи- мо предпринять меры к тому, чтобы не перегреть трубку при повышении потенциала. Этого лег- ко добиться, если при его увеличении уменьшить число импульсов или их длительность. Для подобных экспериментов лучше с индукционной катушкой вместо вибрирующего прерывателя применять вращающийся коммутатор. Изменение скорости коммутатора, а также регулировка длительности контакта, позволяют настраивать режим работы в соответствии со степенью ва- куума и приложенного потенциала.

В рассматриваемых здесь экспериментах по отражению использован прибор, показанный на рис. 2. Он состоит из Т-образной камеры квадратного сечения. Стенки выполнены из свин- ца толщиной одна восьмая дюйма, который при условиях экспериментов оказался совершенно непроницаемым даже при длительных экспозициях лучей. На верхнем торце прочно закрепле- на лампа b, вставленная в трубку t из толстого богемского стекла, конец которой несколько утоплен в свинцовую камеру. Нижний торец камеры плотно закрыт кассетой Р1 для фотоплас- тины, в кассете находится защищенная как обычно чувствительная пленка p1. И наконец боко- вой торец закрыт аналогичной кассетой Р с защищенной чувствительной пленкой р. Для получения контрастных отображений полностью идентичные объекты о и о1 помещены в цент- ре матерчатого чехла, защищающего чувствительные пластины. В центре камеры имеется при- способление для вставки пластины r из материала, отражательную способность которого испытывают, а размеры камеры таковы, чтобы отраженные и прямые лучи проходили одинако- вое расстояние, причем отражающая пластина находится под углом в 45 градусов по отноше- нию как к падающим, так и к отраженным лучам. Предпринимались меры к тому, чтобы полностью исключить возможность воздействия на пластину р любых лучей, кроме отражен- ных, а отражающая пластина r была так плотно пригнана повсюду к стенкам свинцовой каме- ры, что на пленку p1 не попадали никакие лучи, кроме проходящих через контрольную пластину. В предыдущих экспериментах по отражению отмечены лишь эффекты от отражен ных лучей, но в данном случае, — по предложению профессора У.А. Энтони, — мною преду- смотрены описанные выше меры для одновременного контроля воздействия и тех прямых лу- чей, которые все-таки проходят через отражающую пластину. Таким образом можно сравнивать величину проходящего и отраженного излучения. Назначение стеклянной трубки которая окружает лампу b, — обеспечение параллельного и более интенсивного потока. Отпе — чатки для различных расстояний показали, что на значительной дистанции пучок лучей или по- ток частиц расходится незначительно.

Дл я понижения ошибки, которую неизбежно влекут слишком длительная экспозиция и очень небольшое расстояние, экспозицию сокращали до одного часа, а суммарное расстояние, которое лучи проходили до чувствительных пластин, составляло 20 дюймов, при этом расстоя- ние от дна лампы до отражающей пластины равнялось 13 дюймам. Необходимо отметить, что в процессе испытаний были предприняты все возможные меры предосторожности относитель- но чувствительных пластин: постоянство потенциала, неизменный режим ламп и поддержка одинаковых условий в целом. Разме р контролируемых пластин был одинаков, чтобы они вхо- дили в гнездо в свинцовой камере. Испытаны следующие проводники: латунь, инструменталь- ная сталь, цинк, алюминий, медь, свинец, серебро, олово и никель, и изоляторы: флинтглас, эбонит и слюда.

Ка к и в предыдущих экспериментах путем сравнения интенсивности отпечатка, полученного отраженными лучами, с эквивалентным отпечатком, полученным за счет прямой экспозиции от одной и той же лампы и при одинаковом расстоянии, т. е. путем расчета по времени экспозиции при допущении, что воздействие на пластину пропорционально времени, получены следующие приблизительные результаты:

Хот я эти числа — лишь грубое приближение, тем не менее, вполне вероятно, что они верны, поскольку речь идет об относительных величинах отпечатков, полученных отраженными лучами для различных тел. Выстраивая металлы согласно этим величинам и на время отложив рассмотрение сплавов или веществ с примесями, получаем следующий ряд: цинк, свинец, оло- во, медь, серебро. По-видимому, олово отражает совершенно также, как свинец, но допуская наличие ошибки в измерениях, можно предположить, что оно отражает хуже, а в таком случае мы находим, что этот ряд точно совпадает с Вольтовым рядом металлов в воздухе. Если это окажется верным, то мы столкнемся с совершенно необычным фактом. Почему, например, цинк — лучший отражатель среди проверенных металлов, и почему, одновременно, он один из ли- деров в ряду Вольта? Пока что не проверен магний. По правде говоря, меня несколько взвол- новали эти результаты. Магний должен быть даже еще более хороший отражателем, чем цинк, а натрий — еще лучше магния. Каким образом объяснить эту необычную взаимосвязь? На се- годня мне видится единственно возможное объяснение: из лампы выходят потоки материи в не- коем первичном состоянии, а отражение потоков зависит от какого-то фундаментального и электрического свойства металлов. Вероятно, напрашивается предположение об однородной наэлектризованности потоков; т. е. по своей природе они должны быть или анодными, или ка- тодными, но не смешанными. С момента публикации, впервые, по-моему, во Франции, о том, что данные потоки анодные, я изучил этот вопрос и обнаружил, что не могу согласиться с та- кой точкой зрения. Напротив, по-моему на пластину воздействуют и анодные, и катодные по- токи, более того, я убедился в том, что фосфоресценция стекла не имеет ничего общего с фотографическими отпечатками.

Явное доказательство заключается в том, что подобные отпечатки получены с помощью алюминиевых баллонов в отсутствии фосфоресценции. А что касается анодной или катодной природы, то простой факт получения отпечатков посредством светового разряда, возбуждаемо- го индукцией замкнутого баллона, где нет ни анода, ни катода, по-видимому, эффективно оп- ровергает предположение об испускании потоков только с одного из электродов. Вероятно, уместно указать на простой связанный с индукционной катушкой момент, который может при- вести экспериментатора к ошибке. При подсоединении вакуумной трубки к выводам индукци- онной катушки обе клеммы подвергаются одинаковому воздействию, пока трубка плохо откачана. При высоком разрежении оба электрода практически независимы, а так как они ве- дут себя как тела со значительной емкостью, то следствием этого является неуравновешенность катушки. Если, например, катод очень большой, может значительно возрасти напряжение на аноде, и если анод делают, как часто бывает, маленьким, то плотность электрического тока мо- жет во много раз превышать таковую на катоде. Отсюда очень сильный разогрев анода при, возможно, холодном катоде. Совершенно иное дело, если размеры обоих электродов в точнос- ти одинаковы. Но при описанных выше условиях более горячий анод испускает поток большей интенсивности, чем холодный катод, так как скорость частиц зависит и от плотности электри- ческого тока, и от температуры.

Из предыдущих опытов вытекают также интересные результаты по непроницаемости. На- пример, латунная пластина толщиной одна шестнадцатая дюйма оказалась довольно прозрач- ной, тогда как пластины той же толщины из цинка и меди продемонстрировали полную непроницаемость.

Так как я изучил отражение и получил в этом направлении определенные результаты, то появилась возможность добиться более сильных эффектов за счет подходящих отражателей. Эффект можно существенно усилить, если окружить лампу трубкой из очень толстого стекла. Применение цинкового отражателя однажды дало примерно 40-процентное усиление получен- ного отпечатка. Использованию надлежащих отражателей я отвожу большое практическое зна- чение, потому что с их помощью можно задействовать любое количество ламп и тем самым получать необходимую интенсивность излучения. В ходе исследований меня постигло разоча- рование: полный провал усилий по демонстрации преломления. Использовал линзы всех типов, проводил множество экспериментов, но не смог добиться положительного результата.

 

К ВОПРОСУ О РЕНТГЕНОВСКОМ ИЗЛУЧЕНИИ*

Обнаружив неожиданное поведение различных металлов при отражении рентгеновских лучей (см. Electrical Review за 1 Апреля 1896 г.), я попытался разобраться с некоторыми все еще сомнительными моментами. Так как на этот раз казалось крайне необходимым установить точный порядок металлов относительно их отражательной способности, то, отложив определение величины эффектов на будущее, я несколько модифицировал прибор и методику, описанные в упомянутой работе. Каждая отражательная пластина выполнена не как прежде из одного металла, а из двух, отражательные способности которых следовало сравнить. Пластины из двух исследуемых металлов крепили на свинцовой пластине таким образом, что отражающую поверхность линия их соединения разделяла на две половины. Кроме того, во избежание распространения и смешивания лучей, отражаемых от обеих половин, толстая свинцовая пластина, установленная посередине свинцовой камеры, разделяла ее на два отделения. Были предприняты меры, чтобы по возможности была однородной плотность падающих на отражающие поверхности лучей, и с этой целью окружающая лампу стеклянная трубка была приподнята так, чтобы выставлялось лишь полусферическое дно лампы. Лампу размещали как можно точнее по центру, чтобы в равной мере подвергать облучению обе половины отражающей пластины.

Так как в предыдущих опытах я по недосмотру не получил результат по железу, я путем сравнения с медью попытался выяснить его положение в ряду, использовав пластину из этих двух металлов. Опыты показали, что железо отражает почти также как медь, но надежно определить этим методом, какой из металлов отражает лучше, было невозможно. Далее, по той же методике я пробовал найти, что лучше отражает: олово или свинец. Выполнил три опыта, и в каждом случае металлы вели себя почти одинаково, но кажется, олово чуть-чуть лучше. И в конце мною были изучены сравнительные свойства магния и цинка. Судя по результатам, магний отражает несколько лучше.

В силу важности данного соотношения металлов я пока не удовлетворен используемой установкой и попытаюсь продумать прибор, который устранит все нынешние недостатки. Обнаружил, что можно сократить время экспозиции до нескольких минут с помощью флуоресцентной бумаги.

В предыдущих сообщениях я лишь намекал о практической важности применения подходящих отражателей. Вероятно, кто-то придет к заключению, что выигрыш, например, от цинкового отражателя будет мал, так как при условиях описанных раннее опытов цинк отражает только три процента падающих лучей. Конечно, это ошибочный вывод.

Прежде всего следует помнить, что в упомянутых прежде примерах угол падения составлял 45 градусов, и что при больших углах будет отражаться более значительная часть лучей.

Точный закон отражения еще надлежит определить. Теперь предположим, что теневое изображение объекта получают на расстоянии D. Чтобы добиться контрастного теневого изображения, это расстояние должно быть не менее двух футов, а я прихожу к все большей и большей необходимости использовать еще большие расстояния. Если ради простоты рассмотреть сферические лампу и электрод, то излучение будет однородным во все стороны, а любой элемент поверхности сферы радиусом D, очерченной вокруг электрода, примет равное количество лучей. Полная поверхность такой сферы равна 4 п D2 . Объект, теневое изображение которого следует получить, может иметь небольшую площадь а, на которую из всех испускаемых лучей попадает лишь незначительная часть, определяемая соотношением (a / (44 п D2 ). В действительности нельзя допускать меньшее, чем (a / (44 п D2 ), эффективное отношение. Но даже в случае, если D очень большое, а объект, т. е. площадь (X, мал, отношение (a / (D2 п) может быть столь незначительным, что посредством подходящего отражателя можно сконцентрировать на площади а такое количество лучей, которое в несколько раз превысит количество лучей, попадающих на нее без отражателя. И это при том, что мы можем отражать лишь несколько процентов всех падающих лучей.

В качестве доказательства эффективности такого отражателя представлен снимок плеча и ребер человека. В эксперименте использовали воронкообразный цинковый отражатель высотой два фута с пятидюймовым отверстием в днище и 23-дюймовым в верхней части. Полностью подобную ранее описанным трубку подвешивали в отражателе таким образом, что выше его находился лишь статический экран трубки. Точное расстояние от электрода до чувствительной пластины составляло четыре с половиной фута. Расстояние от конца трубки до пластины — три с половиной фута. Продолжительность экспозиции 40 минут. Все кости: плечо и ребра, были отчетливо видны на пластине, но мне трудно судить, насколько четко они отобразятся на оттиске в журнале. С тем, чтобы лучше продемонстрировать достигнутый прогресс, я выбрал тот же объект, что и в первой по данному исследованию статье в Electrical Review. Наилучшими показателями успеха в этом случае служат расстояние, увеличенное более, чем в два раза, и время экспозиции меньше получаса. Но основное значение отражателя в том, что он позволяет использовать много ламп, не ухудшая точность и четкость изображения, а также в концентрации большого количества излучения на очень маленькой площади.

С тех пор, как два профессора, Генри и Сальвони, предложили использовать фосфоресцирующие или флуоресцирующие вещества применительно к чувствительной пленке, я обнаружил, что сокращение времени экспозиции до нескольких минут или даже секунд — дело несложное. По-видимому, внедренный недавно Эдисоном и выпускаемый господами Эйлсуэртом и Джексоном вольфрамат кальция — пока самое чувствительное вещество. Мною получен и использован в ряде испытаний его образец. Он бесспорно флуоресцирует лучше, чем цианоплатинит бария, но из-за размера кристаллов и неизбежно неровного распределения на бумаге, он не оставляет четкого отпечатка. Для использования применительно к чувствительным пленкам вольфрамат кальция следует размалывать до очень тонкого порошка, и каким-то образом добиваться его равномерного распределения. Для получения достаточно четких контуров также необходимо крепко прижимать бумагу к пленке по всей пластине. Видимо, флуоресценция этого вещества зависит от особого излучения, потому что испытания с несколькими лампами, которые прекрасно работали в иных обстоятельствах, не дали очень хорошего результата, а я едва не получил ложный отпечаток.

Однако, одна или две лампы воздействовали на него очень сильно. Отпечаток руки делали с расстояния около шести футов от лампы при экспозиции меньше минуты, но даже при этом пластина оказалась передержанной. Затем с расстояния 12 футов от конца трубки при пятиминутной экспозиции был сделан отпечаток грудной клетки человека. На проявленной пластине ребра были видны четко, но контуры были нерезкие. Далее, при получении отпечатка грудной клетки помощника на расстоянии четырех футов от лампы была использована трубка с уже описанным цинковым отражателем. При этом эксперименте лампа была излишне деформирована, и ее разорвало из-за большого внутреннего давления в месте пятна бомбардирующих потоков. Такая авария часто случается при слишком сильно деформированных лампах, при этом внешними предвестниками ее являются возросшая активность газа в трубке, который выглядит как пар, и быстрый нагрев самой трубки. По- видимому, вызывающий необычно большой рост внутреннего давления на стеклянную стенку процесс является следствием воздействия, противоположного тому, которое отмечали Крукс и Споттисвуд, и процесс этот очень быстрый. По этой причине экспериментатору необходимо внимательно следить за подобными зловещими сигналами и незамедлительно понижать потенциал. Вследствие безвременной кончины лампы в последнем описанном опыте экспозиция длилась лишь одну минуту. Тем не менее, был получен очень контрастный отпечаток скелета грудной клетки, на котором видны правые и левые ребра и прочие подробности. Но вновь по сравнению с обычным процессом без фосфоресцентного подсвечивающего устройства значительно менее резкими были контуры, хотя флуоресцентная бумага была крепко прижата к пленке. Из предшествующего описания очевидно, что при использовании вышеупомянутых средств для сокращения времени экспозиции толщина объекта не имеет очень большого значения.

При наблюдении за воздействием на флуоресцентный экран из вольфрамата кальция мне пришла в голову еще более интересная мысль о качестве этого химиката. Такого рода экрану вместе с бумажной камерой дали причудливое название "флюороскоп". На самом деле это криптоскоп Сальвиони без объектива, что большой недостаток. Дабы оценить характеристики экрана, необходимо работать по ночам, когда спустя длительное время глаз привыкнет к темноте и приобретет способность замечать на экране слабые эффекты. Однажды качество экрана было особенно замечательным. Его освещали с расстояния 20 футов, но даже с 40 футов я все еще мог различать тусклую тень, проходящую через поле зрения при движении руки перед прибором. Наблюдая примерно с трех футов от лампы просвечивание тела помощника я мог легко различать позвоночный столб в верхней части тела, которая была прозрачнее. В нижней части тела столб и остальное были практически неразличимы. Ребра были лишь едва видны. Отчетливо заметны были кости шеи, и сквозь тело помощника можно было очень легко увидеть квадратную медную пластину, когда ее двигали вверх и вниз перед лампой. При наблюдении сквозь голову видны были только контур черепа и подбородок, хотя поле зрения все еще было ярким. Все-таки все выглядело расплывчатым. Это показывает, что усиление флуоресценции не очень-то много дает при осмотре внутренних частей тела. Скорее решение этой задачи будет найдено после получения очень мощных излучений, способных давать более контрастные теневые изображения. Полагаю, что указал верный путь к достижению результата. Хотя необходимо признать замечательный показатель экрана при использованных мною приспособлениях, тем не менее, я убедился в его ограниченном значении для исследования. Кости конечностей различимы, но не так отчетливо, как на фотографическом отпечатке. Однако, со временем с помощью сильного излучения и хороших отражателей подобные флуоресцентные экраны могут стать ценными инструментами для исследования. Несколько недель назад, когда я наблюдал, как на значительном расстоянии от лампы вспыхивает небольшой экран из цианоплатинита бария, я сказал своим друзьям, что, по- видимому, посредством такого экрана можно будет наблюдать за движущимися по улице объектами. Теперь эта возможность кажется мне намного ближе, чем тогда. Сорок футов — порядочная ширина для улицы, а на таком расстоянии от единственной лампы экран слабо светится. Привожу эту странную мысль только в качестве иллюстрации, насколько научные разработки могут повлиять даже на наши нравы и привычки.

Возможно, вскоре каждый из нас настолько свыкнется с таким положением вещей, что не будет испытывать ни малейшего смущения, сознавая, что бестактные наблюдатели пристально рассматривают его скелет или иные особенности. Флуоресцентные экраны помогают получить представление о рабочем режиме лампы. С помощью подобного экрана, разместив между ним и лампой объектив и меняя фокусное расстояние, я надеялся найти подтверждение преломления. К своему разочарованию, мне не удалось увидеть никаких его признаков, хотя теневое изображение объектива наблюдалось с 20 футов. Также тщетным оказалось применение экрана с целью регистрации эффектов отражения и дифракции.

 

ИССЛЕДОВАНИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ

Дальнейшие исследования поведения различных металлов при отражении рентгеновского излучения еще более утвердили меня в высказанной раньше мысли: Вольтов электрический контактный ряд в воздухе идентичен ряду, полученному при ранжировании металлов по их от- ражательной способности, причем наиболее электроположительный металл — наилучший от- ражатель. Ограничусь теми металлами, которые легко поддаются эксперименту. Тогда этот ряд выглядит следующим образом: магний, свинец, олово, железо, медь, серебро, золото и плати- на. Должно оказаться, что последний из перечисленных металлов — наихудший отражатель, а натрий — наилучший. Данное соотношение предстанет еще более интересным и неоднознач- ным, если учесть, что ряд этот примерно совпадает с классификацией металлов по энергиям со- единения с кислородом согласно расчету по их химическим эквивалентам.

Если упомянутую выше связь подтвердят другие физики, то появится основание для сле- дующих выводов: во-первых, сильно возбужденная лампа испускает материальные потоки, ко- торые отражаются при столкновении с металлической поверхностью; во-вторых, эти потоки образуются из материи в ее первичном, или элементарном, состоянии; в-третьих, вероятно, они — тот же фактор, который является причиной электродвижущего напряжения между металлами, находящимися в тесном соседстве или реальном контакте, а возможно, они определяют, до некоторой степени, энергию соединения металлов с кислородом; в-четвертых, каждый металл или проводник — источник подобных потоков в большей или меньшей степени; в-пятых, такие потоки излучений, должно быть, вырабатываются некими излучениями, существующими в сре- де; и, в-шестых, схожие с катодными потоки должны испускаться солнцем, а также, вероятно, иными источниками лучистой энергии, например, дуговой лампой или бунзеновской горелкой.

Первый из этих выводов, — если допустить верность указанного выше факта, — очевиден и неоспорим. Никакая теория колебаний не смогла бы объяснить этой необычной связи между отражающей способностью и электрическими свойствами металлов. Потоки выбрасываемой материи, которая сталкивается с отражающей металлической поверхностью, дают единственное правдоподобное объяснение.

Также очевиден и второй вывод, так как не отмечено никакой разницы при использовании различных видов стекла для лампы, электродов из разных металлов и остаточных газов любого вида. Несомненно, какой бы ни была материя, из которой состоят потоки, она должна претерпевать какое-то изменение в процессе испускания, или, вообще говоря, проецирования (так как взгляды по этому вопросу все еще расходятся), изменение, при котором материя полностью бы утрачивала те характеристики, которыми обладала при формировании электрода, стенки лампы или газового содержимого последней.

Существование связи между рядом коэффициента отражения и вольтовым рядом подтал- кивает нас также и к третьему выводу, потому что простое совпадение подобного рода крайне маловероятно, если не сказать совершенно невероятно. Кроме того, можно напомнить, что все- гда существует разность потенциала между двумя металлическими пластинами, расположенны- ми на некотором расстоянии, и различие в траектории лучей, выходящих из откачанной лампы.

Так как между двумя металлами, которые находятся в тесном соседстве или контакте, существует электрическое напряжение, или разность потенциала, то с учетом всего вышесказан- ного неизбежно напрашивается четвертый вывод, а именно, металлы эмитируют сходные пото- ки, и поэтому, забегая вперед, скажу, что если чувствительную пленку разместить между двумя пластинами, допустим из магния и меди, то после очень продолжительной экспозиции в темно- те получили бы настоящее рентгеновское теневое изображение. Или, в общем случае, такое изображение могли бы получать всякий раз при размещении пластины вблизи металлического или проводящего тела. Изоляторы пока рассматривать не будем. Натрий, который стоит одним из первых в ряду Вольты, но с которым пока не экспериментировали, возможно, выдаст пото- ки еще более интенсивные, чем даже магний.

Ясно, что подобные потоки вряд ли испускались бы вечно, если бы не было постоянного поступления излучения из среды в каком-нибудь ином виде; или, возможно, потоки, которые испускают сами тела, — это просто отраженные потоки, поступающие из каких-то других ис- точников. Но поскольку все исследования укрепили выдвинутую Рентгеном точку зрения о том, что для получения данных излучений необходим некий толчок, то первая из двух возмож- ностей более вероятна, и мы должны предположить, что те излучения, которые существуют в среде и вызывают рассматриваемые здесь излучения, чем-то напоминают по своей природе ка- тодные потоки.

Но, если повсюду вокруг нас, в окружающей среде, имеются такие потоки, возникает во- прос, откуда они приходят. Единственный ответ — от солнца. Поэтому, выскажу догадку, что солнце и прочие источники лучистой энергии, должно быть, — в меньшей степени, — испус- кают излучения или потоки материи, подобные тем, которые извергает электрод в сильно раз- реженном замкнутом пространстве. В данный момент это, кажется, все еще остается спорным вопросом. По моему нынешнему твердому убеждению рентгеновские теневые изображения при очень продолжительных экспозициях должны получаться от любого источника лучистой энер- гии, если дать возможность излучению сначала столкнуться с металлом или иным веществом.

Предыдущие размышления призваны показать, что сгустки материи, составляющие катод- ный поток в лампе, разбиваются на несравненно меньшие частицы при соударении со стенкой лампы и благодаря этому получают возможность выйти наружу. Любое до сих пор полученное мною доказательство указывает скорее на это, чем на испускание частиц самой стенкой под воздействием сильного удара катодного потока. Отсюда, на мой взгляд, различие между луча- ми Ленарда и Рентгена, если таковое вообще существует, заключается в том, что входящие в состав рентгеновских лучей частицы несравненно меньше и обладают более высокими скоро- стями. Главным образом именно этими двумя свойствами я объясняю то, что лучи Рентгена не отклоняются магнитом, что, по моему, будет в конечном счете опровергнуто. Однако, оба вида лучей воздействуют на чувствительную пленку и флуоресцентный экран, только открытые Рентгеном лучи намного эффективнее. Теперь нам известно, что эти лучи получаются при до- стижении в лампе определенных исключительных условий: вакуум предельно высок, а область наивысшей активности довольно мала.

Я пытался обнаружить, обладают ли отраженные лучи отличительными свойствами, и с этой целью получил изображения различных объектов, но ни разу не заметил различий. Поэто- му я сделал вывод, что при соударении с телами составляющая рентгеновские лучи материя не испытывает последующей деградации. Перед экспериментаторами все еще стоит один из важ- нейших вопросов, что же происходит с энергией лучей. В ряде экспериментов с лучами, отра- женными от проводящей или изолирующей пластины и проходящими через нее, я выяснил, что объяснить можно лишь небольшую часть лучей. Например, при угле падения 45 градусов око- ло двух с половиной процентов отражались и около трех процентов проходили сквозь цинко- вую пластину толщиной одна шестнадцатая дюйма, следовательно, свыше 94 процентов суммарного излучения остаются неучтенными. Все опыты, которые мне удалось проделать, под- крепили утверждение Рентгена о том, что эти лучи не способны повышать температуру тела. Просле- живание потерянной энергии и ее правдоподобное объяснение будет равноценно новому открытию.

Так как теперь показано, что все тела более или менее способны отражать, то легко объяснима диффузия по воздуху. Наблюдая за тенденцией к рассеиванию в воздухе, я был вынужден повысить эффективность отражателей, обеспечив не один, а несколько отдельных последовательных слоев для отражения, путем изготовления отражателя из тонких листов металла, слюды или иных веществ. Эффективность слюды в качестве отражателя, в основном, отношу на счет того, что она состоит из многочисленных наложенных друг на друга слоев, каждый из которых отражает в отдельности. По моему, такие многочисленные последовательные отражения — причина рассеивания в воздухе.

В своем сообщении в Electrical Review от 1 Апреля я впервые заявил, что эти лучи состоят из материи в [ее] "первичном", или элементарном, виде или состоянии. Я выбрал этот оборот, дабы избежать употребления слова "эфир", которое обычно воспринимают в максвелловском толковании, что расходилось бы с моими теперешними воззрениями на природу излучений.

Вот изложение опыта, который, возможно, представляет интерес. Однажды, несколько лет назад, я описывал явление, которое наблюдал в хорошо откачанных лампах. Это исходящий при определенных условиях из отдельного электрода хвост, или поток, который очень быстро вращается вследствие воздействия магнитного поля Земли. А недавно я наблюдал такое же явление в нескольких лампах, которые были способны оставлять очень резкий отпечаток на чувствительной пленке и на флуоресцентном экране. Поскольку хвост быстро вращается, я предположил, что, вероятно, и потоки Ленарда и Рентгена вращаются под действием магнитного поля Земли, и теперь пытаюсь получить доказательство подобного движения, изучая работу лампы в различных положениях относительно магнитной оси Земли.

В том, что касается колебательного свойства лучей, я все-таки придерживаюсь мнения, что причиной колебания может быть просто используемый прибор. При наличии обычной индукционной катушки мы вынуждены иметь дело почти исключительно с очень низкочастотным колебанием, которое наводится коммутирующим устройством или прерывателем. При работе катушки разряда с пробоем обычно кроме колебания на основной частоте имеется очень сильное наложенное колебание, которое легко проследить иногда вплоть до четвертой октавы основного колебания. Но я не могу примириться с идеей колебаний, близких к световым или даже их превосходящих, и полагаю, что все эти эффекты можно было бы с тем же успехом получить посредством постоянного электрического напряжения, скажем от батареи, и исключая любое колебание, которое может возникнуть даже в этом случае, что было показано Де Аа Ривом. В экспериментах я пытался убедиться, можно ли добиться большего различия между тенями костей и плоти с помощью токов предельно высокой частоты, и, хотя частота изменялась в максимально возможных пределах, мне не удалось обнаружить зависимости от частоты. Но, как правило, чем интенсивнее воздействие, тем контрастнее получаемые теневые изображения, если только расстояние не слишком мало. Более того, для четкости теневых изображений чрезвычайно важно пропускать лучи через некий трубчатый отражатель, который делает их практически параллельными.

Для того, чтобы дать как можно больше деталей на чувствительной пластине, необходимо действовать точно также, как если бы мы должны были иметь дело с летящими пулями, которые ударяются в стену, состоящую из частей с различной плотностью, когда возникает задача добиться как можно большей разницы в траекториях пуль, которые проходят через разные части стены. Ясно, что разница будет тем больше, чем больше скорость пуль; следовательно, чтобы дать детали, требуются очень сильные излучения. Развивая эту теорию, я использовал особо толстые пленки, которые проявлял очень медленно, и таким способом были получены более четкие изображения. Впервые на важность медленного проявления указал Профессор Райт из Иеля. Конечно, если использовать предложение Профессора Генри по использованию флуоресцентного вещества в контакте с чувствительной пленкой, то процесс превращается в обычное быстрое фотографирование, и приведенные выше рассуждения не работают.

Поскольку требовалось получить как можно более мощное излучение, я продолжал уделять внимание этой задаче и добился ощутимого успеха. Прежде всего, были ограничения по вакуумной трубке, которая не позволяла прилагать такой высокий потенциал, какой бы мне хотелось; а именно, при достижении определенной высокой степени разрежения за электродом формировалась искра, что препятствовало подаче на трубку большего напряжения. Я полностью преодолел это неудобство тем, что сделал очень длинным провод, идущий к электроду, и пропустил его через узкий канал так, чтобы тепло от электрода не могло приводить к образованию искр. Еще одно ограничение налагали стримеры, которые при очень высоком потенциале пробивали в конце трубки. Это затруднение я преодолевал либо с помощью потока холодного воздуха вдоль трубки, либо путем погружения трубки в масло. Как теперь хорошо известно, масло — средство, которое исключает образование стримеров за счет того, что удаляет весь воздух. За применение масла при получении излучений ратовал ранее наш соотечественник, Профессор Троубридж. Первоначально я использовал деревянный ящик, тщательно загерметизированный воском и заполненный маслом или иной жидкостью, куда погружали трубку. В результате некоторых специальных опытов я модифицировал и усовершенствовал прибор и в последующих исследованиях использовал установку, показанную на рисунке. Лампа b, описанного прежде типа с намного более длинными, чем здесь показано, входным проводником и горлышком вставлена в большую, толстостенную стеклянную трубку l. Спереди трубка закрыта диафрагмой d из пергамента, а сзади — резиновой пробкой Р. В пробке два отверстия, при этом в нижнее вставлена стеклянная трубка t1, которая достигает почти самого конца лампы. Масло прогонялось через резиновые трубки rr от большого резервуара R, размещенного на регулируемой подставке S, до нижнего резервуара R1. Путь, который оно проходит, понятен из рисунка.

Постоянный режим работы легко поддерживался настройкой разности уровней резервуаров. Наружная стеклянная трубка t частично служила в качестве отражателя, но в то же самое время она позволяет вести наблюдение за лампой b в процессе работы. Пробка Р, в которой плотно запечатан проводник С, устроена таким образом, что ее можно вдвигать в трубку t и выдвигать из нее чтобы изменять преодолеваемую лучами толщу масла.

С помощью этой установки я получил результаты, которые ясно продемонстрировали ее преимущество. Например, на расстоянии 45 футов от конца лампы мои помощники и я могли отчетливо видеть пальцы руки через экран из вольфрамата кальция, причем лучи преодолевали около двух с половиной дюймов масла и диафрагму d. С помощью такой установки удобно делать фотографии небольших объектов с расстояния в 40 футов при экспозиции лишь в несколько минут по методу профессора Генри. Но даже без помощи флуоресцентного порошка короткие экспозиции возможны, так что, по-моему, применение упомянутого выше метода для быстрой методики несущественно. Мне охотнее верится, что при практической разработке этого принципа, если потребуется, необходимо будет воспользоваться предложением профессора Сальвиони по флуоресцентной эмульсии в сочетании с пленкой. Это должно дать лучшие результаты, чем отдельный флуоресцентный экран, и заметно упростит процесс. Могу, однако, заметить, что с момента моей последней публикации экраны заметно улучшились. Изготовители вольфрамата кальция Эдисона поставляют теперь экраны, которые дают достаточно четкие изображения. Порошок мелкий и распределен однороднее. Полагаю также, что польза будет и от более мягкой и толстой, чем прежде, бумаги. Следует только отметить, что, как оказалось, вольфрамат кальция — также прекрасный флуоресцентный реагент в лампе. Я незамедлительно проверил его свойства для подобного применения и нахожу его до сих пор непревзойденным. Посмотрим, сколь долго это продержится. Поступили сведения о том, что за границей открыты флуоресцентные вещества, превосходящие цианиды.

Еще одно улучшение в плане усиления контраста теневых изображений подсказал мне м-р Е. Р. Хьюитт. По его прикидкам отсутствие контрастности контуров теневых изображений на экране — следствие рассеяния флуоресценции от кристалла к кристаллу. Избавиться от этого он предлагает с помощью тонкой алюминиевой пластины с множеством параллельных пазов. Воспользовавшись его предложением я провел несколько опытов с проволочной тканью и, кроме того, с экранами, сделанными из смеси флуоресцентного и обычного порошков. И обнаружил, что общая яркость экрана убывает, но при сильном излучении теневые изображения оказываются контрастнее. Может быть эта идея найдет полезное применение.

С помощью описанного выше устройства я сумел намного лучше, чем прежде, обследовать тело посредством флуоресцентного экрана. Теперь позвоночный столб можно разглядывать довольно четко, даже в нижней части тела. Мне были также ясно видны контуры тазовых костей. Проводя наблюдение в области сердца, я безошибочно сумел определить его местонахождение. Фон выглядел намного ярче, и такое различие в яркости тени и окружающей картины поразило меня. Ребра я мог теперь рассматривать в ряде случаев достаточно отчетливо, также как и кости плеча. Конечно, нетрудно обследовать кости любых конечностей. Я отметил своеобразные эффекты, которые отнес на счет масла. Например, лучи проходили через пластины металла толщиной более одной восьмой дюйма, и в одном случае я смог довольно ясно увидеть кости моей руки через листы меди, железа и латуни толщиной почти в одну четверть дюйма. Через стекло лучи, казалось, проходят настолько свободно, что если смотреть через экран в направлении под прямыми углами к оси трубки, то видно самое интенсивное действие, хотя лучи должны были пройти через большую толщу стекла и масла. Стеклянная пластина толщиной почти полдюйма, которую поместили перед экраном, едва флуоресцировала. Когда экран помещался перед трубкой на расстоянии около трех футов, то голова помощника, втиснутая между экраном и трубкой, отбрасывала лишь слабую тень. Временами казалось, что кости и плоть как бы в равной степени прозрачны для излучений, проходящих через масло. Когда экран находился очень близко к лампе, он освещался через тело помощника столь сильно, что когда перед ним двигали рукой, я мог ясно различать движение руки через тело. В одном случае были различимы даже кости руки.

После того, как в некоторых опытах я заметил необычную прозрачность костей, то поначалу предположил, что лучи могут быть колебаниями высокой частоты, и что часть их неким образом поглощалась маслом. Однако, такой взгляд пришлось отбросить, когда я обнаружил, что на определенной дистанции от лампы получается контрастная тень костей. Последнее обстоятельство привело меня к успешному использованию экрана при получении отпечатков на пластине. А именно, в таком случае удобно сначала посредством экрана определить надлежащее расстояние, на котором следует разместить объект перед тем, как делать отпечаток. Часто оказывается, что изображение намного четче на большом расстоянии. Во избежание ошибок при работе с экраном я окружил ящик толстыми металлическими пластинами так, чтобы воспрепятствовать получаемой вследствие излучений флуоресценции, которая достигает экрана с боков. По-моему, такая мера совершенно необходима, если стремиться добиться точных результатов.

В процессе все еще продолжаемого мною изучения поведения масел и прочих жидких изоляторов мне пришло в голову исследовать важный эффект, открытый профессором Дж. Дж. Томсоном. Некоторое время назад он заявил, что все тела, через которые проходят рентгеновские излучения, становятся проводниками электричества. Для исследования данного явления я прибегнул к резонанс чувствительному испытанию, по методике, указанной мною в более ранних работах по высокочастотным токам. Вторичную катушку, которая желательно не имеет слишком тесной индуктивной связи с первичной катушкой, соединяют с ней и с землей, а колебание в первичной катушке настраивают так, чтобы был истинный резонанс. Поскольку вторичная катушка имела значительное число витков, то очень небольшие тела, прикрепляемые к свободной клемме, существенно изменяли потенциал на ней. В деревянную заполненную маслом камеру я помещал трубку, соединял ее с клеммой и настраивал колебание в первичной обмотке так, чтобы наступил резонанс, но чтобы лампа не излучала рентгеновские лучи в сколько-нибудь ощутимой степени. Затем я изменял режим так, чтобы лампа испускала лучи очень активно. Теперь, согласно предположению профессора Дж. Дж. Томсона, масло должно было стать проводящим, и должно было наступить очень заметное изменение в колебании. Оказалось, что это не так, поэтому в открытом Дж. Дж. Томсоном явлении необходимо усматривать лишь еще одно доказательство того, что здесь мы имеем дело с потоками материи, которые, проходя через тела, уносят электрические заряды. Но тела не становятся проводниками в общем значении этого термина. Метод, которого я придерживался, настолько чувствительный, что ошибка почти невозможна.

 

ИНТЕРЕСНАЯ ОСОБЕННОСТЬ РЕНТГЕНОВСКИХ ИЗЛУЧЕНИЙ*

Возможно, ценность изложенных здесь результатов, полученных с помощью ламп, испускающих рентгеновские излучения, в том, что они проливают дополнительный свет на природу излучений, а также лучше иллюстрируют уже известные свойства. В основном, результаты согласуются с теми взглядами, которые сложились у меня с самого начала. А именно, с идеей о том, что лучи состоят из потоков малых материальных частиц, выбрасываемых с огромной скоростью. В многочисленных опытах мною обнаружено, что материя, которая за счет удара внутри лампы вызывает образование лучей, может поступать с любого из электродов. Поскольку при продолжительном использовании электроды в заметной степени разрушаются, то, как кажется, более убедительным будет предположение о том, что выбрасываемая материя состоит из частиц самих электродов, а не остаточного газа. И другие результаты, на которых у меня нет возможности подробно останавливаться в данный момент, приводят к такому выводу. Сгустки выбрасываемой материи при последующем ударе расщепляются на столь мелкие частицы, что они способны проходить сквозь стенки лампы, либо они вырывают эти частицы из стенок или в общем случае из тел, с которыми они сталкиваются. Во всяком случае, удар и последующее дробление на осколки кажутся абсолютно необходимыми для образования рентгеновских лучей. Колебание, если таковое имеет место, — это только то, которое наведено прибором, и колебания эти могут быть только продольными.

Главный источник лучей — это неизменно место первого соударения внутри лампы, будь то анод, как в некоторых конструкциях трубки, или заключенное внутри отдельно стоящее тело, или стеклянная стенка. Когда вылетающую из электрода материю после столкновения с препятствием отбрасывает к другому телу, например, к стенке лампы, место второго соударения является очень слабым источником лучей.

Эти и другие явления лучше понятны из приведенного рисунка, на котором показана фор- ма трубки, которую я использовал в ряде экспериментов. Обычная форма — та, что описана раньше. Единственный электрод б, состоящий из массивной алюминиевой пластины, смонти- рован на проводнике С, который, как обычно, обволакивается стеклом W, и запечатан в один из концов прямой трубки b диаметром около пяти и длиной 30 сантиметров. Другой конец трубки выдувают в виде тонкостенного шарика слегка большего диаметра, а вблизи этого конца на стеклянном стержне S крепится воронка/из тонкого платинового листа. В таких шариках я при- менял ряд различных металлов с целью усиления интенсивности лучей, а также для их отраже- ния и фокусировки. Но поскольку в своей последней статье профессор Рентген указал, что платина дает самые интенсивные лучи, я использовал главным образом этот металл, обнаружив, что эффект на экране или чувствительной пластине заметно усиливается. Особой целью описы- ваемой конструкции было выяснение вопроса, будут ли лучи, генерируемые на внутренней по- верхности платиновой воронки f фокусироваться снаружи шарика, а кроме того, будут ли они от этой точки распространяться прямолинейно. Для этого было предусмотрено, чтобы вершина платинового конуса, точка о, находилась примерно в двух сантиметрах снаружи шарика.

Когда лампу должным образом откачивали и приводили в действие, стеклянная стенка под воронкой f сильно но неоднородно фосфоресцировала, так как на периферии было узкое кольцо, rr, более яркое, чем остальные участки, причем было очевидно, что кольцо это вызвано лучами, отражаемыми от платинового листа. Если флуоресцентный экран поместить ниже воронки вплотную к стеклянной стенке или достаточно близко от нее, то находящаяся совсем рядом с фосфоресцирующим пятном часть экрана ярко освещается, причем контур совершенно расплывчат. Если теперь экран отводить от шарика, то сильно освещенное пятно становится меньше, а контур четче, пока — по достижении точки о — светящаяся часть не уменьшается до маленькой точки.

Схема, Иллюстрирующая Эксперимент

Перемещение экрана на несколько миллиметров за точку о приводит к появлению небольшого темного пятна, которое разрастается в круг и становится все больше соразмерно увеличению расстояния от шарика (см. S), пока при значительном расстоянии темный круг.| целиком не охватит весь экран. Данный эксперимент изумительно проиллюстрировал прямолинейное распространение, которое Рентген первоначально доказывал точечными фотографиями. Но кроме этого был замечен один важный момент, а именно, что флуоресцирующая стеклянная стенка практически не испускала лучи, тогда как не будь платины, она (стенка) была бы в подобных условиях эффективным источником лучей, так как даже при слабом возбуждении лампы стекло сильно нагревалось. Единственное, чем я могу объяснить отсутствие излучения из стекла, — это предположением, что материя, распространяющаяся от поверхности платинового листа, уже находится в сильно раздробленном состоянии, когда достигает стеклянную стенку. Еще один примечательный факт: по крайней мере при слабом возбуждении лампы кромка темного круга очень четкая, что решительно отметает диффузию. При очень сильно возбужденной лампе фон становится ярче, а тень S слабее, хотя даже в этом режиме ее отчетливо видно.

Из описанного выше очевидно, что при подходящей конструкции лампы выходящие из нее лучи можно на некотором расстоянии сфокусировать на очень маленькой площади, а из этого можно извлечь практическую пользу при получении изображений на пластине или при обследовании тел с помощью флуоресцирующего экрана.

 

РЕНТГЕНОВСКИЕ ЛУЧИ ИЛИ ПОТОКИ*

 

В первом отчете о своих эпохальных открытиях Рентген выразил убеждение, что те явления, которые он наблюдал, — следствие неких новых возмущений в эфире. Эта точка зрения требует более тщательного рассмотрения, поскольку, вероятно, она формировалась на волне первого воодушевления от открытий, когда мысль первооткрывателя способна намного глубже проникать в суть вещей.

О существовании невидимых излучений, способных проникать сквозь непрозрачные тела, и прямолинейного распространяясь, оказывать воздействие на флуоресцентный экран и чувствительную пленку, известно уже давно. Напрашивался очевидный и неизбежный вывод: новые излучения — это поперечные колебания, подобные световым. С другой стороны, трудно было противостоять аргументам в пользу менее популярной теории материальных частиц, особенно когда, — со времен исследований Ленарда, — стало очень вероятным, что в атмосферном воздухе существуют материальные потоки, сходные с катодными. Кроме того, мне самому приводилось отмечать, что похожие материальные потоки — которые, как было обнаружено вслед за сообщением Рентгена, способны давать отпечатки на чувствительной пленке, — можно получать в атмосферном воздухе даже без вакуумной лампы, а просто с помощью очень высоких потенциалов, подходящих для придания молекулам воздуха или иным частицам достаточно высоких скоростей. В действительности такие клубы или струи частиц формируются в окрестности очень высоко заряженного проводника, потенциал которого быстро изменяется, и мною показано, что, если им не воспрепятствовать, то они губительны для любого конденсатора или высоковольтного трансформатора, независимо от толщины изоляции. Они также оказываютс я практически бесценными при оценке периода колебаний электромагнитной системы посредством обычного расчета или измерения в электростатическом режиме во всех случаях, когда потенциал и частота очень высоки.

Важно, что благодаря этим и другим фактам Рентген склонялся к идее о том, что открытые им лучи — это продольные волны эфира.

После продолжительного и тщательного исследования с помощью отлично подходящих для этой цели приборов, которые позволяли делать отпечатки на больших расстояниях, и после про- верки результатов других экспериментаторов я пришел к заключению, которого уже вскользь касался в предыдущих статьях в Вашем уважаемом журнале, и о котором я теперь не боюсь го- ворить без колебаний, к заключению о том, что первоначальная гипотеза Рентгена поддержи- вается в двух отношениях: во-первых, в отношении продольного характера возмущений; во-вторых, в отношении среды, затрагиваемой при их распространении. Единственная цель ны- нешнего изложения моей точки зрения — сберечь точную запись того, что, как мне кажется, является верной интерпретацией этих новых и важных проявлений энергии

То, что Беккерель и другие недавно наблюдали невидимые излучения от новых источников, а также некоторые выводы Гельмгольца, которые, по-видимому, применимы к объяснению особенностей рентгеновских лучей, придали дополнительный вес аргументам в пользу теории по- перечных колебаний, и, соответственно, сейчас отдается предпочтение данному толкованию яв- лений. Но эта точка зрения все-таки носит чисто умозрительный характер, поскольку, по состоянию дел на сегодня, она не подкреплена неопровержимым экспериментом. Напротив, есть важное экспериментальное доказательство того, что из ламп с огромной скоростью выбра- сывается материя, причем она, по всей вероятности, — единственная причина открытых Рент- геном явлений.

В настоящее время почти несомненно, что катодный поток в лампе состоит из малых час- тиц материи, выбрасываемых с огромной скоростью из электрода. Вероятно достигаемая ско- рость поддается оценке и полному учету в механических и тепловых эффектов, вызываемых соударением со стенкой или препятствием внутри лампы. Кроме того, распространена точка зрения, что выбрасываемые сгустки материи действуют как неупругие тела, во многом подобно небольшим свинцовым пулям. Можно легко показать, что скорость потока может составлять до

100 километров в секунду или даже больше, по крайней мере в лампах с одним электродом, в которых реальный вакуум и потенциал намного выше, чем в обычных лампах с двумя электро- дами. Но в таком случае материя, которая перемещается с подобной скоростью, должна бы на- верняка проникать сквозь огромные толщи препятствия на своем пути, если только законы механического удара применимы к катодному потоку. Сейчас я настолько глубоко проработал эту точку зрения, что даже если бы у меня не было экспериментального свидетельства, я бы не подвергал сомнению тот факт, что материя выбрасывается через тонкую стенку вакуумной трубки. Однако выброс из трубки еще тем более вероятен, что под действием удара сгустки ма- терии должны разбиваться на гораздо более мелкие частицы. Из опубликованных ранее ре- зультатов моих экспериментов по отражению рентгеновских лучей, которое, как можно показать с помощью мощного излучения, происходит при любых углах падения, видно, что сгу- стки или молекулы действительно разбиваются на столь малые фрагменты или составляющие, что это заставляет их полностью терять некоторые физические свойства, которыми обладали до удара.

Таким образом, если только дело не касается интенсивности излучения, то совершенно не играет роли материал, из которого состоят электрод, стенки лампы или помещенная внутри нее преграда. По-видимому также, вторичное соударение, как я уже отмечал, не приводит к даль- нейшему распаду сгустков. По всем признакам, составляющая катодный поток материя преоб- разуется в некую первичную форму, прежде неизвестную, поскольку подобных скоростей и сокрушительных соударений, видимо, никогда еще не изучали и даже не достигали, до наблю- дения этих необычных явлений. Разве нет вероятности, что распадаются сами эфирные вихри, которые по созданной лордом Кельвином идеальной теории составляют сгустки, и что в явле- ния Рентгена могут служить свидетельством преобразования обычной материи в эфир? Пола- гаю, именно в этом смысле получит подтверждение первая гипотеза Рентгена. В таком случае, конечно же, не может быть сомнений относительно предложенных Рентгеном продольных, и никаких иных, волн, только, по моему, частота должны быть очень небольшой, — как у элек- тромагнитной колебательной системы, — в общем, не более нескольких миллионов в секунду. Если подобный процесс преобразования действительно имеет место, будет трудно, если вооб- ще возможно, определить количество энергии, которую несут в себе излучения, а к утвержде- нию о том, что количество это очень мало, следует относиться осторожно. Что касается тщательно изученных Ленардом лучей, которые, как оказывается, являются сутью этих вели- ких постижений, то я считаю, что они — ни что иное, как катодные потоки, выброшенные че- рез стенку трубки. Их способность отклоняться под действием магнита демонстрирует, на мой взгляд, просто то, что они лишь незначительно отличаются от лучей внутри лампы. Вероятно, в этом случае сгустки материи крупные, а скорости невелики по сравнению с теми же величинами для рентгеновских лучей. Однако, лучи Ленарда должно быть способны — хоть и в мень- шей степени — ко всем действиям рентгеновских лучей. Полагаю, что эти действия чисто ме- ханические, и их можно добиться другими средствами. Поэтому, например, я думаю, что если из заряженного ртутью ружья выстрелить по тонкой доске, то пущенные пары ртути оставили бы теневое изображение объекта на пленке, особо чувствительной к механическому удару, или на экране из материала, способного флуоресцировать под действием удара.

Описанные ниже данные опытов, проведенных мною и другими исследователями, в той или иной степени указывают на существование потоков материи.

 

I — ЯВЛЕНИЯ ПР И ОТКАЧКЕ ВАКУУМА

Я уже как-то высказывался по этому вопросу. Необходимо лишь отметить, что не следует путать тот эффект, который наблюдал я, с отмеченным Споттисвудом и Круксом. Вот мое объяснение зафиксированного ими явления: Причина первоначальной флуоресценции, которая возникает при включении тока, — органическое вещество, которое почти всегда попадает в лампу при изготовлении. Тончайший слой такого вещества на стенке неизменно вызывает первоначальную флуоресценцию, которая никогда не возникает, если лампа откачана при сильном нагреве, или если устранить органику иным способом. После исчезновения первичной флуоресценции разрежение медленно улучшается — неизбежный результат выброса частиц из электрода и прилипания их на стенке. Эти частицы поглощают большую часть остаточного газа, который можно вновь освободить или путем нагрева лампы, или как-то по другому. Отсюда так много эффектов, зафиксированных этими исследователями. В том примере, который наблюдал я, должен был быть настоящий выброс материи, в пользу чего говорят следующие факты: скорость откачки тем выше, чем (а) тоньше стекло; (b) выше потенциал; (с) сильнее разряды; она выше, если (с!) внутри лампы нет преград; (е) электрод из алюминия или платины, причем алюминий дает наибольшую скорость частиц, а платина — самые тяжелые частицы; (f) плавясь при нагреве, стеклянная стенка не разрушается, а выпучивается наружу; (g) в некоторых случаях откачка происходит, даже если в стекле возникает различимое отверстие; (h) все причины, которые приводят к более высоким скоростям частиц, ускоряют процесс откачки.

 

II — СВЯЗЬ МЕЖДУ НЕПРОНИЦАЕМОСТЬ Ю И ПЛОТНОСТЬ Ю

Рентген указывал на то, что непроницаемость тела для лучей тем выше, чем выше его плотность, что подтвердило последующее исследование. Это важное обстоятельство можно убедительно объяснить единственным и никаким иным предположением: лучи — это потоки материи. В этом случае такая простая связь непроницаемости и плотности обязательно была бы. Основное значение этой связи в том, что она касается природы лучей, поскольку для световых колебаний таковой не имеется, и, следовательно, ее нельзя было бы обнаружить в столь заметной степени и при всех условиях при колебаниях, которые предположительно подобны световым и примерно равны им по частоте.

 

III — РЕЗКОСТ Ь ИЗОБРАЖЕНИ Й НА ЭКРАНЕ ИЛ И ПЛАСТИНЕ

Если при получении отпечатков или наблюдении теневых изображений изменять интенсив- ность излучений, но по возможности сохранять при этом все остальные условия насколько воз- можно неизменными, то оказывается, что в плане четкости деталей изображения более высокая интенсивность либо дает небольшое преимущество, либо вообще его не дает. Поначалу счита- лось, что все, что необходимо, — это получить очень мощные лучи. Но опыт разочаровал, по- скольку, несмотря на то, что мне удалось получить лучи, способные оставлять отпечаток на пластине с расстояний никак не менее 30 метров, результаты были не намного лучше.

Применение лучей подобной интенсивности давало одно преимущество: пластину можно было подальше относить от источника, и, следовательно, получать более хорошие теневые изо- бражения. Все остальное — пустяки, о которых не стоит вести речь. Экран в темной камере временами становился таким ярким, что позволял без труда читать на некотором расстоянии от него, но это не добавляло четкости теневому изображению. На самом деле, очень сильное из- лучение зачастую давало менее качественный отпечаток, чем слабое. Итак, вот, что я неодно- кратно наблюдал, и чему придаю огромное значение в этой связи: Если отпечаток делать на небольшом расстоянии от трубки, которая дает очень интенсивные лучи, то теневое изображе- ние не получается, ну, может быть едва различимое. Например, в таком режиме плоть и кости руки оказываются прозрачными в равной степени. Если постепенно увеличивать расстояние, окажется, что кости отбрасывают тень, а плоть отпечатка не оставляет. При дальнейшем уве- личении расстояния появляется тень от плоти, тогда как тень от костей темнеет; именно где-то здесь можно найти место, в котором получается наилучшая резкость теневого изображения. Если расстояние увеличивается еще больше, то пропадают детали изображения, и, в конце кон- цов, остается различимой лишь слабая тень, неясно отмечающая контуры кисти руки.

Это часто отмечаемое обстоятельство полностью расходится со всеми теориями поперечных колебаний, но его можно легко объяснить, в предположении существования материальных потоков. Если кисть находится близко, а скорость потока частиц очень высокая, то и кость, и плоть легко проницаемы, и невозможно определить эффект, вызванный различием в замедлении частиц, которые проходят через разнородные части. Экран может флуоресцировать только до определенной, ограниченной интенсивности, а воздействие на пленку возможно лишь в определенной небольшой степени. При увеличении расстояния или, что эквивалентно, при ослаблении интенсивности излучения, оказывающие большее противодействие кости начинают первыми отбрасывать тень. При последующем отдалении и плоть начинает задерживать достаточно частиц, чтобы оставить след на экране. Но в любом случае самое четкое теневое изображение получается на определенном расстоянии, очевидно, на таком, которое в данном режиме эксперимента дает наибольшую разницу траекторий частиц внутри интервала, воспринимаемого экраном или пленкой.

 

IV — ВСЕ ЛУЧИ ОДНОГО ВИДА

В предыдущем параграфе объясняется кажущееся существование лучей разного вида, т. е., как утверждают, с различными частотами колебания. По моему мнению, различны и скорость, и, возможно, размер частиц, что полностью объясняет противоречивые результаты, полученные по прозрачности различных тел относительно лучей. Например, во многих случаях я обнаруживал, что алюминий менее прозрачен, чем стекло, а в некоторых опытах оказывалось, что латунь очень прозрачна по сравнению с прочими металлическими веществами. Подобные наблюдения показывали, что делая сравнение, необходимо брать тела строго равной толщины; и размещать их как можно ближе друг к другу. Эти наблюдения показали также тщетность сравнения результатов, полученных с помощью разных ламп.

 

V — ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПЛЕНКИ

Из многих экспериментов с пленками разной толщины видно, что намного более детальным получают изображение при толстой пленке по сравнению с тонкой. Мне это представляется еще одним свидетельством в пользу приведенных выше воззрений, так как этот результат можно без труда объяснить, если принять во внимание предыдущие замечания.

 

VI — ПОВЕДЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ТЕЛ ПРИ ОТРАЖЕНИИ ЛУЧЕЙ,

о котором я уже вскользь упоминал, не оставит — если будет проверено другими экспериментаторами — никаких оснований для сомнения относительно того, что данные излучения — это потоки материи или, возможно, эфира, как отмечалось выше.

 

VII — ПОЛНОЕ ОТСУТСТВИЕ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

и прочих характеристик, которыми обладают световые волны, до сих пор не получило внятного объяснения с момента сообщения Рентгена. Если бы лучи представляли собой поперечные колебания, был бы обнаружен хоть какой-нибудь признак подобного эффекта.

 

VIII — РАЗРЯД ПРОВОДНИКОВ

лучами демонстрирует, насколько мне удалось отследить исследования других ученых, что электрический заря д уносится вещественными носителями. Обнаружен о также, что непроницаемость играет важную роль, и что результаты опытов в основном согласуются с приведенными выше взглядами.

 

IX — источни к ЛУЧЕЙ,

Это всегда, как я обнаружил, место первого соударения катодного потока, при этом второе соударение дает мало лучей или вовсе не дает. Было бы трудно объяснить это обстоятельство, не предположив наличия потоков материи.

 

X — ТЕНЕВЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ В ПРОСТРАНСТВЕ СНАРУЖИ ОТ ЛАМПЫ

Важнейшим свидетельством существования материальных потоков является образование теневых изображений в пространстве па некотором расстоянии от лампы, на что я обращал внимание совсем недавно. Здес ь сошлюсь на свою предыдущую статью по этой теме и только отмечу, что ничто, кроме потоков материи, не смогло бы дать подобные теневые изображения при описанных условиях.

 

XI — ВСЕ ВЕЩЕСТВА ПРОЗРАЧНЫ ДЛЯ ОЧЕНЬ СИЛЬНЫХ ЛУЧЕЙ

Эксперименты подтвердили этот факт вне всяких сомнений. С помощью очень интенсивных излучений я без труда получаю отпечатки сквозь то, что может считаться огромной толщей металла. Это невозможно объяснить с позиции теории поперечных колебаний. Мы могли бы объяснить, каким образом лучи проходят через то или иное тело, но такие объяснения не применимы ко всем без исключения телам. И наоборот, при допущении материальных потоков такой результат неизбежен.

К уже сказанному можно было бы добавить массу других опытных данных и фактов в качестве дальнейших свидетельств в пользу описанных выше взглядов. Я отмечал некоторые особенности тел, препятствующих прохождению катодного потока внутри лампы. По моим результатам такие же лучи получаются при любой степени откачки и с помощью тел с крайне отличными физическими свойствами. Мно ю определен ряд параметров: давление, вакуум, остаточный газ, материал электрода и т. д., с каждым из которых опытные данные более или менее согласуются, о чем я уже сообщал раньше. Надеюсь, однако, что в этой статье достаточно материала, чтобы привлечь внимание остальных.

 

К ВОПРОСУ О РЕНТГЕНОВСКИХ ПОТОКАХ*

Возможно, изложенное ниже окажется полезным для физиков и врачей. Для тех, кто при исполнении своего профессионального долга прибегает к открытиям Рентгена с тем, чтобы облегчить страдание пациента, пытаясь найти инородные объекты или удостовериться в состоянии местных недугов или неправильных образований в организме, но кого частенько постигает разочарование. В то время, как нахождение инородного объекта в голове, шее и во всех мягких тканях тела и обнаружение запущенного недуга в легких — совершенно несложная задача, то часто определение местонахождения даже такого крупного и непрозрачного объекта, как пуля, застрявшего в определенных костистых частях тела, — часто может сопровождаться трудностями. Успех будет обеспечен, если строго следовать тем указаниям, которые приведены ниже, и которые — плод многочисленных наблюдений подобных случаев.

Чтобы придать настоящей работе сдержанный и более продуктивный характер, думаю, не- лишне сказать несколько слов о рентгеновских лучах. В силу всех до сих пор полученных мною результатов я придерживаюсь мнения, которое уже высказывал в прежних работах, что эти лу- чи образованы из потоков материи, выбрасываемой из стенок трубки с огромной скоростью и, как правило, периодически. Периодический характер излучения — следствие установки, кото- рую обычно применяют для получения лучей; но колебательный или периодический разряд не является обязательным, поскольку мною получены токи постоянного направления при высоком напряжении, которые также способны генерировать интенсивные лучи, и поскольку с аналогич- ным результатом можно использовать электростатическую машину. Для этих целей роль режи- ма образования лучей, или потоков, невелика. Небольшие частицы внутри лампы, которые вызывают формирование лучей, могут быть ионами, образованными при электролизе, либо это могут быть относительно крупные частицы электродов или молекулы остаточного газа. В лю- бом случае, по всей видимости, размер частиц предельно мал и, поэтому, скорости катодных лу- чей внутри сосуда настолько велики, а соударения настолько сильны, что вызывают дальнейшее разрушение катодного вещества до состояния, которое физики, возможно, никогда прежде не изучали. Возможно, нам придется иметь дело — как я уже предполагал — с разрушением на мелкие части вихрей эфира, из которых согласно теории Лорда Кельвина состоят материальные частицы, либо мы можем оказаться перед лицом распада материи в некую неизвестную первич- ную форму, Акаши (Akasa) старых Вед. Эксперименты показывают, что эта материя отража- ется, иногда очень хорошо, иногда плохо; но во всяком случае разные металлы ведут себя при этом любопытно. Результаты моих исследований, которые может быть и не избавлены от оши- бок в силу значительных сложностей при получении точной оценки в подобных изысканиях, тем не менее достаточно позитивны в том отношении, что привели меня к убеждению: в потоках Рентгена присутствует та же среда, или тот же элемент, которую рассматривают при настрой- ке электродвижущего напряжения между находящимися в контакте металлами. Может быть было бы лучше сказать — в духе современных взглядов на контактное электричество — что эти потоки образуются эфиром, но я предпочел использовать термин "первичная материя", по- скольку, хотя выражение "эфир" отражает вполне определенное понятие в голове ученого, есть тем не менее много неясностей относительно структуры такой среды. Спектральный анализ не обнаруживает проецируемую материю, которая, кажется, не производит каких-либо поддаю- щихся оценке механических или даже тепловых эффектов, как и не отклоняется магнитом. Все эти факты демонстрируют, что материя эта не может состоять из молекул известного вещества. Потоки оказывают мощное воздействие на фотографическую пластину или флуоресцентный экран, но я рассматриваю эти результаты, как очевидное следствие энергетического соударе- ния.

На мой взгляд, если выбирать среди различных, более или менее внушающих доверие точек зрения относительно формирования потоков снаружи баллона, то проще всего предположить реальное проецирование через стенки лампы разрушенного катодного вещества. Если допустить, что внутри лампы есть достаточно малые частицы, то любые скорости, вплоть до многих тысяч километров в секунду, не только возможны, но скорее правдоподобны; и, даже если бы частицы не подвергались дальнейшему разрушению при соударении со стенкой или иным непроницаемым телом внутри лампы, они бы наверняка проникали сквозь огромные толщи большинства веществ. Мои эксперименты в этом направлении показали, что при первом столкновении с более или менее непроницаемым препятствием внутри лампы происходит практически полная дезинтеграция частиц, при этом, по-видимому, второе соударение обладает небольшим эффектом. К такому выводу можно прийти из хорошо известных законов механики. Мною также обнаружено, что место первого и самого энергичного соударения, будь то анод, катод или стенка сосуда, неизбежно является главным источником лучей или потоков. И вновь, вполне согласуясь с законами механики, проникающая способность потоков тем выше, чем сильнее дезинтеграция. Таким образом, например, лучи, которые пересекают толстые непроницаемые объекты и предположительно испытывают последующую дезинтеграцию, свободнее проходят через плотные субстанции. Подобное явление наблюдал профессор Райт, который первым опубликовал точные результаты в Соединенных Штатах. Мною обнаружено, что толстостенные лампы дают лучи с большей проникающей способностью. Из этого, конечно, не следует, что я придаю этому огромное значение. Как раз упомянутый выше факт и говорит в пользу большей вероятности того, что выбрасываемая материя не является однородным потоком, а состоит из частиц разного размера, которые перемещаются с различными скоростями, поскольку будь верным первое, то проникающая способность зависела бы в основном от скорости. На практике, при использовании рентгеновских лучей, казалось бы, очень важно найти метод их фильтрации и достижения однородности, так как только таким способом можно надеяться получить точные результаты при их исследовании. Для исследовательских целей безусловно более подходящими были бы потоки с совершенно однородной скоростью и характеристикой, если бы таковые могли быть получены.

Поскольку дезинтеграция электродов, в особенности алюминиевых, настолько медленная, что даже после длительного их использования нет заметного уменьшения веса, то отсюда сле- дует, что переносимая потоками Рентгена материя настолько мала, что не поддается регистра- ции. На некоторых лампах, с которыми я работал по несколько месяцев, было видно, что бомбардируемое пятно на стекле полностью пронизано частицами алюминиевого электрода, но, по-видимому, потребовались бы годы непрерывной работы, чтобы накопить сколь ни будь зна- чительное количество налета материи. Возвращаясь к трубке с алюминиевым электродом, сто- ит отметить, что качество должным образом настроенной трубки не только не ухудшается, а, наоборот, кажется, что улучшается. А вот срок службы лампы с платиновым электродом очень короткий из-за оседающего на стенках проводящего слоя, который, как я уже однажды объяс- нял, затрудняет протекание разряда. А именно, как только некоторые выбрасываемые частицы ударяются о проводящий слой, они передают ему подобную же наэлектризованность, или тот же самый по знаку заряд, и последующие частицы испытывают отталкивание. Как результат — естественное увеличение сопротивления трубки. Несмотря па эффективность платинового электрода, упомянутый выше изъян должен, на мой взгляд, привести к отказу от него.

Предположили, что возможно, что рентгеновские лучи — просто следствие распростране- ния электростатического напряжения; но при таком допущении трудно представить себе, каким образом лучи могли быть получены в случаях, когда стеклянная стенка сильно разогрета и, сле- довательно, является проводящей, или когда ударная пластина или вставка металлическая и со- единена с землей. Стоке недавно рассмотрел возможность того, что соударение катодного потока на одной стороне линии раздела может усиливать молекулярное движение на другой стороне без необходимости существования перехода через линию раздела. С этой точки зрения, которую я разбирал некоторое время назад, оказывалось бы, что материальные потоки могут зарождаться на внешней стороне стенки трубки, а в этом случае ответственным за эффекты был бы только воздух, и в определенной мере можно было бы объяснить тщетность контроля методом спектрального анализа. Но разве менее вероятным будет предположение реального прохождения и дробления материи, на что все указывает? Если допустить, поскольку теперь профессор Стокс считает это вероятным, что возмущение непериодическое и все-таки способ- но производить эффекты, которые характеризуются поперечными колебаниями предельно вы- сокой частоты, то на мой взгляд возникает серьезный вопрос. Не следует ли пересмотреть старые взгляды Ньютона на свет, чем делать заключение, что открытые Рентгеном новые яв- ления есть следствие поперечных колебаний, когда нет никаких экспериментальных доказа- тельств этого явления, не найдено даже удовлетворительного объяснения того, каким образом катодное соударение могло бы давать начало волнам более высокой частоты, чем световые.

Поскольку я твердо убежден в существовании материальных потоков, я рассматриваю провал попыток демонстрации реального перехода материи как следствие ее либо предельно малого количества, либо состояния, но скорее первое, так как все особенности потоков указывают именно на это. По моему, нет нужды удерживать экспериментатора от проведения исследования рентгеновских лучей из-за страха отравления или вредного влияния, поскольку, кажется разумным вывод, что потребовались бы столетия, чтобы накопить достаточное количество такой материи, которое бы представило серьезную угрозу процессу человеческой жизни. Но я с уверенностью смотрю на демонстрацию действий чисто качественного характера. Например, несмотря на опасность такого утверждения — в силу одобрения, которое могли бы дать невежды, — я бы сказал, что ожидаю с предельной уверенностью демонстрацию бактерицидного воздействия. В дополнение к физиологическим эффектам, к которым я недавно привлекал внимание, чуть позже я наблюдал с помощью мощных трубок, что в лобной части, повыше глаз, появляется болезненное ощущение, как только включают ток. Это ощущение очень похоже на то, которое часто испытываешь, выходя из темной комнаты на ярко совещенную солнцем улицу, или долго шагая по полям, покрытых свежевыпавшим снегом.

Что касается вредных воздействий на кожу, о которых сообщали по-разному, полагаю, что их неверно истолковывают. Мне эти эффекты уже некоторое время известны, но под давлением других дел я не смог уделить внимание данному предмету. Они вызваны не рентгеновскими лучами, а просто озоном, который образуется в непосредственной близости с кожей. В небольшой степени повинна может быть азотистая кислота. При обильном получении озон наиболее энергично воздействует на кожу и многие иные органические вещества, причем без сомнения это воздействие усиливается за счет нагрева и увлажнения кожи. После экспозиции, например, руки некоторое время, кожа теряет эластичность, что ведет к натяжению и боли, а следовательно, к воспалению и образованию волдырей. Это происходит главным образом только на коротком промежутке, но может быть вызвано лампой с одной клеммой, или вообще очень сильно откачанной лампой, в которой клеммы действуют независимо, на большем расстоянии. Вследствие этого при получении отпечатков с помощью лучей я всегда применяю меры предосторожности, ограждая человека экраном из алюминиевых проводов, которые заземлены, предпочтительно через конденсатор. Однако, радикальное средство предотвращения подобных воздействий заключается в исключении доступа воздуха к коже при экспозиции, например, путем погружения в масло. Так как это было бы в большинстве случаев неудобно, следует прибегать к помощи металлического экрана. Если некоторые вещества размещают вблизи лампы таким образом, что газ-озон генерируется на их поверхности, то его действие на них настолько мощное, что эти вещества практически разрушаются через

! несколько минут. Если надежно изолированный резиной провод соединить с клеммой высокочастотной катушки, иногда минутной экспозиции достаточно, чтобы полностью разрушить резиновую изоляцию. Есть некоторые промышленные изолирующие составы, которые разрушаются даже быстрее, но о которых я не буду упоминать, из-за возможного ущерба для производителей. Гуттаперча, воск и парафин противостоят воздействию очень хорошо, и такие провода следует использовать с высокочастотными катушками. Впервые я наблюдал мощное воздействие озона около двух лет назад, выполняя эксперимент, который многим показывал в лаборатории.

Эксперимент заключался в зарядке стоявшего на изолированной платформе человека потенциалом приблизительно полтора миллиона вольт, переменяющийся несколько сотен тысяч раз в секунду. При таких условиях световые потоки бьют изо всех частях тела, в особенности на ногах, руках, волосах, на носу и ушах. Я неоднократно подвергался подобному эксперимен- ту, который, казалось бы, не влечет за собой никакой опасности кроме возможного разрыва кровеносного сосуда, если кожа очень сухая и не проводит тока. Тогда я отмечал последствия на себе и на других, во многом схожие с последствиями, которые относили на счет рентгенов- ских лучей. При использовании токов, получаемых с помощью усовершенствованных генерато- ров электрических колебаний, подобных тем, что описаны в Electrical Review за 30 сентября

1896 г., выход озона настолько велик, что достаточно просто на несколько секунд включить ток, и атмосфера большого зала сильно озонируется. Подобные токи способны также вызывать химические реакции, из которых основная — это реакция азота с атмосферным кислородом, что открывает широкие возможности, которым я следовал длительное время: соединение атмо- сферного азота на промышленном уровне посредством практически только лишь механической энергии. Если бы таким способом производили просто удобрения для почвы, то человечество получило бы огромную выгоду. Из описанного выше воздействия озона следует, что экспери- ментатору необходимо придерживаться указанной меры предосторожности, поскольку большие количества озона не безопасны, хотя в небольших количествах он — самое полезное дезинфи- цирующее средство.

Неприятный долг — вести разговор в данной статье о "даровании слепому зрения" рент- геновскими лучами. На страницах печати эту сенсационную тему широко освещали. Не жесто- ко ли порождать такие надежды, когда для них так мало оснований? Прежде всего по той причине, что не показано, являются ли лучи поперечными колебаниями. Если бы они были та- ковыми, мы бы отыскали средства для их преломления, что предоставило бы возможность про- ецирования достаточно небольшого изображения на сетчатку глаза. На самом деле можно спроецировать лишь тень очень небольшого объекта. Какую пользу можно извлечь из лучей в этом направлении? В конечном счете может быть форму небольшого объекта и распознавали бы путем отпечатка на сетчатке глаза, но чувство осязания более чем достаточно для того, что- бы передавать подобные впечатления. Хорошо известно, что световые ощущения возбуждают- ся двояким образом: посредством механического удара и электрической передачи. Полагаю, что и то, и другое присутствует в рентгеновских лучах, а, следовательно, можно предположить подобное воздействие на оптический нерв. Однако, замечу, что не могу подтвердить некоторые из опубликованных экспериментов. Например, когда руку помещают перед закрытыми глаза- ми, легко распознать тень, что очень похоже на опыт со свечой, свет которой прикрывают ру- кой. Но если закрыть трубку и одновременно исключить попадание света, то я не смогу получить подобного ощущения. Поэтому, такое восприятие вызывает, главным образом, обыч- ный свет, либо мои трубки действуют не так, как трубки, с которыми экспериментируют дру- гие. Может быть здесь стоит напомнить, что, когда закрыты глаза, при обычном солнечном свете, особенно в южных странах, легко различимы тени объектов и даже их примерные очер- тания. Если перейти к предположению, что в действительности дело касается материальных по- токов, важно узнать, каковы наилучшие условия для получения отпечатков с помощью чувствительного экрана или пластины. Во-первых, экспериментатор легко обнаружит, что есть две причины, которые влекут за собой усиление интенсивности отпечатков для данной лампы и катушки. Можно сказать, что одна из этих причин покоится в лампе, а другая в катушке. Бу- дучи в большинстве случаев изготовленной из многочисленных витков тонкого провода, катуш- ка очень чувствительна к изменениям емкости тел, присоединяемых к ее выводам. Поэтому емкость тел и определяет в основном разность потенциала. При определенной степени разре- жения емкость принимает такое значение, при котором напряжение повышается до максимума, что ведет к наивысшей скорости катодного потока, а, следовательно, к наивысшей интенсивно- сти лучей. Но может статься, а обычно, так и случается, что при такой степени разрежения не слишком сильны катодные потоки. Чтобы добиться наилучшего результата, необходимо путем тщательного подбора размеров лампы добиться оптимального баланса обеих причин, что на са- мом деле очень трудно, поскольку экспериментатор вынужден использовать промышленные лампы, которые возможно наилучшим образом подходят к его катушке, а возможно и нет. Про- стой анализ показывает большое преимущество катушки, в которой нет тонкого провода, и ко- торая способна давать очень сильный ток во вторичной обмотке, намного превышающий ток, необходимый даже для самой большой лампы.

Допустим, что врач научился наилучшим образом манипулировать своей установкой. Далее он заметит, что для того, чтобы добиться наивысшей резкости, ему необходимо поддерживать определенное напряжение на выводах трубки, которое зависит в основном от расстояния до исследуемого объекта и степени его непроницаемости. И без слов понятно, что резкость тем выше, чем меньше пятно, из которого исходят лучи, но это справедливо только для отпечатков, получаемых при очень небольших расстояниях. Если расстояния большие, то излишне небольшая поверхность излучения — недостаток, поскольку плотность уменьшается до такой степени, что воздействие слишком слабое. Отметая этот вариант, ясно, что в случае интенсивных лучей [они] проникают и через более непроницаемые части тела, но многие детали теряются, тогда как при меньшей интенсивности лучей отпечаток возможно будет слишком слаб, чтобы выявить достаточные детали [объекта].

Для простой иллюстрации наилучшей методики воспользуюсь несложным примером. Допустим, что между двумя вставками на платье есть инородный объект, например, монета, и требуется определить его местонахождение. Можно добиться этого, если поместить за платьем картонку, а затем с определенной дистанции выпустить по тому месту, где предположительно находится монета, заряд мелкой дроби. Дробь пронзит ткань платья во всех местах, за исключением того участка, где расположена монета, а на картонке, которая находится позади, это место будет отчетливо обозначено отсутствием следов от дробин. Точно также мы действуем, когда определяем местонахождение такого тела с помощью рентгеновских лучей. Рентген дал нам ружье для стрельбы — действительно волшебное ружье, выбрасывающее снаряды, которые обладают проникающей способностью в тысячи раз большей, чем пушечное ядро, и, возможно, переносящее их на расстояния во много миль со скоростями, которые никаким иным нам известным способом недостижимы. Снаряды эти настолько малы, что, очевидно, можно стрелять ими сквозь наши мягкие ткани дни, недели, месяцы и годы без вредных последствий. Вместо картона, который указывает путь снарядов, Рентген дал нам то, что следовало бы назвать рентгеновским экраном, который светиться во всех местах, в которые ударяют снаряды. Там же, куда снаряды не могут пробиться, чему препятствует непроницаемое для них тело, экран не мерцает, и мы наблюдаем тень объекта. Проецировать тень объекта таким способом достаточно просто, но когда требуется показать более тонкие детали его структуры, возникают сложности. Тотчас оказывается, что для получения наилучшего результата, необходимо более или менее удовлетворить два условия. Во-первых, экран должен состоять из такого материала, который способен люминесцировать при малейшем ударе; и, во- вторых, все снаряды должны быть одинакового размера и двигаться с одинаковой скоростью. На самом деле ни одно из этих двух условий не было выполнено, поскольку для всех тел, как нам известно, требуется сокрушительное воздействие, чтобы заставить их люминесцировать, и до сих пор не найден способ получения частиц, однородных по скоростям и размерам. Но если немного поразмыслить, то тут же придем к заключению, что должн а существовать определенная скорость снарядов, которая при любых условиях даст наилучшую резкость.

Эту скорость легко найти из опыта. Очевидно, что резкость будет наилучшей, если пули, которые проходят через самые плотные части тела, ударяют экран столь слабо, что это не приводит к его свечению, тогда как пули, проходящие сквозь части, плотность которых чуть меньше, ударяют его достаточно сильно, чтобы заставить экран слегка светиться. Чем чувствительнее экран к удару, то есть чем слабее требуется удар для того, чтобы заставить экран светиться, тем большее число деталей будет выявлено. Отсюд а следует, что при использовании рентгеновских лучей для более тонкой работы лучше подходит более чувствительное вещество, а не то, которое сильнее флуоресцирует.

Подобное рассуждение привело меня к следующее методике, которая на деле оказалась весьма успешной. Сначала рентгеновский экран прикладывали к обследуемому телу, при этом напряжение на клеммах трубки было очень небольшим. Зате м напряжение медленно повышали. Оказалось, что при определенном напряжении получается самая четкая тень исследуемого объекта. Но по мере улучшения вакуума, это напряжение, как правило, возрастает, а изображение становится расплывчатым, несмотря на то, что экран становится ярче. Как только резкость слегка нарушается, экспериментатору необходимо на некоторое время изменить полярность тока, тем самым немного ухудшая вакуум. Ка к только вновь восстанавливают ту полярность тока, которую он имел изначально, то есть при которой вакуум медленно и неуклонно возрастает, тень вновь становится четкой. Вот такой несложной манипуляцией можно добиться наилучшего результата. Эт о дает еще одно преимущество: частая смена полярности вызывает более яркую фосфоресценцию экрана. Дела я фотографии, необходимо наблюдать за лампой через экран и выполнять описанные выше переключения.

В качестве примера эффективности подобной методики упомяну лишь один всплывший в памяти случай. Нескольк о месяцев назад я обследовал пациента, г-на Корнелия Мака, г. Уотертаун, штат Массачусетс. Мног о лет назад отбывая воинскую повинность г-н Ма к был ранен пулей, которая застряла где-то в грудной клетке, и которую никак не могли отыскать. Тщетно я прикладывал экран несколько раз, хотя потоки пронизывали тело столь легко, что расположенный за ним экран казался голубовато белым, и все кости были различимы. Но пули я не видел. Тогда я прибегнул к описанным выше ухищрениям и тут же с легкостью определил точное местонахождение пули: между лопаткой и одним из ребер. Пул ю извлекли.

 

О ВРЕДОНОСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ ТРУБОК ЛЕНАРДА И РЕНТГЕНА*

В связи с быстрым развитием использования трубок Ленарда и Рентгена или ламп Крукса либо в качестве медицинского оборудования, либо как инструментов для лабораторных исследований желательно, особенно в связи с возможностью определенных вредных воздействий на человеческие ткани, исследовать природу этих влияний, чтобы выяснить условия их вероятного проявления и, — что более важно для практиков, — чтобы исключить все возможные травмы и повреждения путем соблюдения определенных правил и применения надежных средств и надлежащих мер.

Как я указывал в предыдущем сообщении (см. Electrical Review за 2 Декабря 1896), не следует препятствовать экспериментаторам свободно применять Рентгеновские лучи из страха отравлений или вредоносных воздействий, и совершенно неправильно давать волю экспрессии подобного рода, которая может тормозить прогресс и создать предубеждение против этого открытия, которое уже принесло немало пользы и обещает намного больше. Но нельзя отрицать, что столь же неправильным будет игнорировать опасности, которые как мы теперь знаем, действительно существуют. Я считаю наиболее необходимым осознавать эти опасности, так как я предвижу распространение применения новых устройств, способных порождать лучи несравненно более высокой энергии. В научных лабораториях инструменты обычно находятся в руках людей, умеющих с ними работать и способных приблизительно оценивать величину эффектов, и при нынешнем уровне наших знаний непринятия необходимых предосторожностей не следует особенно опасаться. Но медики, высоко оценившие неисчислимые выгоды, проистекающие от правильного применения этого нового принципа, а также многочисленные любители, очарованные красотой этих новых явлений, которые все страстно стремятся экспериментировать в только что открытых областях, но при этом многие из них естественно не вооружены специальными познаниями в электротехнике, — всем им очень нужна достоверная информация от специалистов, и главным образом для них и написаны эти строки. Кроме того, в виду все еще неполных знаний об этих лучах, я хочу, чтобы нижеследующие утверждения рассматривались без какой-либо иной авторитетности, нежели та, что основана на добросовестности моих исследований и вере в точность моих чувств и наблюдений.

Еще тогда, когда стало известно об открытии Профессора Рентгена, я провел исследования в указанных им направлениях и с применением улучшенного аппарата, дающего лучи гораздо большей интенсивности, чем позволяли получать обычные устройства. Как правило, от моих ламп можно было видеть тень руки на фосфоресцентном экране на расстояниях в 40 или 50 футов или даже больше, и я и мои помощники подвергались воздействию этих ламп каждый раз в течение нескольких часов. И хотя это происходило каждый день, не было отмечено никакого самого незначительного вредного влияния — пока принимались определенные меры предосторожности. Напротив, было ли то совпадением, влиянием лучей или же некоей вторичной причины, возникающей при работе ламп, — как например генерации озона, — мое собственное здоровье и здоровье двух других людей, которые ежедневно находились под влиянием лучей, в большей или меньшей степени, заметно улучшилось и, какова бы ни была причина, факт, что беспокоивший меня кашель, которым я постоянно страдал, исчез полностью, и похожее улучшение наступило и у другого человека.

При получении фотографических изображений или исследовании лучей при помощи фос- форесцентного экрана я использовал пластину из алюминиевого листа или ткань из алюминие- вой проволоки, которые помещались между лампой и человеком и соединялись с землей напрямую или через конденсатор. Я использовал эту предосторожность, потому что мне было известно, задолго до этого, что определенное раздражение кожи вызывают очень сильные стримеры, которые, особенно на малом расстоянии, образуются на теле человека посредством электростатического воздействия контакта переменного высокого потенциала. Я выяснил, что возникновение этих стримеров и из вредных последствий полностью предотвращаются с помо- щью проводящего тела, вроде листа или проволочной ткани, размещаемого и заземляемого как сказано выше. Кроме того, было замечено, что упомянутые поражающие эффекты не уменьша- ются постепенно с расстоянием от контакта, но прекращаются резко, и я не мог дать раздраже- нию кожи никакого другого объяснения, столь же правдоподобного, как то, которое я приводил, а именно, что этот эффект был обусловлен озоном, который в избытке производит- ся. Последняя отмеченная особенность также согласовывалась с этой точкой зрения, посколь- ку генерация озона прекращается резко на определенном расстоянии от контакта, откуда становится очевидным, что абсолютно необходима некоторая определенная интенсивность воз- действия, как в процессе электролитического разложения.

При дальнейшем проведении своих исследований я постепенно разными путями изменял аппарат, и непосредственно мог наблюдать вредные воздействия в результате экспозиций. Изучая внесенные мной изменения я обнаружил, что я в трех местах отклонился от изначального проекта. Во-первых, не использовал алюминиевый лист, во-вторых, лампа, которую я применял, содержала платину либо в качестве электрода, либо в качестве мишени, и в-третьих, расстояния, на которых делались экспозиции, были меньше обычного.

Не потребовалось много времени, чтобы убедиться, что вставляемый в промежутке алюми- ниевый лист был очень эффективной мерой против повреждений, потому что позади него руку можно было экспонировать в течение долгого времени без покраснения кожи, которое в иных случаях возникало неизменно и очень быстро. Этот факт поразил меня вытекающим заключе- нием, что какова бы ни была природа вредных воздействий, она в большой мере зависела либо от электростатического воздействия, либо электризации, либо от вторичных эффектов, из это- го проистекающих, таких, какие сопутствуют образованию стримеров. Эта точка зрения дава- ла объяснение, почему исследователь мог смотреть на лампу в течение любой продолжительности времени, пока он держал впереди тела руку, как при исследованиях с по- мощью флуоресцентного экрана, и при совершенной невосприимчивости всех частей его тела, за исключением руки. Подобным же образом объясняется, почему в некоторых случаях ожоги образовывались на другой стороне тела, вблизи фотографической пластины, в то время как об- ласти на непосредственно экспонируемой стороне тела, которые были гораздо ближе к лампе и следовательно подвергались воздействию гораздо более сильных лучей, оставались нетронутыми. Это также дает легко понять, почему пациент испытывал пощипывающее ощущение на экс- понируемой части тела всегда, когда имело место вредное воздействие. И наконец, эта точка зрения согласуется с многочисленными наблюдениями того, что вредные воздействия возникали, когда присутствовал воздух, и одежда, сколь бы толстой она ни была, защиты не давала, тогда как они практически исчезали, когда в качестве предохраняющей меры использовался слой жидкости, легко проницаемый лучами, но исключающий любой контакт воздуха с кожей.

Далее, идя по второму направлению исследований, я сравнил лампы, в которых был толь-ко алюминий, с тему, в которых помимо этого использовалась платина, обычно в качестве те- ла-мишени, и вскоре на руках стало достаточно доказательств, чтобы отбросить все сомнения, что второй металл был гораздо более вредным. В подтверждение этого утверждения можно привести один из опытов, который еще и демонстрирует необходимость принятия надлежащих предосторожностей при работе с лампами очень высокой мощности. Для проведения сравни- тельный тестов были сделаны две лампы улучшенной модели Ленарда, похожие по размерам и почти во всех остальных отношениях. В обеих был вогнутый катод или рефлектор примерно двух дюймов в диаметре, и у обеих был алюминиевый колпак или окно. В одной из трубок бы- ло сделано так, чтобы катодный фокус совпадал с центром колпака, а в другой катодный поток концентрировался на платиновой проволоке, поддерживающейся на стеклянной ножке соосно с трубкой немного впереди окна, и в каждом случае металл последнего в центральной области был утоньшен так, что он едва мог противостоять давлению воздуха снаружи. Изучая воздей- ствие этих трубок, я экспонировал одну руку под той, в которой был только алюминий, а дру- гую — под трубкой с платиновой проволокой. Включив первую трубку, я с удивлением обнаружил, что алюминиевое окно издавало чистую ноту, соответствующую ритмическому воз- действию катодного потока. Помещая руку совсем близко к окну, я отчетливо ощущал, как в нее било что-то теплое. Ощущение было безошибочным, и даже независимо от чувства тепло- ты, очень сильно отличалось от пощипывающих ощущений, вызываемых стримерами или ма- ленькими искрами. После этого я испытал трубку с платиновой проволокой. Алюминиевое окно не испускало никакого звука, вся падающая энергия, по-видимому, затрачивалась на платино- вой проволоке, которая становилась раскаленной, или же материя, из которой состоял катод- ный поток, настолько дезинтегрировалась, что тонкий металлический лист не представлял для ее прохождения практически никакого препятствия. Если большие комья бросают на проволоч- ную сетку с большой ячеей, на сетку воздействует заметное давление. Если, напротив, — для демонстрации, — комки очень маленькие сравнительно с ячеей, давления не возникает. Но хо- тя окно и не вибрировало, я тем не менее вновь и отчетливо ощущал, как что-то било в руку, и ощущение теплоты было сильнее, чем в предыдущем случае. В воздействии на экран между трубками по-видимому не было никаких различий, обе делали его очень ярким, и отчетливость теней была одинаковой, насколько возможно было об этом судить. Я смотрел через экран на вторую лампу лишь несколько раз, только когда что-то отвлекало мое внимание, и не прошло и 20 минут после этого, как я увидел, что рука, подставленная под нее, сильно покраснела и вспухла. Думая, что это было вызвано каким-то случайным повреждением, я вновь вернулся к испытанию платиновой трубки, придвинув ту же руку ближе к окну, а теперь я постоянно ощу- щал чувство боли, которое становилось более отчетливым, когда я приближал руку к алюмини- евому окну. Странной особенностью было то, что боль находилась не на поверхности, а глубоко внутри тканей руки, или даже в костях. Хотя совокупная экспозиция была определенно мень- ше полминуты, я страдал от серьезной боли в течение нескольких дней после этого, и через не- которое время позже я обнаружил, что на пораженной руке все волосы разрушились и ногти выросли заново.

Теперь я экспериментировал с лампой без платины, будучи более внимательным, но вско- ре стала очевидна ее сравнительная безвредность, потому что хотя от нее и краснела кожа, по- ражение даже близко не было столь же серьезным, как от другой трубки. Таким образом полученный ценный опыт состоял в том что: Доказано, что что-то горячее бьет по подставлен- ной части тела; боль ощущалась мгновенно; поражение возникало сразу же после экспозиции, и особенно жестоким оно становилось, по всей вероятности, благодаря присутствию платины.

Некоторое время спустя я наблюдал другие примечательные воздействия на очень малых расстояниях от мощных трубок Ленарда. Например, если держать руку вблизи окна всего лишь несколько секунд, то кожа становится тугой, или же напрягаются мускулы, потому что возни-каст некоторое сопротивление при попытке один раз ее сжать, но после нескольких сжатий и разжатий ощущение исчезает, и никаких болезненных ощущений не остается. Более того, я на- блюдал отчетливое влияние на носовые органы, похожее на эффекты, как будто только что про- студился. Но самым интересным в этом отношении наблюдением было следующее: Когда человек некоторое время смотрит на такую мощную лампу, причем голова наблюдателя нахо- дится очень близко, он вскоре после этого испытывает ощущение столь необычное, что его нельзя не заметить, если хоть раз обратить на него внимание, так как оно столь же отчетливо, как прикосновение. Если представить себе, что смотришь на что-нибудь вроде снаряда напри- мер, находясь рядом и в опасной близости от него, и он вот-вот взорвется, то это даст хорошее представление о получаемом ощущении, единственно, что в случае со снарядом человек не мо- жет разобраться в том, где ощущение на самом деле есть, потому что кажется, что оно распро- страняется по всему телу, что указывает на то, что оно происходит из общей боязни опасности, проистекающей из предшествующего и множественного опыта, а не от предчувствия неприят- ных воздействий непосредственно на один из органов, как например на глаз или ухо. Но в слу- чае с трубкой Ленарда можно сразу и точно локализовать ощущение; оно находится в голове. Это наблюдение не имело бы никакой ценности помимо, возможно, его своеобразности и ост- роты ощущения, не будь оно в точности таким же, как ощущение, образующееся при работе в течение некоторого времени с искровым промежутком, который порождает много шума, или, более обще, когда подвергаешь ухо резким шумам или взрывам. Поскольку кажется невозмож- ным вообразить, как последнее может вызвать такое ощущение иначе, как напрямую воздейст- вуя на органы слуха, я заключил что трубка Ленарда или Рентгена, работая совершенно бесшумно, чего можно добиться, тем не менее производит сильные взрывы, или хлопки и уда- ры, которые, хотя они и неслышимы, оказывают определенное ощутимое материальное воздей- ствие на кости скелета головы. Их неслышимость можно в достаточной степени объяснить вполне обоснованным предположением, что в их распространении задействован не воздух, но некая более тонкая среда. Но самые интересные факты были раскопаны при продвижении в третьем направлении исследования природы этих вредных воздействий, а именно, при изуче- нии влияния расстояния. Чтобы популярно проиллюстрировать, скажу, что Рентгеновская трубка действует в точности как источник сильного тепла. Если поднести руку близко к раска- ленной докрасна печке, можно сразу сильно обжечься. Если держать руку на определенном не- большом расстоянии, можно выдержать лучи в течение нескольких минут или даже дольше, и все равно можно получить ожог от продолжительной экспозиции. Но если отдалиться всего лишь еще ненамного, где тепла незначительно меньше, можно противостоять теплу чувствуя се- бя удобно и сколь угодно долго без какого-либо ущерба, потому что излучения на этом рассто- янии слишком слабы, чтобы серьезно мешать жизненными процессам в коже. Абсолютно так же действует лампа. За пределами некоторого расстояния никакого вредного влияния на кожу не оказывается, не важно, сколь долгая экспозиция. Характер ожогов также такой, как от ис- точника тепла. Я настаиваю, при всем уважении к мнению других, что те, кто уподоблял влия- ние на кожу и ткани солнечным ожогам, неверно их истолковывали. В этом отношении нет никакого сходства, за исключением разве что покраснения и слезания кожи, что может проис- текать вследствие неисчислимых причин. Слабые ожоги больше походят на те, которые часто получают люди, работающие вблизи сильного огня. Но когда поражение сильное, оно во всех проявлениях похоже на получаемое от контакта с огнем или раскаленным до красна железом. Инкубационного периода может не быть совсем, как видно из предшествующих замечаний, по- тому что лучи оказывают влияние сразу, если не сказать мгновенно. В серьезных случаях кожа становится глубоко окрашенной и местами почерневшей, и принимает вид отвратительных, бо- лезненных волдырей; эти слои сходят, открывая голое мясо, которое со временем спокойно за- живает. Жгучая боль, лихорадка и подобные симптомы — это ни что иное, как естественные спутники. Одно единственное поражение этого рода, в области живота, у моего дорогого и усердного помощника — единственный случай, произошедший за все время с кем либо кроме меня самого во всех моих лабораторных опытах — я имел несчастье наблюдать. Он произошел до того, как был приобретен весь этот и прочий опыт, непосредственно в результате пятиминут- ной экспозиции очень высоко заряженной платиновой трубке на достаточно безопасном рассто- янии в И дюймов, когда по несчастью не было защитного алюминиевого экрана, и это наполнило меня самыми мрачными опасениями. По счастью, частые теплые ванны, применение вазелина, очистка и общий уход вскоре помогли восстановиться от разрушительного воздействия, и я снова смог вздохнуть свободно. Знай я больше об этих вредных воздействиях, этой несчастной экспозиции бы не делалось; знай я меньше, она могла бы быть сделана на меньшем расстоянии, и могла последовать еще более серьезная травма, возможно неизлечимая. Я впервые пользуюсь случаем с горечью выполнить долг и описать происшествие. Я надеюсь, что другие будут делать так же, чтобы мы могли быстрее приобрести полные знания об этих опасных воздействиях. Мои опасения заставили меня рассмотреть с интересом намного боль- шим, чем я бы испытывал в ином случае, что могло бы случиться в случае серьезного пораже- ния внутренних тканей. Я пришел к очень утешительному заключение, что независимо от того, что из себя в конечном итоге представляют лучи, практически вся их разрушительная энергия должна выделиться на поверхности тела, и внутренние ткани со всей вероятностью останутся неповрежденными, если только лампу не помещать очень близко к коже, или же если не будут получены лучи намного большей интенсивности, чем достижимая сегодня. Есть много причин, по которой это может быть так, и некоторые из них станут ясны из моих предшествующих ут- верждений касательно природы этих вредных воздействий, но я могу привести новые факты в поддержку этой точки зрения. Можно отметить существенную особенность упомянутого слу- чая. Было замечено, что в трех местах, которые были закрыты толстыми костяными пуговица- ми, кожа осталась полностью невредимой, хотя была полностью повреждена под каждым из маленьких отверстий в пуговицах. Лучи не могли, как показало исследование, достигнуть этих точек кожи по прямым линиям, идущим от лампы, и как представляется, это указывает, что не все поражение было обусловлено рассматриваемыми лучами или излучениями, которые несо- мненно распространяются по прямым линиям, но что, по крайней мере частично, за это ответ- ственны сопутствующие причины. Дальнейшее экспериментальное доказательство этого факта может быть получено следующим образом: Экспериментатор может возбудить лампу до под- ходящей и гораздо меньшей степени, чтобы флуоресцентный экран светился достаточно интен- сивно на расстоянии, скажем, семи дюймов. Он может экспонировать свою руку на этом расстоянии, и после определенного времени экспозиции кожа покраснеет. Он после этого мо- жет усилить работу лампы до гораздо более высокой мощности, пока на расстоянии 14 дюймов экран не начнет светиться даже сильнее, чем он до этого светился на вдвое меньшем расстоя- нии. Лучи теперь очевидно сильнее на большем расстоянии, и хотя он может экспонировать ру- ку очень долго, можно с уверенностью утверждать, что вреда не будет. Конечно, можно выдвинуть аргументы, лишающие силы приведенное доказательство. Так, можно было бы ут- верждать, что воздействия на экран или фотографическую пластину не дают нам представле- ния относительно плотности и других количественных характеристик лучей, потому что эти воздействия имеют полностью качественные свойства. Предположим, лучи состоят из потоков материальных частиц, как считаю я, тогда вполне можно думать, что нельзя сделать какого- либо конкретного вывода, в том что касается видимого воздействия на экран или пленку, отно- сительно того, падает ли на чувствительный слой триллион частиц на квадратный миллиметр или только миллион, например. Но с воздействиями на кожу дело обстоит по-другому, Они оп- ределенно должны очень существенно зависеть от количественных характеристик потоков.

Как только был осознан упомянутый выше факт, а именно, что за пределами определенного расстояния даже самые мощные трубки неспособны производить поражающего воздействия, независимо от длительности экспозиции, стало важно определить безопасное расстояние. Рассматривая весь мой предыдущий опыт, я обнаружил, что очень часто у меня были трубки, которые на расстоянии 12 футов, для примера, давали сильные отпечатки грудной клетки человека при экспозиции в несколько минут, и много раз люди подвергались воздействию лучей от этих трубок с расстояния от 18 до 24 дюймов при времени экспозиции меняющемся от 10 до 45 минут, и ни разу не был замечен и самый слабый след вредного воздействия. С такими трубками я даже делал длинные экспозиции с расстояний в 14 дюймов, всегда конечно через тонкий лист или проволочную ткань из алюминия, соединенные с землей, и в каждом случае следя за тем, чтобы металл не давал никаких искр, когда человек притрагивается к нему рукой, как это может иногда быть, когда электрические колебания имеют слишком высокую частоту, в каковом случае следует прибегнуть к заземлению через конденсатор соответствующей емкости. Во всех этих случаях использовались лампы, в которых был только алюминий, и поэтому у меня до сих пор нет достаточных данных, чтобы составить точное представление о том, какое расстояние было бы безопасным в случае платиновой трубки. Из случая, приведенного до этого, мы видим, что смертельно опасное повреждение произошло на расстоянии 11 дюймов, но я считаю, что если бы использовался защитный экран, то повреждение было бы очень слабым, если бы было вообще. Собирая воедино весь мой опыт, я убежден, что никакого серьезного повреждения не может возникнуть, если расстояние больше 16 дюймов, и отпечаток получается описанным мною способом.

Достигнув успехов на ряде направлений исследований, касающихся этого нового раздела науки, я теперь могу сформировать более широкий взгляд на воздействия ламп, и он, я надеюсь, вскоре примет вполне определенные очертания. В настоящий момент будет достаточно следующего короткого утверждения. Согласно полученным мною данным, колба во время работы испускает поток малых материальных частиц. Существует несколько экспериментов, которые, по-видимому, указывают на то, что эти частицы стартуют с внешней стороны стенки лампы. Есть и другие, которые, как представляется, подтверждают, что имеет место действительное проникновение через эту стенку, и в случае тонкого алюминиевого окна у меня сейчас нет ни малейшего сомнения, что некоторая до высокой степени дезинтегрированная катодная материя действительно через нее проходит. Эти потоки легко проецируются на большое расстояние, причем их скорость постепенно уменьшается без образования каких-либо волн, или же они могут вызыват ь удары и продольные волны. Эт о для настоящего рассмотрения совершенно несущественно, но предполагая существование таких потоков частиц и игнорируя подобные воздействия, которые могут обуславливаться химическими или физическими свойствами проецируемой материи, мы должн ы рассмотреть следующие специфические воздействия:

Первое. Есть термальный эффект. Температура электрода или тела, о которое происходит удар, ни в коей мере не дают представления о степени нагретости частиц, но, если мы рассмотрим лишь вероятные их скорости, то они соответствуют температурам, могущим достигать 100,000 градусов Цельсия. Вполне возможно, этого достаточно, чтобы просто частицы нагретые до высокой температуры производили поражающее воздействие, и на самом деле на это указывают многие данные. Но против этого говорит тот экспериментальный факт, что мы не можем доказать подобного переноса тепла, и пока еще не найдено никакого удовлетворительного объяснения, хотя я и достиг определенных результатов, проводя исследования в этом направлении.

Второе, есть чисто электрический эффект. Мы имеем абсолютное экспериментальное доказательство того, что эти частицы или лучи, если выражаться вообще, переносят огромное количество электричества, и я даже обнаружил способ оценить и измерить это количество. Поэтому также возможно, что просто самого факта того, что эти частицы сильно заряжены, достаточно, чтобы вызвать разрушение тканей. Конечно, при контакте с кожей электрические заряды будут сбрасываться, и могут порождать сильные и разрушительные локальные токи в малых толщинах тканей. Экспериментальные результаты согласуются с этой точкой зрения, и проводя исследования в этом направлении я достиг даже большего успеха, чем в первом. Хотя, как я говорил ранее, эта точка зрения лучше объясняет воздействие на чувствительные слои, эксперимент показывает, что когда предполагаемые частицы проходят через заземленную пластину, они не лишаются полностью своего заряда, что не объяснено удовлетворительно.

Третий эффект электро-химический. Заряженные частицы вызывают избыточную генерацию озона и других газов, а они, как известно, разрушают даже такие материалы как резина, и поэтому наиболее вероятно, что именно они являются разрушающим кожу фактором, и доказательства в этом направлении самые веские, поскольку тонкий слой жидкости, препятствующий контакту газообразного вещества с кожей, похоже, прекращает всяческое воздействие.

Последний эффект, который мы рассмотрим, чисто механический. Вполне возможно, что материальные частицы, движущиеся с такими огромными скоростями, могут разрушать ткани просто за счет механического удара и неизбежного при таких скоростях нагрева, и в этом случае более глубоко лежащие слои также могут поражаться, тогда как весьма вероятно, что при принятии любого из предыдущих объяснений ничего такого не происходило бы.

Суммируя весь мой экспериментальный опыт и выведенные из него заключения, представляется желательным, во-первых, не использовать лампы, содержащие платину; во- вторых, вместо них применять соответствующие трубки Ленарда, в которых есть только чистый алюминий, и, кроме того, имеющих еще и то преимущество, что их можно сделать с большой механической точностью, и тем самым они могут давать гораздо более резкие отпечатки; в-третьих, использовать защитные экраны из алюминиевого листа, как описывалось, или вместо него мокрую одежду или слой жидкости; в-четвертых, делать экспозиции по меньшей мере на 14 дюймах, и предпочтительнее делать более долгие экспозиции на большем расстоянии.

 

ОБ ИСТОЧНИКЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ, ПРАКТИЧЕСКОМ СОЗДАНИИ ТРУБОК ЛЕНАРДА И БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЕ С НИМИ *

Я уже в течение некоторого времени чувствовал, что будет своевременным и полезным изложить ряд указаний относительно практического создания трубок Ленарда улучшенной конструкции, большое количество которых я недавно показывал в Нью-Йоркско й Академии Наук (6 Апреля 1897 г.), особенно поскольку при правильной их конструкции и использовании можно избежать большей части опасности экспериментирования с [их] лучами. Простые предосторожности, изложенные мною в моих предыдущих сообщениях, по-видимому, остались без внимания, и сообщения о случаях пострадавших среди пациентов появляются почти ежедневно. И хотя бы по одной этой причине, не будь даже всего остального, следовало раньше написать эти строки по данному вопросу, не мешай мне это сделать неотложные и неизбежные обязанности. Короткий, и, я могу сказать, совсем нежеланный перерыв в работе, требующей моего внимания, теперь позволяет это сделать. Однако, поскольку подобные возможности выпадают редко, я воспользуюсь нынешней и несколько слов посвящу и другим вопросам, связанным с данным предметом, а особенно тому важному результату, который я достиг некоторое время назад при помощи такой трубки Ленарда, и который, если я правильно информирован, я могу считать своим собственным лишь отчасти, потому что по-видимому, именно его другими словами выразил Профессор Рентген в недавнем сообщении Берлинской Академии Наук. Этот результат указывает на связь с имевшим широкое обсуждение вопросом об источнике Рентгеновских лучей. Как можно вспомнить, в первом обнародовании своего открытия Рентген придерживалс я мнения, что лучи, которые воздействовали на чувствительный слой, испускаются из флуоресцентного пятна на стеклянной стенке лампы. Другие ученые приписывали их катоду; еще одни аноду, а некоторые считали, что лучи испускаются только лишь из флуоресцентной пыли на поверхностях, и умозрительные спекуляции, по большей части безосновательные, до такой степени разрослись, что можно было бы в отчаянии воскликнуть вслед за поэтом:

Мои собственные эксперименты привели меня к пониманию того, что независимо от его местоположения, главным источником этих лучей было место первого соударения излучаемого потока частиц внутри колбы. Эт о было довольно широкое утверждение, из которого утверждение Профессора Рентгена [вытекало] как частный случай, так как в его первом эксперименте флуоресцентное пятно на стеклянной стенке было, по совпадению, тем местом первого соударения катодного потока. Исследования, проведенные до сегодняшнего дня, только Лишь подтвердили правильность вышесказанного мнения, и место первого соударения потока частиц — будь то анод или независимое тело, с которым происходит соударение стеклянная стенка или алюминиевое окно, — продолжает считаться главным источником лучей Но, как сейчас будет видно, это не единственный источник.

Со времени обнаружения вышеуказанного факта мои усилия были направлены на получение ответов на вопросы: Во-первых, является ли необходимым, чтобы тело, с которым происходит соударение, находилось внутри трубки? Во-вторых, требуется ли, чтобы препятствием на пути катодного потока было твердым или жидким? И, в-третьих, до какой степени скорость потока необходима для генерации и влияния на характер испускаемых лучей?

Рис. 1. —Иллюстрация Эксперимента. Обнаружение Истинного

Источника Рентгеновских Лучей.

Рис. 2. —Улучшенная Трубка Ленарда

Для того, чтобы выяснить, может ли тело, находящееся вне трубки и на пути или в направлении потока частиц, производить такие же специфические явления, как и тело, находящееся внутри, оказалось необходимым сначала показать, что действительно имеет место проникновение частиц через стенку, или же напротив, что действие предполагаемых потоков, какой бы природы они ни были, достаточно ярко выражено во внешней области, близкой к стенке лампы, чтобы производить некоторые эффекты, которые специфичны для катодных потоков. Было несложно с помощью надлежащим образом сделанной трубки Ленарда, имеющей чрезвычайно тонкое окно, получить множество, и сначала удивительных, доказательств такого характера. Некоторые из них уже были отмечены, и, полагаю, будет достаточно изложить здесь еще одно, которое я наблюдал впоследствии. В полой алюминиевой чашке А трубки, показанной на схеме Рис. 1, которую я подробно опишу, я поместил кусок серебра размером в пол-доллара, так чтобы он удерживался полосками слюды на малом расстоянии от окна или дна чашки и параллельно ему таким образом, чтобы он не касался металла трубки, и вокруг него везде оставался воздушный зазор. По возбуждении трубки в течение примерно 30 —4 5 секунд вторичным разрядом мощной катушки нового типа, сейчас уже хорошо известного, обнаружилось, что кусок серебра становился таким горячим, что буквально жег руку; хотя алюминиевое окно, которое представляло собой весьма незначительное препятствие катодному потоку, становилось лишь чуть-чуть теплым. Таким!образом, было показано, что серебряный сплав благодаря его плотности и толщине, отбирал основную часть энергии удара в процессе воздействия на него частицами практически идентично тому, как если бы он находился внутри лампы, и, более того, в результате наблюдения теней были получены указания на то, что он вел себя как второй источник лучей, в той мере, что очертания теней, вместо того чтобы быть резкими и ясными как будет если убрать пол-долларовый кусочек, они тусклые. Дл я главной цели данного исследования было несущественно выяснять с помощью более точных методов, действительно ли катодные частицы проникают через окно, или же с внешней стороны окна проецируется новый и отдельный поток. У меня нет ни малейшего сомнения, что имеет место первое, поскольку в этом отношении я мог получить множество дополнительных доказательств, которые я может быть изложу в ближайше м будущем.

' После этого я постарался убедиться, было ли необходимым, чтобы препятствие снаружи было, как в данном случае, твердым телом, или жидким, или, вообще, телом заметных размеров, и именно при исследованиях в этом направлении я пришел к результату, о котором я говорил во вводных предложениях настоящего сообщения. То есть, я наблюдал это достаточно случайно, хотя и следовал систематическому исследованию, что проиллюстрировано на схеме Рис. 1. Схема показывает трубку Ленард а улучшенной конструкции, состоящую из трубки Т из толстого стекла, сужающуюся к одному концу, или шейке И, в которую вставлена алюминиевая чашка А и сферический катод в, держащийс я на стеклянной ножке S, и платиновой проволочки W, впаянной в противоположный конец, ка к обычно. Алюминиевая чашка А, как будет видно, не находится в реальном контакте с землей — стеклянная стенка находится от последнего на малом расстоянии за счет узкого и сплошного кольца из фольги r. Внешнее пространство между стеклом и чашкой А заполнено цементом с, способом, который я позднее опишу. F — эт о Рентгеновский экран, такой как обычно используют при проведении наблюдений.

Рис. 3. —Иллюстрация Организации Эксперимента с Улучшенной Трубкой с Двойным Фокусом для Уменьшения Вредоносных Воздействий.

Теперь, если смотреть на экран в направлении от F K T, на освещенном фоне видны темные линии, показанные в нижней части схемы. Кривая линия е и прямая линия W были, конечно, сразу распознаны как соответственно отсветы катода е и дна чашки А, хотя вследствие сбивающей с толку оптической иллюзии они казались гораздо ближе друг к другу, чем они были на самом деле. Например, если расстояние между е и О было пять дюймов, то эти линии на экране отстояли примерно на два дюйма, насколько я мог судить на глаз. Эт а иллюзия легко объяснима и довольно неважна, за исключением того момента, что врачу следует держать этот факт в уме, когда он будет проводить обследования с экраном, поскольку, благодаря данному эффекту, который порой вырастает до неимоверной степени, может создаться совершенно неправильное представление о расстояниях между отдельными частями, во вред хирургической операции. Но хотя линии е и W легко были соотнесены [с объектами], изогнутые линии t, g, a сначала озадачили. Вскоре, однако, удалось убедиться, что тусклая линия а была тенью от края алюминиевой чашки, гораздо более темная линия g — тенью края стеклянной трубки Т, а t — тенью кольца из фольги r. Эти тени на экране F ясно показывали, что агент, который воздействовал на флуоресцентный материал, действовал из пространства, внешнего по отношению к лампе, в сторону алюминиевой чашки, и главным образом из области, через которую проходили испускавшиеся из трубки через окно первичные возмущения или потоки, каковое наблюдение нельзя было объяснить лучшим образом, нежели предположив, что воздух и частички пыли вовне, на пути проецируемых потоков, являются препятствием для их прохождения и порождали удары и столкновения, распространяющиеся через воздух во всех направлениях, производя тем самым непрерывно новые источники лучей. Именно этот факт обнародовал Рентген в его упомянутом ранее сообщении. Так, по крайней мере, я проинтерпретировал его утверждение в сообщении, что лучи исходят из облученного воздуха.

Рис. 4. —Иллюстрация Схемы с Трубкой Ленарда для

Безопасной Работы на Близком Расстоянии.

Теперь остается показать, способен ли воздух, из которого удалены все инородные частицы, вести себя как ударное тело и источник лучей, чтобы решить, действительно ли генерация последних зависит от присутствия в воздухе ударных частичек заметных размеров. У меня есть основания думать [именно] так.

Обладая знанием этого факта, мы теперь можем сформировать более общее представление о процессе генерации излучений, которые были открыты Ленардом и Рентгеном. Оно может состоять из утверждения, что потоки мельчайших вещественных частиц, проецируемые из электрода с огромной скоростью, встречая препятствия, где бы они не находились, внутри лампы, в воздухе или другой среде, или в самих чувствительных слоях, порождают лучи или излучения, выказывающие многие из свойств того, что известно как свет. Если несомненно доказано, что данный физический процесс генерации этих лучей правилен, то это будет иметь наиболее важные следствия, поскольку побудит физиков вновь критически изучить многие явления, которые в настоящее время приписываются поперечным волнам эфира, что может привести к радикальному изменению существующих взглядов и теорий относительно этих явлений, если и не относительно их сути, то, по меньшей мере, относительно пути их возникновения.

Мои усилия в получении ответа на третий из поставленных выше вопросов привели меня к установлению, с помощью настоящих фотографий, тесной связи, которая существует между лучами Ленарда и Рентгена. Фотографии, имеющие к этому отношение, были выставлены на встрече Нью-Йоркской Академии Наук — я упоминал о нем выше, — 6 Апреля 1897 г., но к сожалению, из-за краткости моего выступления и того, что я концентрировался на других вопросах, я опустил то, что было самым важным. А именно, описать способ, которым эти фотографии были получены, — недосмотр, который я смог лишь частично наверстать на следующий день. Правда, я по этому случаю проиллюстрировал и описал эксперименты, в которых была показана отклоняемость Рентгеновских лучей магнитом, что устанавливает еще более тесную связь, если не идентичность, лучей, названных по именам этих двух открывателей. Но подробное описание этих экспериментов, как и других исследований и результатов, согласующихся и ограниченных тем предметом, который я представлял перед. научным корпусом, появятся в более пространном сообщении, которое я медленно готовлю.

Чтобы ясно изложить значимость этих фотографий в данном вопросе, я бы напомнил, что в некоторых из моих предыдущих вкладах в научные общества я старался рассеять существовавшее ранее популярное мнение, что явления, известные как явления Крукса, зависят от и указывают на высокие вакуумы. Име я это целью, я показал, что фосфоресценция и большинство явлений в лампах Крукса можно получить и при более высоких давлениях газов в лампах с помощью более высоких или более резких электродвижущих импульсов. Имея перед собой этот хорошо доказанный факт, я приготовил трубку в манере, описанной Ленардом в его первом классическом сообщении по данному предмету. Трубка была откачана до умеренной степени, случайно или по необходимости, и было обнаружено, что когда она работала от обычной катушки высокого напряжения с низкой скоростью изменения тока, нельзя было обнаружить ни один из этих двух видов лучей, даже когда напряжение на трубке было настолько высоким, что через несколько мгновений она становилась очень горячей. Теперь, как я ожидал, если резкость импульсов через лампу будет в достаточной мере увеличена, лучи будут испускаться. Чтобы проверить это, я задействовал катушку того типа, который я многократно описывал, где на первичную подается разряд конденсатора. С таким устройством можно обеспечить любую необходимую резкость импульсов, поскольку там практически нет ограничений в данном отношении, так как достижим любой потенциал или электрическое напряжение. На самом деле, я обнаружил, что при увеличении резкости электродвижущих импульсов через трубку, — однако, без увеличения, но с уменьшением общей подаваемой не нее энергии, — фосфоресценция наблюдалась, и лучи начали появляться, сначала слабосильные лучи Ленарда, а позже, после еще более сильного увеличения резкости [импульсов], и Рентгеновские лучи огромной интенсивности, которые позволили мне получить фотографии, показывающие тончайшую структуру костей. И опять же, та же трубка, когда вновь запитывалась от обычной катушки с низкой скоростью чередований первичного тока, не испускала практически никаких лучей, даже когда, как сказано выше, через нее проходило намного больше энергии, насколько можно было судить по нагреванию. Этот опыт, вместе с тем фактом, что я преуспел в получении с помощью огромного электрического напряжения, достижимого посредством специального аппарата, сделанного для этой цели, ряда отпечатков в обычном воздухе, привели меня к заключению, что в разрядах молнии лучи Ленард а и Рентгена должны генерироваться при обычном атмосферном давлении

В этом месте я осознаю, по внимательном прочтении, предыдущих строк, что мои научные интересы возобладали над практическим, и что дальнейшие замечания следует посвятить главной цели данного сообщения — т о есть тому, чтобы дать некоторые данные для конструирования тем, кто участвует в производстве этих трубок и, возможно, несколько полезных подсказок практикующим медикам, для которых данная информация важна. Вышеизложенное, тем не менее, для этих целей не теряет значимости, постольку поскольку оно показало, насколько сильно полученный результат зависит от правильной конструкции инструментов, потому что с обычными инструментами большинство из перечисленных выше наблюдений сделано бы не было.

Я уже описал вид трубки, проиллюстрированной на Рис. 1, а на Рис. 2 показано дальнейшее усовершенствование конструкции. В этом случае алюминиевая чашка А, вместо того, чтобы иметь ровное дно, как раньше, имеет сферическую форму, и цент этой сферы совпадает с центром электрода е, который сам, как на Рис. 1, имеет фокус в центре окна чашки А, что изображено пунктирными линиями. Алюминиевая чашка А имеет кольцо из фольги r, как на Рис. 1, или же, иначе, металл чашки растягивается в этом месте, чтобы обеспечить малую несущую поверхность между металлом и стеклом. Эт о важная практическая подробность, поскольку, когда несущая поверхность сделана малой, получается большое давление на единицу площади, и стык получается лучше. Кольцо r следует вытягивать первым и потом устанавливать, чтобы оно соответствовало шейке лампы. Если вместо этого применяется кольцо из фольги, его можно вырезать из обычной крышечки из фольги, которые есть на рынке, только внимательно следя за тем, чтобы кольцо было очень гладким.

На Рис. 3 я показал модифицированную конструкцию трубки, которая, как и два типа описанные до этого, была представлена в выставленной мной коллекции. Это, как можно видеть, трубка с двойным фокусом, с ударными пластинами из иридиевого сплава и с алюминиевой чашкой А напротив. Трубка показана не из-за какой-то оригинальности конструкции, но просто чтобы проиллюстрировать практические особенности. Следует отметить, что алюминиевые чашки в описанных трубках вставлены внутрь шеек, а не снаружи, как часто делается. Долгий опыт показал, что практически невозможно поддерживать высокий вакуум в трубке с наружной чашкой. Единственный путь, которым я смог это сделать, по правде сказать, это с помощью охлаждения чашки струей воздуха, например, и соблюдая следующие предосторожности: Воздушная струя сначала включается слабо, и после этого трубка возбуждается. Затем ток через последнюю, а также давление воздуха, постепенно повышаются и выводятся на нормальный рабочий уровень. По завершении эксперимента давление воздуха и ток через трубку оба постепенно уменьшают, манипулируя обоими так, чтобы не возникало больших разностей температур между стеклом и алюминиевой чашкой. Если не соблюдать этих предосторожностей, вакуум сразу же нарушится вследствие неодинакового расширения стекла и металла.

С трубками, как описанные здесь, соблюдать эту предосторожность совсем необязательно, если при их подготовке были приняты надлежащие меры. При вставлении чашки она охлаждается настолько, насколько можно чтобы не возникла угроза повредить стекло, после чего ее мягко вдвигают в шейку трубки, следя за тем, чтобы она вошла прямо.

Две самых важных операции при производстве такой трубки, это, тем не менее, утоньшение алюминиевого окна и впаивание чашки. Металл последней может быть в одну тридцать вторую или даже одну шестьдесят четвертую дюйма толщиной, и в таком случае центральную часть можно быть утоньшить с помощью зенковки около одной четвертой дюйма диаметром, до тех пор, пока это возможно без разрыва листа. Дальнейшее утоньшение можно после этого сделать вручную с помощью скребка, шабера; и наконец, металл следует аккуратно отбить, чтобы гарантированно закрыть все поры, которые могут давать медленную утечку. Вместо обработки подобным образом я использовал чашку с дыркой в центре, которую я закрывал листом чистого алюминия толщиной в несколько тысячных дюйма, приклепанный к чашке с помощью шайбы из толстого металла, но результат был не вполне удовлетворительный.

При скоблении чашки я использовал такой метод: Трубка закрепляется на насосе в нужном положении и откачивается до достижения постоянных условий. Степень откачки является мерой совершенства стыка. Утечка обычно значительная, но это не настолько серьезный недостаток, как можно подумать. Теперь к трубке постепенно подается тепло с помощью газовой горелки, пока температура не поднимется примерно до точки кипения сургуча. Тогда пространство между чашкой и стеклом заполняется качественным сургучом; и, когда последний начинает кипеть, температура понижается, чтобы дать ему запаять полость. После этого тепло опять увеличивается, и этот процесс нагревания и охлаждения повторяется несколько раз, пока вся полость, после снижения температуры, не станет равномерно заполнена сургучом, чтобы все пузырьки исчезли. После этого еще немного сургуча кладется сверху, и производится откачка в течение часа или около того, в зависимости от мощности насоса, при умеренном нагреве намного ниже точки плавления сургуча..

Трубка, приготовленная таким образом, будет очень хорошо держать вакуум, и будет служить бесконечно. Если ее несколько месяцев не использовать, она может постепенно потерять высокий вакуум, но его можно быстро восстановить. Однако, если после длительного использования станет необходимо почистить трубку, это легко сделать, аккуратно нагрев ее и сияв чашку. Очистку можно сначала производить кислотой, затем сильно разведенной щелочь, потом дистиллированной водой, и наконец чистым ректифицированным алкоголем.

Эти трубки, когда их правильно подготовишь, дают гораздо более четкие отпечатки и сохраняют гораздо больше подробностей, чем обычно изготовленые трубки. Дл я ясности отпечатков важно, чтобы электрод имел правильную форму, и чтобы фокус находился точно в центре чашки или немного внутри. Пр и вставлении чашки расстояние от электрода следует измерять настолько точно, насколько это возможно. Нужн о также заметить, что чем тоньше окно, тем резче отпечатки, но не рекомендуется делать его слишком тонким, поскольку оно может проплавиться при включении тока.

Эти трубки дают не только преимущества, перечисленные выше. Он и также лучше подходят Для целей врачебного обследования, особенно при использовании их особым образом, проиллюстрированным на схемах Рис. 3 и Рис. 4, которые понятны без объяснений. Ка к можно видеть, в каждой из них чашка соединена с землей. Это решительно уменьшает вредоносное воздействие и позволяет также делать отпечатки с очень короткими экспозициями всего в несколько секунд на коротком расстоянии, постольку, поскольку в ходе работы лампы можно легко трогать чашку без какого-либо дискомфорта, благодаря заземлению. Схема, показанная на Рис. 4, особенно выигрышна с системой с одним контактом, каковую катушку я описывал по другим поводам и которая показана схематически, где Р — эт о первичная, a S — вторичная обмотки. В данном случае контакт высокого напряжения соединяется с электродом, а чашка заземляется. Трубку можно размещать как показано на рисунке, под операционным столом, и довольно близко или даже в контакте с телом пациента, если отпечатки требуют всего нескольких секунд, как, например, в случае исследования частей органов. Я получил множество отпечатков с помощью таких трубок и не наблюдал никаких вредных воздействий, но я бы советовал не делать экспозиций дольше чем две или три минуты на очень коротких расстояниях. В этом отношении экспериментатору следует держать в уме, сказанное мной в предыдущих сообщениях. Пр и любых обстоятельствах обязательно, чтобы при работе вышеописанным способом соблюдалась дополнительная безопасность и снятие отпечатков было ускорено. Дл я охлаждения чашки можно применять струю воздуха, как говорилось ранее, или же после снятия каждого отпечатка можно наливать в чашку небольшое количество воды. Вода лишь незначительно ухудшает работу трубки, поддерживая при этом окно при безопасной температуре. Я могу добавить, что трубки можно улучшить, если снабдить заднюю часть электрода металлической обкладкой С, показанной на Рис. 3 и Рис. 4.

 

О ПРЕРЫВАТЕЛЯХ ТОКА*

Чтобы разжечь пыл ревностных экспериментаторов, которые верят в революционность этого открытия, может быть, стоит предложить одно или два простых устройства для прерывания тока. Например, очень примитивное приспособление такого рода состоит из кочерги — да, обычной кочерги, соединенной гибким кабелем с одной из клемм генератора, и ванной, наполненной проводящей жидкостью, которая соединена подходящим способом, через первичную обмотку индукционной катушки, с другим полюсом генератора. Когда экспериментатор хочет получить Рентгеновское изображение, он доводит конец кочерги до белого каления, и, когда он резко погрузит его в ванную, он станет свидетелем удивительного явления, кипящая и бурлящая вода, быстрой включающая и прерывающая ток, и мощные сгенерированные лучи, которые сразу убедят его в огромной практической ценности этого открытия. Я мог бы кроме того добавить, что нагревать кочергу удобно с помощью машины для сварки.

Другой прибор, полностью автоматический, и вероятно подходящий для применения в пригородных районах, состоит из двух изолированных металлических пластин, поддерживаемых любым удобным способом, расположенных очень близко друг к другу. Эти пластины подсоединены через первичную обмотку индукционной катушки к выводам генератора, и зашунтированы двумя подвижными контактами, соединенных гибким кабелем. Эти два контакта оба прикреплены к ногам крупной, с собаку размером курицы, стоящей раздвинув ноги, как бы верхом, на пластинах. Когда к последним подается тепло, в ногах курицы порождаются мускулаторные сокращения, которая тем самым включает и выключает ток через индукционную катушки. Можно взять любое количество таких кур и контактов, подключенных последовательно или параллельно, и увеличить тем самым частоту импульсов до куда нужно. Таким способом можно получать сильные искры, для большинства целей подходящие, и работать с вакуумными трубками. Вы обнаружите, что данные приспособления оказываются весьма примечательным усовершенствованием по сравнению со старыми прерывателями тока, с которыми два главных редактора принялись несколько лет назад революционизировать системы электрического освещения. Главные редакторы теперь стали мудрее. Их стоит поздравить, и их читателей, научные общества и профессионалов, всех их надо поздравить, — и "все хорошо, что хорошо кончается". Наблюдательный экспериментатор не преминет заметить, что большие искры пугают кур, у которых из-за это начинаются еще более интенсивные спазмы и мускулаторные сокращения, что в свою очередь еще больше усиливает искры, которые, в свою очередь, вызывают еще более сильный страх у кур и увеличивают скорость прерываний; на самом деле, это, как сказал Киплинг:

Но возвращаясь, со всей серьезностью, к описанному "электролитическому прерывателю", это прибор, с которым я очень близко познакомился, проведя с таким обширные эксперименты два или три года назад. Это было одно из устройств, которые я изобрел в попытках получить эко- номичное приспособление такого рода. Название на самом деле не соответствует, постольку по- скольку может применяться любая жидкость, проводящая или сделанная таковой любым способом, например, растворением кислоты или щелочи, или путем нагревания. Я даже обна- ружил, что можно при определенных условиях работать и со ртутью. Устройство чрезвычайно просто, но огромная потеря энергии, сопровождающая его работу, и определенные другие не- достатки делают его полностью непригодным для любой стоящей, практической цели, и уж раз эти обстоятельства затронуты, для тех, в которых требуется малое количество энергии, гораз- до лучшие результаты получаются от соответствующим образом сконструированного механиче- ского прерывателя цепи. Экспериментаторов очень часто сбивает с толку, когда они обнаруживают, что индукционная катушка дает более длинные искры, когда это устройство вставляется вместо обычного прерывателя, но дело в том, что это происходит главным образом из-за того, что прерыватель не сделан как надо. Из совокупной энергии, идущей с клемм, едва ли можно получать и одну четверть от того количества, которое правильно сконструированный прерыватель дает во вторичной цепи, и хотя я собирал много разных улучшенных видов, я об- наружил, что существенно увеличить экономию невозможно. Но два усовершенствования, тем не менее, которые как я выяснил в то время, делать необходимо, я могу упомянуть для пользы тех, кто применяет это устройство. Ка к легко можно заметить, маленький контакт окружен га- зовым пузырем, в котором и образуются, обычно нерегулярным образом, включения и выклю- чения, жидкостью, которая устремляется к контакту в какой-нибудь точке. Сила, движущая жидкость, — это, как очевидно, давление столба жидкости, и увеличение любым способом дав- ления жидкости жидкость будет устремляться к контакту с большей скоростью и частота таким образом вырастет. Другое необходимое улучшение состояло в том, чтобы принять меры, пре- пятствующие выходу кислоты или щелочи в атмосферу, что всегда в той или иной мере проис- ходит, даже если столб жидкости достаточно высок. Во время моих ранних экспериментов с этим устройством я так заинтересовался этим, что пренебрег этой предосторожностью, и я за- метил, что кислота оказала разъедающее воздействие на все оборудование в моей лаборатории. Экспериментатор легко выполнить оба этих усовершенствования взяв длинную стеклянную трубу, скажем, от шести до восьми футов длиной, и разместив прерывающее устройство вбли- зи дна трубы, с отводом для периодического долива жидкости. Высокий столб не даст испаре- ниям просачиваться в атмосферу комнаты, а увеличенное давление заметно повысит эффективность работы. Если столб жидкости будет, скажем, в девять раз выше, то сила, тол- кающая жидкость к контакту, будет в девять раз больше, и эта сила может, при тех же услови- ях, двигать жидкость в три раза быстрее, откуда частота вырастет в том же отношении, а на самом деле в большем отношении, поскольку газовый пузырь, будучи сжат, станет меньше, и жидкости придется проделывать меньший путь. Электрод, конечно же, должен быть очень мал, чтобы процесс был регулярным, и использовать платину не обязательно. Давление, при этом, можно увеличить и другими путями, и я получал некоторые интересные результаты в экспери- ментах этого рода. Ка к указывалось выше, это устройство очень неэкономичное, и хотя в не- которых случаях использовать его можно, я считаю, что практическая ценность его невелика или отсутствует. Мн е будет приятно убедиться в обратном, но я не думаю, что ошибаюсь. Мои основные причины для этого утверждения таковы, что есть много других способов, которыми можно получать лучшие результаты при помощи столь же, если не более, простых устройств. Одно я могу упомянуть здесь, оно основано на другом принципе, который несравненно более эффективен, но более эффективно и при этом в целом проще. Он о состоит из тонкой струи про- водящей жидкости, которую заставляют вытекать с нужной скоростью из насадки, соединен- ной с одним полюсом генератора, через первичную цепь индукционной катушки, на другой контакт генератора, находящийся на небольшом расстоянии. Это устройство дает разряды с за- мечательной быстротой, и частота получается в разумных пределах почти любая. Я длительное время пользовался этим устройством, соединяя его с обычными катушками и с катушкой моего собственного вида, и получал результаты во всех отношениях намного превосходящие те, что можно получить с тем типом устройства, который обсуждался до этого.

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОСЦИЛЛЯТОРЫ*

Мало было открыто таких областей, которые оказались столь урожайными как токи высокой частоты. Их необыкновенные свойства и эффектность демонстрируемых ими явлений сразу же вызвали всеобщее внимание. Научные люди заинтересовались исследованием их, инженеры были привлечены их коммерческими возможностями, а врачи увидели в них долгожданные средства для действенного лечения телесных болезней. Со времен публикации моих первых исследований в 1891 сотни томов были написаны по этому предмету, и множество неоценимых результатов получено с помощью этого нового фактора. Эта область находится еще только во младенчестве, будущее хранит несравненно большее.

С самого начала я чувствовал необходимость сделать эффективный аппарат, отвечающий быстро растущим потребностям, и в течение восьми лет после моих первых сообщений я разработал не меньше пятидесяти типов этих трансформаторов или электрических осцилляторов, каждый из которых был законченным во всех подробностях и усовершенствован до такой степени, что я не смог бы сколько-нибудь существенно улучшить ни один из них сегодня. Если бы мной двигали практические соображения, я мог бы создать большой и прибыльный бизнес, параллельно оказывая всему миру важную услугу. Но сила обстоятельств и постоянно растущие перспективы еще больших достижений обратили мои усилия в другом направлении. И получается так, что скоро на рынок выйдут инструменты, которые, как это ни странно, были полностью завершены двадцать лет назад!

Эти осцилляторы предназначались специально для работы с постоянными и переменными осветительными цепями и для генерации затухающих и незатухающих осцилляции или токов любой частоты, объема и напряжения в широчайших пределах. Они компактны, автономны, не требуют никакого обслуживания в течение длительных периодов времени и оказываются очень удобными и полезными для таких разнообразных целей, как беспроводная телеграфия и телефония; преобразование электрической энергии; получение химических соединений путем сплавления и соединения; синтез газов; производство озона; освещение; сварка; муниципальная, больничная и бытовая санитария и стерилизация, и множество других применений в научных лабораториях и промышленных организациях. Хотя эти трансформаторы никогда ранее не описывались, общие принципы, лежащие в их основе, были полностью изложены в моих печатных статьях и патентах, в особенности за 22 Сентября 1896, и думается поэтому, что прилагаемые фотографии нескольких типов вместе с кратким объяснением дадут всю необходимую информацию.

Существенными частями такого осциллятора являются: конденсатор, катушка самоиндукции для зарядки его до высокого потенциала, контроллер цепи, и трансформатор, который возбуждается осцилляторными разрядами конденсатора. В нем есть по меньшей мере три, а обычно четыре, пять или шесть, согласованных цепей и регулировка, исполняемая несколькими способами, наиболее часто просто с помощью регулировочного винта. Пр и благоприятных обстоятельствах достижима эффективность до 85 %, то есть, такой процент подаваемой энергии можно получить во вторичной обмотке трансформатора. Хот я главное достоинство этого рода аппаратов очевидно обусловлено удивительными свойствами конденсатора, особые положительные характеристики достигаются в результате сочетания цепей с соблюдением правильных гармонических отношений и минимизации потерь на трение и других потерь, что и было одной из главных целей конструкции.

В целом, приборы эти можно разделить на два класса: один, в котором контроллер цепи содержит твердые контакты, и другой, в котором замыкание и размыкание производится ртутью. Рисунки с 1 по 8 включительно относятся к первому, а оставшиеся — ко второму классу. Первые дают заметно большую эффективность из-за того факта, что сопутствующие потери при замыкании и размыкании сведены к минимуму и резистентная составляющая коэффициента затухания очень мала. Вторые предпочтительны для тех целей, где важно получение большего выхода и большего количества прерываний в секунду. Работа мотора и конечно контроллера цепи потребляет определенное количество энергии, которое, однако, становится все менее значимым с ростом мощности машины.

На Рис. 1 показана одна из самых ранних форм осциллятора, сконструированная для экспериментальных целей. Конденсатор содержится в квадратном ящике из красного дерева, на которой смонтированы самоиндукционная или зарядная катушка намотанная, как будет показано, в два секции соединенные параллельно или последовательно, в зависимости от того, какое напряжение в подающей сети, ПО или 220 вольт. Из коробочки торчат четыре латунных колонны, которые поддерживают пластину с пружинными контактами и регулировочными винтами, а также две массивные клеммы для подключения к первичной обмотке трансформатора. Две из этих колонн служат в качестве контактов конденсатора, а пара других соединяют клеммы выключателя спереди от катушки самоиндукции с конденсатором. Первичная обмотка состоит из нескольких витков медной полосы, к концам которой припаяны короткие штыри, входящие в соответствующие клеммы. Вторичная сделана из двух частей, намотанных так, чтобы насколько возможно уменьшить распределенную емкость и в то же время обеспечить, чтобы катушка выдерживала очень высокое напряжение между ее клеммами в центре, которые соединены с пружинными контактами на двух резиновых колоннах, выступающих из первичной обмотки. Соединения цепи могут слегка варьироваться, но обычное их устройство схематически показано в Electrical Experimenter за Май на странице 89, и относится к моему осцилляторному трансформатору, фотография которого приведена на странице 16 в том же номере. Работа его проходит следующим образом: Когда выключатель включается рубильник, ток из цепи питания устремляется через катушку самоиндукции, примагничивая железный сердечник внутри и рассоединяя контакты контроллера. После этого индуцированный ток высокого напряжения заряжает конденсатор, и после замыкания контактов аккумулированная энергия высвобождается через первичную обмотку, вызывая нарастание длинной последовательности осцилляции, которые возбуждают согласованную вторичную цепь.

Устройство показало себя весьма работоспособным при проведении лабораторных экспериментов всех видов. Например, при изучении явления импеданса трансформатор был убран и в клеммы был вставлен согнутый медный прут. Он часто заменялся большой кольцевой петлей для демонстрации индуктивного эффекта на расстоянии или для возбуждения резонансных цепей в различных исследованиях и измерениях. Трансформатор, подходящий для любого желаемого эксперимента, можно легко сымпровизировать и подключить к клеммам, и таким образом было сэкономлено много времени и труда. Вопреки тому, что было бы естественно ожидать, с контактами возникало довольно мало проблем, хотя токи через них были чрезвычайно сильные, так как, при наличии соответствующих условий резонанса, большой поток возникает только когда цепь замкнута, и никаких разрушительных дуг развиться не может. Изначально я использовал платиновые и иридиевые концы, но потом заменил их на meteorite и в конце концов на вольфрам. Последний вариант удовлетворял наилучшим образом, обеспечивая работу в течение многих часов и дней без прерываний.

Рис. 2 показывает небольшой осциллятор, разработанный для определенных научных целей. Основополагающая идея состояла в том, чтобы добиться огромной производительности в течение кратковременных интервалов, после каждого из которых следует сравнительно длинный период бездействия. С этой целью использовались большая катушка самоиндукции и быстродействующий прерыватель, и вследствие такой конструкции конденсатор заряжался до очень высокого потенциала. Были получены внезапные вторичные токи и искры большого объема, особенно подходящие для сварки тонких проводов, вспышек ламп накаливания или сваривания нити ламп-вспышек, зажигания взрывчатых смесей и прочих подобных прикладных целей. Этот прибор был также адаптирован для работы от батареи, и в этом виде был очень эффективным воспламенитель для газовых двигателей, на что патент за номером 609,250 и был получен мной 16 Августа 1893.

На Рис. 3 представлен большой осциллятор первого класса, предназначенный для беспроводных экспериментов, получения Рентгеновских лучей и научных исследований в целом. Он состоит из коробки, содержащей два конденсатора одинаковой емкости, на которой поддерживаются зарядная катушка и трансформатор. Автоматический контроллер цепи, ручной выключатель и соединительные клеммы смонтированы на передней пластине бобины индукционной катушки, как и одна из контактных пружин. Конденсаторная коробка снабжена тремя контактами, из которых два внешних служат просто для подключения, а средний поддерживает контактную пластину с винтом для регулировки интервала, в течение которого цепь замкнута. Сама вибрирующая пружина, единственная функция которой — вызывать периодические прерывания, может быть отрегулирована по своей силе как и по расстоянию от железного сердечника в центре зарядной катушки четырьмя винтами, видимых на верхней пластине, так что обеспечиваются любые желаемые условия механического управления. Первичная катушка трансформатора сделана из медного листа, и подключения сделаны в точках, удобных для целей произвольного варьирования числа витков. Как на Рис. 1 ндукционная катушка намотана в две секции для адаптации прибора как для цепей на 110, так и на 220 вольт, а сделано несколько вторичных обмоток для согласования различных длин волн первичной. Выход был примерно 500 ватт с затухающими волнами примерно 50,000 циклов в секунду. На короткие периоды времени получались незатухающие осцилляции путем подвинчивания вибрационной пружины туго к железному сердечнику и разделения контактов с помощью регулировочного винта, который также исполняет функцию ключа. С этим осциллятором я провел большое количество важных исследований и он был одной из машин, которые демонстрировались на лекции перед Нью Йоркской Академией Наук в 1897.

Рис. 4 — это фотография трансформатора такого типа, который во всех отношениях похож на проиллюстрированный в выпуске Electrical Experimenter за Май 1919, на который уже давалась ссылка. Существенные части в нем такие же, расположены они похожим образом, но он был спроектирован для применения на питающих цепях более высокого напряжения, от 220 до 500 вольт и выше. Обычные настройки выполняются путем регулировки контактной пружины и перемещения железного сердечника внутри катушки индуктивности вверх и вниз с помощью двух винтов. Для предотвращения повреждений в результате короткого замыкания в провода вставлены плавкие предохранители. Прибор сфотографирован в работе, во время генерации незатухающих осцилляции от осветительной сети 220 вольт.

На Рис. 5 показана более поздняя форма трансформатора, предназначенного главным образом для того, чтобы заменить катушку Румкорфа. Для этой цели изменена первичная катушка, в ней гораздо большее количество витков, и вторичная близко с ней связана. Токи, развиваемые в последней, имеют напряжение от 10,000 до 30,000 вольт и обычно применяются для зарядки конденсаторов и работы с независимой катушкой высокой частоты. Механизм регулировки имеет несколько другую конструкцию, но, как и в предыдущем случае, можно регулировать и сердечник, и контактную пружину.

На Рис. 6 — небольшое устройство этого типа, предназначенное специально для получения озона или стерилизации. Оно необыкновенно эффективно для своего размера и может подключаться к сети 110 или 220 вольт, постоянной или переменной, второе предпочтительней.

На Рис. 7 показана фотография более крупного трансформатора данного типа. Конструкция и расположение частей такое же, как и в предыдущем случае, но в ящике находятся два конденсатора, один из которых включен в цепь как в предыдущих случаях, а второй шунтирует первичную катушку. Таким образом, в последней получаются токи огромной величины, и вторичные эффекты усиливаются соответственно. Введение дополнительной согласованной цепи дает также и другие преимущества, но регулировка усложняется, и поэтому желательно использовать такой прибор для получения токов на определенной и неизменной частоте.

Рис. 8 показывает трансформатор с вращающимся прерывателем. В ящике находятся два конденсатора одинаковой емкости, которые можно соединять последовательно и параллельно. Зарядные индуктивности сделаны в виде двух длинных катушек, сверху которых размещаются вторичные клеммы. Небольшой мотор постоянного тока, скорость которого можно менять в широких пределах, используется как привод для прерывателя специальной конструкции. В остальном осциллятор подобен показанному на Рис. 3 и его работу легко можно будет понять из вышеупомянутого. Этот трансформатор применялся в моих беспроводных экспериментах, а также нередко для освещения лаборатории с помощью моих вакуумных трубок и демонстрировался в ходе моей лекции перед Нью Йоркской Академией Наук в 1897, упоминавшейся выше. Перейдем теперь к машинам второго класса. На Рис. 9 показан осцилляторный трансформатор, состоящий из конденсатора и зарядной индуктивности, помещенных в ящик, трансформатора и ртутного контроллера цепи, конструкция которого впервые описана в моем патенте No. 609,251 от 16 Августа 1898. Он состоит приводимого в движение мотором пустотелого шкива, содержащего небольшое количество ртути, которую центробежной силой несет наружу к стенкам сосуда, и она увлекает за собой контактное колесо, которое периодически замыкает и размыкает цепь конденсатора. С помощью регулировочных винтов, находящихся над шкивом, можно произвольно изменять глубину погружения лопаток, а следовательно и продолжительность каждого контакта, таким образом регулируются интенсивность эффектов их характеристики. Этот вид прерывателя удовлетворителен во всех отношениях при работал на токах от 20 до 25 ампер. Число прерываний обычно составляет от

500 до 1,000 в секунду, но можно работать и с более высокими частотами. Объем, занимаемый прибором, составляет 10" X 8" X 10", выход — около 1/2 kW.

В только что описанном трансформаторе прерыватель сообщается с атмосферой и происходит медленное окисление ртути. Этот недостаток преодолен в приборе, показанном на Рис. 10, который состоит из перфорированной металлической коробки, в которой находятся конденсатор и зарядная индуктивность, а сверху — мотор, приводящий в действие прерыватель, и трансформатор. Ртутный прерыватель относится к типу, который надо описать, и работает на принципе струи, которая периодически входит в контакт с вращающимся колесом внутри шкива. Неподвижные части находятся в сосуде на штанге, проходящей через длинный пустотелый вал мотора, и для достижения герметичного закупоривания камеры, в которой находится контроллер цепи, используется ртутный затвор. Ток подается во внутренность шкива через два скользящих кольца, которые находятся на верху и последовательно соединены с конденсатором и первичной катушкой. Предотвращение попадания кислорода — это бесспорное преимущество, потому что исключаются окисление металла и сопутствующие проблемы, и постоянно поддерживаются безукоризненные рабочие условия.

Рис. 11 — это фотография аналогичного осциллятора с герметически закрытым ртутным прерывателем. В этой машине неподвижные части прерывателя внутри шкива находятся на трубке, через которую проходит изолированный провод, соединенный с одним контактом прерывателя, а другой находится в контакте с сосудом. Таким образом, скользящих колец удалось избежать и конструкция упростилась. Этот прибор был разработан для осцилляции меньшего напряжения и частоты, требовал первичных токов сравнительно меньшего ампеража, и использовался для возбуждения других резонансных цепей.

Рис. 12 показывает улучшенную форму осциллятора типа описанного на Рис. 10, в котором от поддерживающей штанги через полый вал мотора избавились, и устройство, накачивающее ртуть, поддерживается в своем положении за счет силы тяжести, как будет более подробно разъяснено в связи с другим рисунком. И емкость конденсатора, и первичные витки были сделаны переменными для целей получения осцилляции нескольких частот.

Рис. 13 — это фотографическое изображение другой формы осцилляторного трансформатора с герметически закрытым ртутным прерывателем, а диаграммы на Рис. 14 показывают соединения цепи и организацию частей, воспроизведенные из моего патента No. 609,245 от 15 Августа 1898, описывающего именно это устройство. Конденсатор, индуктивность, трансформатор и контроллер цепи расположены как и раньше, но последний имеет другую конструкцию, что станет ясно из рассмотрения Рис. 14. Полый шкив а укреплен на валу С, который установлен в вертикальном подшипнике, проходящем через постоянный магнит d мотора. Внутри сосуда на бесфрикционных подшипниках находится тело h из магнитного материала, которое окружено колпаком b в центре пластинчатого железного кольца на полярные участки которого 00 намотаны зарядные катушки р. Кольцо удерживается на четырех колоннах, и, когда намагничено, удерживает тело h в одном положении во врем; вращения шкива. Последний изготовлен из стали, но колпак лучше делать из Немецкого серебра, черненого кислотой, или никелированным. На теле h держится короткая трубка к, согнутая, как показано, для улавливания жидкости, когда она раскручивается, и выпускания ее на зубцы колеса, крепящегося к шкиву. Колесо показано на рисунке, контакт между ним и внешней цепью устанавливается через чашку со ртутью. Когда шкив быстро вращается, струя жидкости устремляется к колесу, тем самым устанавливая и разрывая контакт примерно 1,000 раз в секунду. Прибор работает тихо и, благодаря отсутствию окисляющихся частей, всегда остается чистым и в отличном состоянии. При этом, число прерываний в секунду может быть гораздо больше, давая токи, пригодные для беспроводной телеграфии и подобных целей.

Модифицированная форма осциллятора показана на Рис. 15 и 16, на первом из них фотографическое изображение, а на втором — схематическая иллюстрация, показывающая устройство внутренних частей контроллера. В данном случае, вал b, на котом крепится сосуд а, полый и поддерживает, в бесфрикционных подшипниках, шпиндель j, к которому крепится вес к. На изогнутом кронштейн е L, изолированном от последнего, но механически прикрепленному к нему, закреплено свободно вращающееся прерывающее колесо с выступами QQ. Колесо находится в электрическом контакте с внешней цепью через чашку со ртутью и изолированную втулку, крепящуюся со верхней стороны шкива. Благодаря наклонному положению мотора вес к удерживает прерывающее колесо в его положении за счет силы тяжести, и при вращении шкива цепь, в которую входят конденсатор и первичная катушка трансформатора, быстро замыкается и размыкается.

Рис. 17 показывает похожий прибор, в котором однако прерывающее устройство состоит из струи ртути, сталкивающейся с изолированным зубчатым колесом, держащемся на изолированном штифте в центре кожуха шкива, как показано. Соединение с цепью конденсатора идет через щетки, держащиеся на этом штифте.

Рис. 18 — фотография другого трансформатора с ртутным контроллером цепи колесного типа, в модифицированного некоторых отношениях, распространяться о которых надобности нет.

Это только лишь немногие из осцилляторных трансформаторов, которые я построил, и которые составляют только малую часть моих высокочастотных приборов, которым я надеюсь дать полное описание когда-нибудь в будущем, когда освобожусь от неотложной работы.

 

ДОСТИЖЕНИЯ В ПРАКТИКЕ И ИСКУССТВЕ ТЕЛЕФОТОГРАФИИ

 

Последние успешные эксперименты Эдуарда Белена из Париж а в передаче фотографий между Нь ю Йорко м и Сен т Луисом, на расстояние 1000 миль, конечно оживили интерес к этой довольно старой области науки. Прибо р М-ра Белена был изучен с учетом прошлых усилий в данном направлении, и следует признать, что Французский изобретатель достиг выдающегося усовершенствования. Хотя его аппарат во многих отношениях старый и хорошо известный, но все детали разработаны мастерски, и его фотографические репродукции — не просто хорошие подобия оригиналов, они в немалой степени выразительны. Подобно другим областям деятельности, передача фотографий на расстояние достигла своего нынешнего уровня, совершенства пройдя путем медленных и постепенных улучшений, достигнутых в результате ее 77 — ми летнего развития. Литература по этому предмету достаточно обширна и подробно изучить ее достаточно сложно, поскольку статьи опубликованы на разных языках и разбросаны по огромному количеству периодических изданий. Лиш ь одна полная и исчерпывающая (работа была опубликована в Германии Д-ро м Артуром Корном из Мюнхена и Д-ром Бруно Глатцелом.

 

ПЕРВЫЕ ПАТЕНТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ МНОГО ЛЕТ НАЗАД

Первоначально идея принадлежит Александру Бэйну, Шотландскому механику, который получил Британский патент на изобретение в 1843. Его план предполагал передачу печатных писем, чертежей и рисунков следующим образом: На передающей станции находился держатель с изолированными металлическими остриями, сделанный так, чтобы скользить по направляющим над рамкой, покоящейся поверх печатной страницы, которая должна передаваться на расстояние. Внутри этой рамки и под прямым углом к ее плоскости находится большое количество коротких проводков, заделанных в сургуч. Их нижние концы находятся в контакте с литерами, которые в свою очередь все соединены электрически. Когда держатель движется назад и вперед, замыкается и размыкается контакт между изолированными остриями и верхними концами коротких проводков, тем самым управляя течением тока через них Каждое металлическое острие было соединено отдельным проводом с получающей станцией, где находился аналогичный держатель, скользящий над химически подготовленной бумагой, лежащей на заземленной металлической пластине. Когда батарея на передающем конце одним из своих полюсов подключалась к литерам, а другим к земле, импульсы тока, через провода линии и химическую бумагу вызывали изменение цвета последней, тем самым воспроизводя символы. Чтоб ы получить удовлетворительные результаты, требовалось огромное количество проводов в линии и остриев, и понимая это, Бэй н предложил ограничиться только одним проводом, но не дал относительно этого полной информации. Далее Боннелли и другие изобретатели делали усовершенствования в его приборе, уменьшая количество проводов до|, всего лишь нескольких. Несомненно, несмотря на явную незрелость системы, она вполне могла иметь коммерческое применение для передачи печатного текста, чертежей и рисунков, и могла оказаться полезной.

Первый практический успех было достигнут англичанином, Фредериком Коллиером Бэйквеллом, который получил Британский патент на процесс, некоторые особенности которого оказались важными в последующие годы. Он использовал в качестве передатчика цилиндр, на котором буквы были написаны изолирующими чернилами. Металлическое острие касалось цилиндра и слабо смещалось с каждым поворотом последнего точно так же, как в фонографе ст старoro образца. Аналогичный цилиндр, покрытый химической бумагой и снабженный ск скользящим острием, находился на принимающей станции. Цилиндры были заземлены и в линии, соединяющий передающее и принимающее острия, была поставлена батарея. Течение тока вызывало обесцвечивание бумаги и воспроизведение написанных букв на принимающем конце. Учитывая то время, аппарат Бэйквелла был удивительно совершенен, особенно в поддержании синхронности вращения цилиндров, для чего использовалась и автоматическая, и ручная коррекция. Между Бэйквеллом и Бэйном разгорелся спор за славу первенства, но в этом отношении ошибки возникнуть не могло. Бэйн был автором идеи, тогда как Бэйквелл был первым, кто успешно ее воплотил.

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕХИМИЧЕСКОЙ БУМАГИ ПРИЗНАНО НЕПРАКТИЧНЫМ

Использование химической бумаги было признано неудобным, и в 1851 Хипп избавился от нее, получая отпечатки на приемнике с помощью магнита, приводимого в действие передаваемыми импульсами. Любопытно при этом отметить, что современная технология полностью основывается именно на этом устройстве. В 1855 Касселли модифицировал аппарат (Бэйквелла, использовав точно синхронизированные маятники на передающей и принимающей станциях, тем самым заменив вращательное движение на возвратно-поступательное, как в схеме Бэйна. Как представляется, Касселли имел больше предприимчивости, чем его предшественники, и аппарат, который он улучшил в 1860, действительно применялся с некоторым успехом в течение короткого времени на службе между Парижем и несколькими другими городами Франции. Его отмена была вероятно обусловлена медленностью передачи и недостатком спроса на такого рода средства. Очень странно, что столь многие научные труды по физике и другие книги упоминают Касселли, игнорируя Бэйна и Блэйквелла.

Вскоре после этого Мейкр разработал систему, которая с успехом использовалась во франции и которую можно справедливо считать первым полностью практическим применением идей в этой области. Любопытное усовершенствование было сделано Герардом, который в 1865 предложил использовать плоские диски вместо цилиндров Бэйквелла. Даже после того, как для передачи стал применяться один провод, оставалось обязательным поддерживать точную синхронность между передатчиком и приемников, каковой задаче освятили свои силы множество изобретателей. Д'Арлинкур прибегнул к камертону, и его идея была впоследствии более совершенным способом воплощена Лакуром. Примерно в это время изобретениедостигло Америки, и в 187 °Сойер с его изобретательностью включился в развитие процесса, применив в нем цинковые клише. Они были очень надежными, и это было замечательнымуспехом.

В1880 Эдисон изобрел аппарат на принципе, применявшемся Сойером, за исключением того, что оттиски получались на бумаге в виде барельефа. Эта идея была подхвачена далее Деннисоном в устройствах возвратно-поступательного типа. Введение переменной системы передачи энергии Тесла принесло новые способы работы передатчиков и приемников. Использование синхронных моторов впервые было предложено Шини в 1893.

 

ПОЛУЧАЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ФОТОГРАФИЧЕСКИЕ ПЛЕНКИ

Во всех случаях без исключения было необходимо предоставлять реальные отпечатки, ри- сунки или схемы для передачи, пока Ленуар не ввел в технологию фотографические пленки, дав возможность передавать картинки любого рода. Это было великим шагом вперед, но слава пер- вого практического успеха принадлежит Американскому инженеру, Н. Амштутцу, который впервые воспользовался фотографическими передающими клише и с огромным успехом. Ам- штутц был настоящим пионером, и его усовершенствование является существенным в совре- менных процессах. Правда, в начале 1865 Француз, Хуберт, предложил использовать буквы, написанные толстыми чернилами, но пользы от этого было немного, и Амштутц был несомненно первым, кто произвел и применил клише, от которых жизненно зависит сегодняшняя техно- логия. С его устройством были проведены совершенно удовлетворительные демонстрации в этой стране более 20 лет назад, когда по телеграфным проводам на большое расстояние были переданы картинки. Образцы его работы сохранились, и они ясно показывают, насколько он опережал свое время.

Следом за Амштутцем Данлани, Пальмер, Миллс и другие Американские изобретатели предприняли передачу картинок с большим или меньшим успехом. К этому времени возникла необходимость увеличить скорость процесса за счет ускорения устройств, а также с помощью множественных передач. Бельгийский изобретатель, Карбонелле, сделал важное усовершенст- вование в этом направлении, когда применил телефонную диафрагму, несущую пишущую иглу для выполнения оттисков.

Но наиболее успешным из всех изобретателей был Д-р Корн, как и наиболее плодовитым в предложенных им усовершенствованиях, из которых самым значимым стал фотографический метод записи, выполненный в 1903. Общая идея фотографической записи уже была выдвину- та Георгом Литтлом, и несколько лет спустя Диллон получил патент, включающий использова- ние чувствительной бумаги и зеркала, отражающего луч света на нее. Очевидно, однако, что в то время использование этого предложения было трудно осуществимо, потому что была еще не- достаточна развита фотография. В качестве примера можно упомянуть то, что в 1892 внимание научного мира было направлено на приемник с удивительной чувствительностью, состоящий из потока электронов, удерживаемого в чувствительном равновесии в вакуумной колбе, посредст- вом которого предлагалось применить фотографию для передачи телеграфных и телефонных со- общений через Атлантическое кабели, и позже беспроводным способом. Это предложение было встречено несокрушимыми возражениями против фотографического метода. На самом деле, процесс Белена стал возможен главным образом благодаря огромному развитию в облас- ти чувствительных пленок, возникшему в ответ на настойчивый спрос со стороны движущихся картин, а также простимулированному недавней войной.

 

ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ПРИМЕНЯЮТСЯ СЕЛЕНОВЫЕ ЯЧЕЙКИ И ВАКУУМНЫЕ ТРУБКИ

В аппарате, изобретенном Д-ром Корном, в качестве передатчика использованы селеновые ячейки, чтобы менять интенсивность посылаемого тока, а на принимающей станции он приме няет вакуумную трубку высокой интенсивности, которая отбрасывает свой свет через узкую щель на чувствительную пластину. Трубка возбуждается высокочастотными токами, подающи- мися с трансформатора Теслы, и может вспыхивать много тысяч раз в секунду. Движение при- нимающего элемента осуществляется через проводной гальванометр, осциллограф или телефонную диафрагму. Система Корна успешно применялась несколько прошедших лет в Гер- мании и других странах. На самом деле, она даже некоторое время применялась в беспровод- ной передаче. Патенты на этот способ передачи были выданы в 1898 и 1899 Кустеру и Г. Вильямсу, но устройства включали в себя использование волн Герца, и были неосуществимы- ми. Позднее получили патенты Фредерик Браун, Панса и Кнудсен, однако все они были имели недостатки. Успех в этом направлении был достигнут до сих пор только Корном, Бержонне и Т. Бейкером. Все без исключения изобретатели используют проводной гальванометр, кото- рый особенно удобен благодаря его высокой скорости. Телаутографическая передача подобны- ми способами по продам как и без проводов теперь стала обычной и выполняется с помощью передатчика, состоящего из двух компонент, первоначальная идея которого принадлежит анuличанину, Джонсу, который выдвинул много предложений в 1855.

 

В СОВРЕМЕННОМ РАЗВИТИИ ПРИМЕНЯЕТСЯ МНОГО СТАРЫХ ПРИНЦИПОВ

В этой короткой истории передачи изображений Белену принадлежит самая большая гла- ва. В процесс, который он в конце концов приспособил после многих лет непрерывных усилий, включается применение двух синхронно вращающихся цилиндров — один для передачи, а дру- гой для воспроизведения. Первы й сделан из меди и подготавливается к работе посредством по- крытия его поверхности тонким раствором шеллака, оборачивания вокруг него угольной копии фотографии ее лицевой стороной к цилиндру, и погружения всего этого в воду, в результате че- го желатин пристает к поверхности цилиндра пропорционально степени черноты, так что полу- чается барельефное подобие отпечатка. По этому цилиндру скользит игла микрофонной диафрагмы, которая медленно двигается вперед за счет вращения цилиндра как в фонографе. Таким способом давление угольных контактов меняется в сообразно изменениям поверхности, и микрофонные токи идут по передающим проводам на принимающую станцию, где они вызы- вают соответствующие отклонения зеркала, которое является частью высокочувствительного апериодического осциллографа. Сильный поток света, отраженный от этого зеркала, проходит через экран, проградуированный от полной прозрачности до затемненности, и через микроско- пическое отверстие падает на чувствительную пленку, обернутую вокруг принимающего цилин- дра. Принимаются специальные меры для поддержания синхронного хода цилиндров, потому что для хорошей работы это необходимо. Пленка, конечно же, защищена от внешнего света, и когда операция завершена, проявляется как обычно, так что в зависимости от положения экра- на получаются позитивные или негативные отпечатки. В этом аппарате нет ничего принципи- ально нового; на самом деле, каждый его элемент был открыт ранее. Даж е градуированный экран, который является одной из наиболее важных частей, использовался до этого Д-ром Корном. Но М-р Белен продемонстрировал заметную изобретательность и мастерство во всех деталях, его воспроизведенные фотографии — самые превосходные. Ест ь все основания пола- гать, что его усилия будут вознаграждены широким практическим применением его устройства.

 

СЛЕДУЮЩИМ ШАГОМ В РАЗВИТИИ ПЕРЕДАЧИ ДОЛЖНО СТАТЬ ТЕЛЕВИДЕНИЕ

Передача фотографий — это лишь первый шаг к неизмеримо большему достижению, — телевидению. Но это означает мгновенную передачу визуальных воздействий на любое рассто- яние по проводам или без. Это предмет, которому я посвятил 25 лет пристального изучения. Две преграды, которые годы назад казались непреодолимыми, успешно пройдены, но огром- ные сложности все еще на пути. На них наталкиваешься в инерции чувствительных ячеек и ог- ромной скорости, которая требуется для того, чтобы можно было видеть людей, объекты или сцены как в жизни. Эт о проблема создания передатчика, аналогичного хрусталику и сетчатке глаза, средства передачи, соответствующего оптическому нерву, и приемника, устроенного по- добно мозгу. Это гигантская задача, но я уверен, что мир увидит ее выполнение в ближайшем будущем.