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        我國第一臺(tái)高速攝影機(jī):東方巨響下的快門

        2024-12-31 00:00:00
        文萃報(bào)·周二版 2024年30期
        關(guān)鍵詞:光機(jī)所單片火球

        在1964年10月16日的羅布泊,我國第一顆原子彈爆炸成功?!八腥硕荚趹c祝,我心里卻很忐忑?!敝袊茖W(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所(以下簡稱西安光機(jī)所)研究員蔣森林回憶說,“一邊為原子彈爆炸試驗(yàn)成功欣喜若狂,另一邊又很擔(dān)心我們的設(shè)備是否完成了任務(wù)。在度過了一生中最難挨的2天后,好消息終于傳來——我們的兩型高速攝影機(jī)拍到圖像了!我當(dāng)時(shí)高興壞了?!?/p>

        生逢其時(shí)

        原子彈爆炸成功的一個(gè)關(guān)鍵判據(jù),就是用科學(xué)手段記錄爆炸初期火球擴(kuò)展情況,這個(gè)手段非高速攝影技術(shù)莫屬。

        為此,1962年,中國科學(xué)院和原第二機(jī)械工業(yè)部決定,在西部地區(qū)整合相關(guān)優(yōu)勢力量,成立中國科學(xué)院光學(xué)精密機(jī)械研究所西安分所(1970年更名為西安光機(jī)所)。

        20世紀(jì)60年代初,蘇聯(lián)專家撤離中國,重創(chuàng)我國原子彈研制事業(yè)。在一窮二白的科研條件和極其有限的技術(shù)積累下,初生的西安光機(jī)所研制高速攝影設(shè)備之路舉步維艱。

        時(shí)任電控課題組組長的趙宗堯在回憶文章中寫道:“1963年初,西安光機(jī)所首任所長龔祖同提出研制‘三幅電光快門高速相機(jī)’計(jì)劃,填補(bǔ)了國內(nèi)高速攝影機(jī)空白?!边@就是后來廣為人知的單片克爾盒高速攝影機(jī)。

        此外,研制ZDF-20型高速攝影機(jī),也在緊鑼密鼓地進(jìn)行。

        “單片克爾盒高速攝影機(jī)是微秒量級(jí)的,拍攝圖片畫幅更大,但只有4張;ZDF-20型高速攝影機(jī)可以連續(xù)拍數(shù)十張?!蔽靼补鈾C(jī)所研究員陳中仁解釋了兩種設(shè)備的特點(diǎn)。

        時(shí)間緊迫

        單片克爾盒高速攝影機(jī)研制的一個(gè)難題是解決克爾盒硝基苯提純和盒體玻璃窗封結(jié)問題。這個(gè)重任落在西安光機(jī)所研究員侯洵的肩上。

        在解決克爾盒盒體玻璃窗封結(jié)問題時(shí),必須使用煤氣。但當(dāng)時(shí)西安根本沒有煤氣,于是侯洵和同事們想出一個(gè)“土辦法”:在裝有汽油的油桶蓋上插入兩根管子,給桶內(nèi)打氣,從液面上那根管中出來的氣體就帶有汽油氣,可以燃燒。

        與此同時(shí),ZDF-20型高速攝影機(jī)的研制工作也遇到了難題。難題出在生產(chǎn)制造上。雖西安光機(jī)所里有研制工廠,但對(duì)于生產(chǎn)如此高精尖的光學(xué)設(shè)備而言,其制造能力還無法匹配。怎么辦?后來,所里調(diào)動(dòng)多方面資源,找到兩家代工廠合作,保障了高速攝影機(jī)如期交付使用。

        柳暗花明

        蔣森林回憶,除了克爾盒硝基苯提純和盒體玻璃窗封結(jié)工藝,研制克爾盒高速攝影機(jī)的另一個(gè)難題是快門的觸發(fā)機(jī)制,即產(chǎn)生時(shí)長1微秒、電壓3萬伏的強(qiáng)電場高壓脈沖。如何解決這個(gè)難題?研究小組一籌莫展。

        好在天無絕人之路。正在他們苦惱之時(shí),一場偶遇帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。有一天,蔣森林在街上碰到了大學(xué)舍友,得知舍友所在單位是生產(chǎn)雷達(dá)的?!霸炖走_(dá)不就是做高壓脈沖嗎?我們只要對(duì)其進(jìn)行改造,就可以解決高壓脈沖難題。”西安光機(jī)所迅速組成5人小組并順利進(jìn)駐蔣森林大學(xué)舍友的工作單位,開始關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

        經(jīng)過2個(gè)月的鏖戰(zhàn),終于攻克了難題。

        光榮時(shí)刻

        1964年6月初,歷史性的一刻終于到來。

        10臺(tái)兩型高速攝影機(jī)被運(yùn)到核爆基地進(jìn)行最后調(diào)試,西安光機(jī)所派出蔣森林、趙宗堯、魏順根、袁祖揚(yáng)到新疆羅布泊馬蘭核試驗(yàn)基地,為我國第一次核爆試驗(yàn)攝影。

        中國第一顆原子彈爆炸試驗(yàn)成功了。幸運(yùn)之神也眷顧了西安光機(jī)所,兩型高速攝影機(jī)成功拍攝到原子彈爆炸初期火球擴(kuò)展的系列圖像——單片克爾盒高速攝影機(jī)拍攝到4幅照片,ZDF-20型高速攝影機(jī)拍攝到62幅照片,獲得早期火球表觀溫度變化和火球半徑隨時(shí)間變化等重要數(shù)據(jù),圓滿完成光測任務(wù)。

        (摘自《中國科學(xué)報(bào)》 嚴(yán)濤/文)

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