A) Spektroszkópia

1. Kovács István (Központi Fizikai Kutatóintézet):
   Bevezető előadás a spektroszkópiai témájú előadásokhoz.

Kormányunknak és a Magyar Dolgozók Pártjának az a célkitűzése, hogy a népi demokráciánkban működő kutatóintézetek úgy irányítsák kutatási terveiket, hogy tudományos eredményeik a gyakorlat részére is hasznosíthatók legyenek. Ezt a szempontot a Magyar Tudományos Akadémia Központi Fizikai Kutató Intézete messzemenően érvényesíteni igyekszik és elméleti részlegei mellett kimondottan gyakorlati problémák megoldásával foglalkozó részlegei is vannak. Ilyen részleg az Intézet spektroszkópiai osztályának ipari, vagy emissziós spektroszkópiai csoportja. A továbbiakban az ipari, ill. emissziós csoport három tagja fog beszámolni a csoport által végzett munka egy részéről.

Ismeretes, hogy a spektroszkópiai gerjesztőberendezések az elmúlt 20 év fejlődésének eredményeképpen olyan állapotba jutottak, hogy azoknak a régi irányban kifejlesztett tökéletesítése egy bizonyos határhoz érkezett és azok további fejlesztésének a korábbiaktól eltérő területeken kell megtörténnie. Ez a terület az elektronika területe és ez az oka annak, hogy a Központi Fizikai Kutató Intézetben folyó kutatások legnagyobbrészt az elektronikus gerjesztőberendezések kifejlesztésének területén mozognak. Az egyik előadás ilyen tárgyú lesz.

A gyakorlat azt mutatta, hogy sok esetben egészen egyszerű gerjesztőberendezésekkel is jó spektroszkópiai eredményeket lehet elérni. Ezt kutatásainknál nem hagyhattuk figyelmen kívül és - amint azt egy itt elhangzandó további előadásból látni fogják - foglalkoztunk egészen egyszerű kivitelű gerjesztőberendezések kidolgozásával is. Ilyen egyszerű gerjesztőberendezések kidolgozása nem jelent kisebb munkát, mint egészen bonyolult szerkezetű berendezéseké.

Ismeretes, hogy mind a tudományos, mind a gyakorlati spektroszkópia egyik fontos alapanyaga a színképtiszta szén. Színképtiszta szén előállítása kémiai és fizikai módszerekkel történik. Ilyen szenet eddig dollárvalutáért nyugatról kellett behozni. Zavarólag hatott mind a mi, mind más intézetek munkájára az a körülmény, hogy ezeket a szeneket csak zökkenővel lehetett beszerezni. Ezért a Központi Fizikai Kutató Intézet kidolgozta a spektroszkópiai tisztaságú szenek hazai készítését. Ezt a kérdést fogja a harmadik előadás tárgyalni.

2. Bardócz Árpád (Központi Fizikai Kutató Intézet):
   Elektronikus vezérlésű szaggatott-ívgerjesztő.

A spektroszkópiai gerjesztőberendezések egy része külön vezérlés nélküli, egy része pedig vagy mechanikus; vagy külön vezérlő szikraközzel vezérelhető. Habár az említett vezérlési módozatok az elmúlt 20 év folyamán jelentős fejlődésen mentek át, úgy néz ki, hogy tovább már nem fejleszthetők. Az utóbbi évek folyamán számos olyan megoldás született, amely már részben alkalmaz elektronikus elemeket, de az elektronikus vezérlés teljes egészében egyetlen berendezésen van megvalósítva. Itt a vezérlés thyratron-csövek felhasználásával történik.

Az előadó által végzett kísérletek igazolták; hogy a spektroszkópiai gerjesztőberendezések eddig alig alkalmazott thyratron-csöves - vezérlés szaggatott ívek vezérlésénél teljesen kielégítő eredményeket szolgáltat. A thyratron-csövek jó és könnyű vezérelhetősége; továbbá a vezérlésnél multivibrátorok alkalmazása folytán igen rugalmas és Spektroszkópiai vizsgálati viszonyokhoz jól idomítható gerjesztőberendezések építése válik lehetővé. A multivibrátorral való vezérlés lehetővé teszi egyirányú és váltakozó irányú szaggatott ívek kenését, ezenfelül az ívek időegységre eső száma is tág határok között változtatható. Egészen alacsony gyújtási gyakoriság mellett többszáz amper áramerősségű ívek állíthatók elő igen egyszerű eszközökkel. Az így létesíthető gerjesztési viszonyok sok, eddig le nem bonyolítható spektroszkópiai vizsgálat elvégzését teszik lehetővé.

3. Sibalszky Zoltán (Központi Fizikai Kutató Intézet):
   Mechanikus vezérlésű spektroszkópiai szaggatott ív és alacsonyfeszültségű kondenzált szikrakeltő berendezés

A spektroszkópiai gerjesztőberendezések általában a gyújtó szikrát nagyfeszültségű transzformátorral állítják elő. A nagyfeszültségű oldalon mechanikusan történő vezérlés igen drága és bonyolult alkatrészeket, így nagyfeszültségre szigetelt forgó szaggatót kíván meg.

Nagy a jelentősége egy olyan gerjesztőnek, amely a nagyfeszültségű alkatrészeket ki tudja küszöbölni. A spektroszkópiai intézetben sikeres kísérleteket végeztünk egy olyan gerjesztőberendezéssel, melynél a gyújtó-szikrát a hálózati feszültségből csupán egy Tesla-transzformátor segítségével állítjuk elő. A vezérlés a kisfeszültségű oldalon mechanikus szaggatással történik.

A Kísérletek szerint a berendezés teljesen kielégítő biztonsággal működik, egyen- és váltakozó áramú szaggatott ív és kisfeszültségű kondenzált szikra keltésére alkalmas, jól vezérelhető. A bekapcsolt szaggató karok számának változtatásával, az időegységre eső ívek száma változtatható és az ív égésének időtartamát is szabályozni tudja. A viszonyok jól megismételhetőek (reprodukálhatóak) kvantitív elemzésre alkalmas a berendezés. Alkalmas továbbá egyenáramú ívek begyújtására is.

4. Vorsatz Brunó (Központi Fizikai Kutató Intézet).
   Spektroszkópiai széntisztítás.

A modern könnyű- és nehéziparban egyre jobban terjed a színképelemzés, mint sorozatelemző módszer a gyártásellenőrzés terén, ezenkívül mint minőségi nyomelemző eljárás az ásványkutatás és általában az elemző kémia terén.

A gyártásellenőrzés terén pld. nagy előnye a színképelemzésnek, hogy a legyártott darabok kész állapotban vizsgálhatók, ezenkívül anyagfogyasztása igen csekély. Már ezen a területen is, de különösen ásványok és kőzetek vizsgálatánál, - villamos gerjesztés használatát feltételezve - felmerül az elektródák kérdése. A kész gyártmányoknál az ellenelektróda az ásványvizsgálatoknál pedig az anyagot tartó elektróda anyaga okozott problémát. Az elvétve használt tiszta Al vagy Cu elektródák helyett célszerűbbnek mutatkozik a spektrálisan tiszta szén, melynek a színkép ultraibolya részén gyakorlatilag nincs vonala.

Ilyen nagytisztaságú szén készítése volt a feladata Intézetünknek.

A kereskedelemben kapható ilyen spektráltiszta szénelektródák igen drágák és csak a legjobb minőségűek felelnek meg a kívánalmaknak.

Az eddig használt spektráltiszta szeneket vagy kémiai, vagy elektrotermikus úton tisztítják, illetve a két módszer kombinációjával.

Számunkra a legcélszerűbbnek a tiszta elektrotermikus út látszott, amikor a szenet két grafitpofa közé fogjuk be és 10-15 A/mm² fajlagos áramerősséggel különböző időtartamokig izzítjuk.

Kísérleteket végeztünk Siemens-Plania és Condrathy-gyártmányú, külföldi szenkkel és a Műszénértékesítő Vállalat által készített belföldi nyersanyagú ívlámpaszenken.

A kísérleti körülmények megfelelő beállításával, valamint megfelelő szénizzító berendezés megtervezésével és elkészítésével elértük, hogy magyar nyersanyagból a külföldi legjobb minőségű szenekkel teljesen egyenrangú spektráltiszta szenet sikerült előállítanunk, aránylag igen csekély költséggel.

Ismertetem az általunk használt széntisztító berendezést, annak működését, valamint összefoglalom a kísérleti adatainkat és összehasonlító felvételeket mutatok be külföldi és az általunk gyártott spektráltiszta szenekről.

B) Röntgenspektroszkópia

5. Sasvári Kálmán: (Távközlési Kutató Intézet):
   Röntgensugár az anyagvizsgálat szolgálatában.

A kristályokban az atomok szabályos elrendeződése következtében térbeli rács áll elő. Ebben előforduló periódusok nagysága a röntgensugárzás hullámhosszúságának nagyságrendjébe esik. Így röntgensugárzással a kristályrácson diffrakció jelenséget állíthatunk elő. A röntgendiffrakciók térbeli eloszlása és azok erőssége a kristályrács legkisebb térbeli periódusával; az elemi test nagyságával és benne az atomok elhelyezésével egyértelműen meg van adva. Ennek következtében minden kémiai elem és vegyület kristályrácsa más-más röntgendiagrammot ad. Ezeket fel lehet használni arra, hogy egyrészt a kristályos anyagot felismerjük másrészt abban fellépő változásokat akár az elegykristályok különböző összetételeinél, akár a rugalmas feszültségek esetén felismerjük és mérjük. Ezen változásokból kvantitatív következtetéseket lehet levonni.

Az előadó laboratóriumában ezt a módszert legutóbb igen eredményesen alkalmazták üvegcsövek és ballonok előállításánál időnkint kellemetlenül jelentkező üvegkövek milyenségének és ezen keresztül eredetének meghatározására. Rezisztens üvegben talált finom eloszlású üvegkőről röntgenfelvételek alapján kiderült, hogy finom alfakorund szemcsékből áll. Sikerült kimutatni ugyancsak röntgenfelvétel alapján, hogy ez az üvegkő különbözik attól, mely a korund-tartalmú üvegkád oldódásánál a kád faláról leszakadó alfa-korund részektől ered. Az előadó kimutatta azt is, hogy a kérdéses korund üvegkő eredete az üvegkeverékbe tett Al (OH₃)-ra vezethető vissza és könnyebben keletkezik az alfa-korund üvegkő a hydrargillitből, mint a bayeritből. Az alfa-korund üvegkőnek ezektől különböző eredetének vizsgálata is folyamatban van.

Sok esetben az üvegköveket cristobalit kristályok megjelenése okozza. Ezen vizsgálatokkal kapcsolatban, igen érdekes összefüggést lehetett megállapítani az olvasztókemence méretezése és a cristobalit-kövek megjelenése között.

A röntgendiffrakciós felvételeknek igen fontos szerep jut a laboratóriumban az alumíniumhydroxidok átalakulásának vizsgálatánál. Azonkívül megindultak a vizsgálatok olyan irányban is, hogy mikrokristályos fémek felületében uralkodó rugalmas feszültségek mérésével összefüggést keressenek a fémek mechanikai tulajdonságai és a felületi rétegben uralkodó rugalmas feszültségek között.

C) Ultrahangok

6. Tarnóczy Tamás (Központi Fizikai Kutató Intézet):
   Bevezető előadás az ultrahang témájú előadásokhoz.

A rezgési energia hatásai és terjedési tulajdonságai következtében az anyagokban változásokat képes előidézni, illetve az anyagokon áthatolva, az anyag belső tulajdonságairól és szerkezetéről felvilágosítást tud nyújtani. Két lényeges tulajdonság dönti e1 a rezgési energia felhasználási lehetőségeit. Az egyik a frekvencia, a másik az intenzitás. A ma előállítható rezgési frekvencia spektrumot megvizsgálva megállapíthatjuk azokat a területeket, amelyeken az energia felhasználása elérhető. Kiderül, hogy a legalsó tartományok elsősorban élettani hatásokat idéznek elő a középső tartományokban remélhetők a vegyi változások, az ez után következőkben a távjelzési célokra való felhasználások és végül a legmagasabbakban az anyagvizsgálati alkalmazások.

Az intenzitás szerint rendezve a rezgéseket, azt látjuk, hogy a legkisebb észrevehető és a legnagyobb elérhető intenzitások nagyságrendi átfogása még nagyobb, mint az ismert frekvencia-átfogás tartománya. Ebből az intenzitás skálából a legnagyobb részt a hallásfelület foglalja le, de csak a frekvenciatartomány kis részét. A nagyobb intenzitású rezgések már biológiai és kémiai változásokat idéznek elő és ezért főként ezekre a célokra alkalmazhatók.

A nagy intenzitások előállításának lehetősége természetesen a nagyobb frekvenciájú, tartományokban jobban megvan, mert ugyanazon rezgésamplitudó mellett a nagy rezgésszám következtében nagyobb lesz a rezgési energia. A rezgésamplitudók pedig az anyag kohéziós sajátságaival korlátozva vannak. Ebből következik, hogy a hangfrekvenciás tartományban nem is tudunk igen nagy rezgésamplitudóval dolgozni.

Az ultrahangoknak az anyagra gyakorolt hatása nemcsak a mechanikus rezgésből származik, hanem a kavitációból is. Tulajdonképpen ez a két fő sajátság határozza meg az ultrahangok összes fizikai és kémiai hatásait. Ilyenek a melegedés, oxidáció, diszpergálás, koagulálás, stb. Ezek a hatások azután felhasználhatók sajátlagos fizikai, kémiai és biológiai változások előidézésére.

7. Tari László (Központi Fizikai Kutató Intézet):
   Anyagvizsgálat ultrahang impulzusmódszerrel.

Nagyobb anyagvastagságok esetén, pld. több méter hosszú tengelyek vizsgálatánál az anyagvizsgálati módszerek közül csak az ú.n. impulzusmódszer ad kielégítő eredményt. A folyamatos átvilágítás elektronikus letapogatással az állóhullámok megjelenése, és az ultrahang sugárnyaláb szóródása következtében nem alkalmazható megbízhatóan. Nagyméretű tárgyak ultrahangoptikai átvilágítása pedig helyhez kötött és nagyméretű merítőedények építését teszi szükségessé. A legkényelmesebb és hordozható anyagvizsgáló készülékek, különösen hosszú, nagyméretű tárgyak vizsgálatánál az ultrahangimpulzusok módszerével működnek. Elvileg egy kisugárzott és visszavert jelcsoport közötti időkülönbséget mérjük. Egy elektronikusan szabályozott impulzus érzéketlenné tesz egy szélesvállú vevőkészüléket, majd megindít néhány sec időtartamra egy nagyfrekvenciás oszcillátort. A nagyfrekvenciás rezgések energiaátalakító sugárzófejbe jutnak. Az energiaátalakító általában piezoelektromos kvarckristály, vagy piezoelektromos jelenséget mutató kerámia, pl. BaTiO₃. Az adó leállása után néhány secra érzékennyé válik a vevőkészülék.

Határfelületekről visszaverődő jeleket az energiaátalakító kristály felveszi, majd egy erősítőben kellő nívóra erősítjük. Az erősítő célszerű sávszélessége az impulzus időtartam reciproka. Az adó indításával egyeidejűleg egy katódsugárcső vízszintes kitérítése is megindul. Ugyanekkor egy időmérő jelgenerátor is indul és egymástól ismert időtartamra időjeleket ad a katódsugárcsőre.

A vett jelek a katódsugárcső függőleges eltérítését befolyásolják. A kisugárzott és visszaérkezett jel közötti időkülönbséget leolvasva, az illető vizsgált anyagféleségre jellemző terjedési sebesség ismeretében meghatározható a visszaverődéseket okozó határfelület és a besugárzási felület közötti anyagvastagság. Ismert anyagféleségekre az időjel egyidejűleg távolságkalibrációt is jelenthet. A: kisugárzás és az előbb leírt folyamat periódikusan ismétlődik. Méréshatár váltás alkalmával ez a periodicitás változatlan marad, csupán a katódsugárcső vízszintes kitérésének a sebességét és az időjel generátor frekvenciáját kapcsoljuk át.

8. Tarnóczy Tamás (Központi Fizikai Kutató Intézet):
   Ultrahangindukció és intenzitásmérés.

Az ultrahangos vizsgálatok egyik legfontosabb központi problémája a megbízható gyors és pontos intenzitásmérés. A külföldi irodalomból és saját tapasztalatainkból ismerjük, hogy ennek a kérdésnek milyen elsőrangú fontossága van az ultrahangkutatás sok területén. Így elsősorban az anyagvizsgálatban a vegyi reakciók befolyásolása alkalmával, a gyógyászati besugárzásoknál, stb. Intenzitásmérésre és az ultrahangok intenzitásának jelzésére többféle módszer ismeretes és ezek közül a különféle célok szerint különféle módszerek a legalkalmasabbak.

Mechanikus módszerek: 1. A hanghullámok láthatóvá tétele a térrel együttrezgő anyagokkal. 2. Az olajsugár magassága. 3. Rayleigh-korong. 4. Torziós inga: 5. Különféle mérlegek. (Ezek közül megemlítve a kutatócsoportban kidolgozott nyomásmérő mérleg.) 6. Stetoszkóp.

Termikus módszerek: 1. Termomikrofon. 2. Kalorimetrikus eljárások. (A kutatócsoport által kidolgozott kalorimetrikus módszerek említésével.) 3. Hangérzékeny láng.

Elektromos módszerek: 1. Piezoelektromos letapogatás. 2. Interferometriás módszer. 3. Kondenzátormikrofonos módszerek. (A csoport által kidolgozott kétféle eljárás ismertetésével.)

Optikai módszerek: 1. Árnyék módszer. 2. A fényelhajlás módszere.

Kémiai intenzitásjelző módszerek: 1. Színváltozás. 2. Vegyi reakciókkal való indikálás.

Az egyes intenzitásmérő és intenzitásjelző módszerek előnyei és hátrányai. A gyakorlati célokhoz alkalmas legjobb módszerek összefoglalása, a módszerek pontossága és megbízhatósága.

9. Szilárd János (Központi Fizikai Kutató Intézet):
   Kalorlmetriás ultrahangmérés.

Az ultrahangteljesítmény mérésének komplex problémaköréből ez az előadás a kalorimetriás mérési módszertan foglalkozik. Ez a mérési módszer bizonyos esetekben egyéb módoknál célszerűbben alkalmazhatónak látszik. Ilyen speciális eset lenne például a különböző sugárfejek, orvosi kezelőfejek sugárzásának mérése.

Saját első próbálkozásaink összehasonlításon alapultak. Felvettük az ultrahangsugárzás hatására felmelegedő víz melegedési görbéjét, majd egyébként azonos körülmények között elektromos fűtést állítottunk be úgy hogy azonos melegedési görbét kapjunk. Az így nyert adatok csak tájékoztató jellegűek voltak.

Azután cellofán fenekű Dewar-palackban nyelettük el az ultrahangsugarakat, és mértük ismert tömegű víznek az időegység alatti felmelegedését. Ennek a mérési módnak az alkalmazása több hátrányt rejt magában, amely nagyon lerontja az eredetileg kitűzött speciális célra való használhatóságot.

Végül viszatérünk az összehasonlítás elvére, de tökéletesebb formában. A víz áramlik, így folyamatosan lehet mérni, és követni az intenzitás ingadózásait, vagyis nemcsak a középérték mérhető. Az ultrahang és elektromosan fűtött összehasonlító kaloriméter sorba van kapcsolva az elektromos fűtés úgy szabályozható, hogy a felmelegedés mindkét helyen egymással egyenlő legyen. A víz hőmérsékletváltozását egy-egy Wheatstone-hídba kapcsolt tekercspár ellenállásának változása jelzi, a két híd balanszsarkai elektronikus erősítés után differenciál-csővoltmérőre vannak kapcsolva. Ha a csővoltmérő nem mutat kitérést, az ultrahang teljesítménye és az elektromos fűtés teljesítménye egyenlő egymással.

10. Greguss Pál (Központi Fizikai Kutató Intézet):
    Ultrahangindukció vegyületek színváltozása alapján.

Az ultrahangkutatás egyik fontos témaköre fényérzékeny anyagok mintájára olyan ultrahangérzékeny, ú.n. szonoszenzitív anyagok kísérletezése, melyek segítségével esetleg nemcsak indikálni, hanem relatív, sőt néha abszolút intenzitásmérést is aránylag egyszerű technikai berendezéssel el lehet végezni.

Kézenfekvőnek látszik olyan anyagok vizsgálata, amelyek az ultrahangok jellemző hatásaira

a) váltakozó lokális hőemelkedésre,

b) redoxihatásra,

c) molekulaátrendező hatásra

színintenzitásbeli változással, vagy egyenesen színváltozással reagálnak.

Mivel ezek a hatások legjobban folyadékfázisban érvényesülnek, az élőkísérleteket rendszerint vizes oldatban célszerű elvégezni. Csak, ha jól kiértékelhető hatás mutatkozik, érdemes a szonoszenzitív anyagot fotoemulzióhoz hasonló anyagba ágyazni és a vizsgálatokat tovább így folytatni.

A változások kiértékelése részben Puklfrich-féle vertikális fotométerrel, részben vegyi úton, részben pedig elektromos úton történik.