Файл: Сядристый, Н. С. Тайны микротехники.pdf

медной иглой, которой на долю секунды прикасался к пластин­ ке, делая царапающие движения. Конец иглы, расплавляясь, отгорал. При этом иногда к самому кончику прихватывались кристаллики наждака. Выбирал лучший по расположению и форме кристаллик, а остальные по возможности выламывал, чтобы не мешали. В итоге получилось что-то наподобие резца, который был очень неудобен для работы, но которым все-таки можно было делать на волоске тонкие линии-углубления, не раздавливая и не деформируя самого волоска.

Сейчас могу закрепить под микроскопом любой видимый кристалл. Для этого надо в конце державки высверлить или нанести соответствующим керном углубление, вставить кри­ сталл и закрепить его, обжав державку плоскими щипцами или сделав вокруг кристалла несколько чеканочных углублений керном. На эту операцию необходимо всего несколько минут. Таким способом кристалл укрепляется в державке, как гово­ рится, намертво. Но в то время я этого делать не умел.

Пробуя сначала вырезать на волоске буквы, заметил, что влага воздуха быстро заполняет сделанные вырезы. И буквы постепенно исчезают из виду. Если же волос положить в сухое место, излишняя влага испарится, и надпись появится вновь. Некоторые штрихи при заполнении влагой не исчезают, а лишь зрительно «перемещаются» из-за искажения света. В таком случае подправка надписи лишь портит уже сделанную работу.

Особенно сильное притяжение влаги происходит при замет­ ной разнице температур окружающих предметов и столика микроскопа. Если эта разница значительна, надпись на волоске сделать невозможно. Влага конденсируется на столике и быстро заполняет волосок. Создается впечатление, что волосок сразу же вслед за резцом «затягивает» на себе вырезанные линии. Разница температур часто возникает при включении подсветки.

Насыщение волоска влагой зависит еще и от того, насколько уверенно работает человек. При нервном напряже­ нии усиливается потливость кончиков пальцев, которые, нахо­ дясь в контакте с резцом вблизи волоска, превращаются в

12

поставщика влаги. Кроме того, влага, насыщая волосок или уходя из него, влияет на его длину. Этот эффект используется в приборах для определения влажности воздуха. При грави­ ровке же волос должен быть равномерно натянут. Для этого один его конец закрепляется на подставке, другой — опуска­ ется со столика вниз с прикрепленным к нему грузиком. Чтобы уменьшить разницу температур, я несколько повышал темпера­ туру в комнате с помощью калорифера. Руки протирал бензи­ ном, потом слегка присыпал тальком. Психологическая боязнь потливости пальцев лишь усиливает ее при напряженной рабо­ те. Надо меньше об этом думать. При достаточном опыте и уве­ ренной работе руки остаются сухими даже при выполнении микронных операций в течение длительного времени.

Надпись на волоске получается более четкой, если ее выре­ зать, наклоняя резец в сторону, противоположную росту воло­ ска. Буквы тогда лучше грунтуются красителем. Причина этого заключается в том, что волосок сверху имеет чешуйчатое стро­ ение, и штрих, выгравированный под углом, близким к наклону чешуек, слипается при грунтовке надписи.

Человеческие волосы — очень точный «барометр» состо­ яния организма. Психофизиологическая неровность жизни человека делает его волосы очень изменчивыми по толщине и качеству. И весьма возможно, что структурный и химический анализ волос при достаточной степени познания дал бы пре­ красную хронологическую картину состояния нашего орга­ низма как здорового, так и при болезненных изменениях.

Самые лучшие по своей однородности, плотности и крепо­ сти волосы у людей в 18—25-летнем возрасте. В частности, очень хорош для надписей и рисунков волос из светлой женской косы, которая не подвергалась химическим и термиче­ ским обработкам.

Вырезанные на волосе надписи, рисунки нуждаются в грун­ товке. Без этого линии просматриваются нечетко. Грунтовку можно делать тушью, очень аккуратно втирая ее в вырезанные углубления заостренным кончиком иголочки, сделанной из рога.

13

Пришлось потратить несколько месяцев напряженного тру­ да, прежде чем мне удалось научиться уверенно писать на воло­ ске, И в канун 1960 года я уже выполнил несколько работ. На одном волоске написал: «С Новым годом поздравляю вас, това­ рищи!» Слова «Миру — мир» мне удалось написать поперек волоска толщиной 90 микрон. В институте на новогоднем балемаскараде были организованы выставки. В одной из аудиторий выставили под микроскопами мои первые работы: надписи на волоске. Хотя они были очень просты, целый вечер у микро­ скопов толпились спорящие зрители.

С годами, по мере накопления опыта, волос для меня пере­ стал быть тонким материалом. И теперь самые тонкие штрихи, которые я могу делать и грунтовать на волоске, определяются уже не технической трудностью как таковой, а самим строением волоска. Он имеет на поверхности микроскопические неровно­ сти, среди которых очень тонкие линии и штрихи не видны.

Самые тонкие надписи на волоске, которые удалось выпол­ нить, имели до 50 букв на 1 миллиметре длины. Это предел для волоса. Даже если отполировать его поверхность, определен­ ное количество влаги, всегда находящейся на волосе, запьет линии, сделав их невидимыми для последующей грунтовки.

По стойкости к окислению на воздухе из металлов с волосом могут соперничать только золото и платина. В сухом месте рисунок или надпись на волосе могут сохраняться столе­ тиями.

Так все и началось...

ЕЩЕ РАЗ О ПОДКОВАННОЙ А

народного творчества. Мне также предложили представить на нее несколько своих первых работ. Один из многочисленных отзывов о моих работах заканчивался так: «Могли бы Вы подко­ вать блоху?»

14

Известно, выражение «подковать блоху» стало крылатым с тех пор, как русский писатель Н. С. Лесков написал «Сказ о тульском косом Левше и о стальной блохе». В сказе показано превосходство наших отечественных мастеров, способных «подковать любую аглицкую блоху», над зарубежными. И выра­ жение «подковать блоху» стало нарицательным, его употреб­ ляют для характеристики какой-нибудь особо тонкой работы, выполненной на грани фантастики.

Позже в статье «О русском Левше» Н. С. Лесков писал: «Левша есть лицо мною выдуманное». Но писателю не повери­ ли, как и не верят сейчас. Тем более, сам автор сказа о Левше несколько ранее признался, что сказ записан им со слов «ста­ рого оружейника, тульского выходца». Большинство исследо­ вателей считают, что сказ о Левше имеет глубоко реальную основу. Так, в 1785 году по велению фаворита Екатерины II князя Потемкина в Англию были направлены два тульских ору­ жейника Сурнин и Леонтьев, которые должны были научиться у англичан оружейному делу. Оказалось, что англичане сами уди­ вились умению и мастерству русских оружейников. Русским мастерам предложили остаться в Англии. Леонтьев остался, а Сурнин вернулся на родину, отказавшись от баснословной суммы денег. Екатерина II назначила его «руководителем всех дел, оружия касающихся», на одном из тульских заводов.

Сведения об этих двух мастерах можно найти в книге В. Н. Ашуркова «Тульские мастера оружейного дела», а также в «Оружейном сборнике», изданном в 1905 году С. А. Зыби­ ным — начальником мастерской Тульского оружейного завода.

В статье «Об одной цеховой легенде» писатель В. Шкловский пишет: «Россия спасла Европу от Наполеона. Поэтому генерал Платов действительно был принят в Лондоне с таким восторгом, который во много раз превосходил все опи­ санное Лесковым».

Кроме того, как замечает в одной из своих исследователь­ ских работ литературовед Б. Бухштаб, в 1872 году в журнале «Русский вестник» одновременно были напечатаны «Соборя­

15

не» Лескова и мемуары Бурнашева — журналиста, часто писавшего в то время о русских умельцах.

Конечно, Лесков читал эти мемуары. Более того, установле­ но, что писатель был лично знаком с Бурнашевым, который мог рассказать ему не одну историю о русских умельцах.

Все это говорит о том, что описанный Н. С. Лесковым Лев­ ша — лицо далеко не сказочное, он имел своих прототипов, искусству которых нельзя не удивляться.

...За неимением металлической блохи я решил подковать обычную, натуральную. За блохой пришлось обратиться на кафедру паразитологии одного из научно-исследовательских институтов.

Сначала обработал блоху в спирте, потом высушил. В таком виде она может сохраняться в сухом месте сотни лет, ибо блоха покрыта твердым органическим веществом —хитином, по про­ чности не уступающим такому материалу, как, например, тек­ столит, а по стойкости против окисления на воздухе — почти всем распространенным металлам, за исключением золота и платины.

Теперь о подковах. Сначала остановил свой выбор на обыч­ ной рафинированной меди, по случайности оказавшейся у меня. Раскатал ее отполированным миниатюрным роликом на сталь­ ной отполированной пластине. Когда медь была настолько тон­ ка, что в отдельных местах начала просвечиваться, миниатюрными офтальмологическими ножницами отрезал по­ лоску-заготовку шириной в человеческий волос. Конечно, нож­ ницы для этого были хорошо отточены. Заготовку выровнял, опять легонько прокатал и приклеил с одного конца клеем БФ-2 на плексигласовую пластинку, служившую рабочим столиком. Плексиглас был выбран в качестве «наковальни», чтобы резец при обрезке подковы не тупился. Кроме того, свет из конден­ сора микроскопа более четко высвечивает на прозрачной пле­ ксигласовой подкладке контур подковы.

Какие применялись инструменты? Для такой работы не нужны ни молоток, ни нож, ни напильник. Имея тонкие пробойцы в виде стальных иголок, можно слабым, едва ощути­

16

мым усилием пальцев создать, в перерасчете на 1 квадратный сантиметр площади, огромное давление, такое, какому могут позавидовать в любой современной заводской кузнице.

Основным инструментом при изготовлении подковы был резец, напоминающий по форме обыкновенное зубило.

Прежде чем вырезать подкову, в заготовке предварительно делались отверстия для ухналей (гвоздей). И лишь потом, привязываясь к отверстиям, вырезалась подкова. Сделать под­ кову для блохи так, как это делается обычно для лошади, нельзя. Ибо в готовом виде подкова настолько слаба по жестко­ сти, что даже переложить ее без повреждения с места на место нелегко. При таких размерах медь очень пластична и по твер­ дости напоминает маргарин. Перемещается подкова электро­ статическими силами при полном исключении каких-либо меха­ нических манипуляций пинцетами или специальными державка­ ми. То есть подкова переносится с места на место тонкими иголками, к которым она сама «прилипает», практически не имея веса. Образно говоря, это работа в воздухе, без звуков и механических усилий. Даже едва заметный изгиб или местная деформация подковы неисправимы. Ибо приложение любого усилия не может быть односторонним. Выравнивая в одном месте, будешь изгибать в другом. Так как ощущение жесткости подковы находится ниже минимального порога чувствительно­ сти пальцев рук, ее изготовление и обработка ведутся лишь при визуальном контроле.

Подковы ввиду их ничтожной массы полностью находятся под воздействием электрических зарядов, из-за чего они при обработке могут сами переворачиваться, становиться на ребро, цепляться за резец, словно смазанные клеем. Став на ребро, подковка внезапно исчезает из виду. Обычно все кончается тем, что подковка (или гвоздик), «улучив удобный момент», под воздействием электрических зарядов прыгает в сторону и исче­ зает из поля зрения. Во избежание этого пластинка плексигла­ са, на которой обрабатывается подковка или подковывается блоха, смачивается керосином. После р'аботы■•керосин смыва­

17

Отверстия в подковках делались тонкой иглой-пробойни­ ком, изготовленной из перезакаленной стали. При подобных размерах «сухость» стали не только безвредна, но и желатель­ на, так как при последующем изготовлении инструмента металл на микроскопическом кончике все равно остается достаточно пластичным. Закаленные до общепринятой твердости инстру­ ментальные стали при микроразмерах слишком пластичны и не способны дать острую и прочную кромку. Твердые сплавы в данном случае тоже малопригодны, так как сделать из них иглу при требуемом угле заточки (не больше 9°) очень трудно.

И наконец, об ухналях. Толщина гвоздиков не должна пре­ вышать в среднем 6—7 микрон, то есть 0,006—0,007 миллиме­ тра. Острый конец такого гвоздика имеет толщину в пределах 1 микрона —0,001 миллиметра. Гвозди изготовлялись из высо­ кокачественных стальных шпилек, концы которых специально затачивались на абразивных брусках разной зернистости с последующей полировкой на твердой коже с втертым в нее крокусом. Кончики шпилек после этого отрезались маленькими ножницами с твердосплавной режущей кромкой. Миниатюрная режущая кромка по сравнению с гвоздем выглядит все равно очень широкой, словно стальная блестящая дорога, на которую положили обыкновенный гвоздь. Поэтому для точности гвоздь отрезался в два приема. Сначала примерно, а потом — точно.

Во время этой операции в руку берется небольшой магнит, который должен касаться ножниц. В таком случае отрезанный гвоздик, отскочив в сторону, вновь возвратится назад. Он «при­ липает» к ножницам недалеко от кромки или на ней, обычно в области наибольшего сосредоточения магнитных сил и эле­ ктростатических зарядов, что следует учитывать при поиске.

Если кромки очень остры и плотно прилегают друг к другу при срезе, то гвоздь не «прыгает», а остается на месте. Это объясняется тем, что в данном случае вопреки классическим инженерным понятиям сопромата «сухая» каленая сталь дает, подобно воску, обыкновенный пластический срез. Эта пластич­ ность объясняется микроскопическим объемом материала, в котором происходит разрушение, и теми громадными давлени-

18

Так выглядят под микроскопом подкованные нож­ ки блохи. Увеличено в 10 000 раз 1

ями, которые возникают при микрообработке и, по самым скромным расчетам, могут достигать в пересчете на 1 квадрат­ ный сантиметр нескольких сотен тысяч тонн.

Как подковывалась блоха? Сначала она была приклеена к стеклянной пластинке слабым раствором канифоли в спирте. На стекло была нанесена капелька такого раствора, и на нее положена блоха. Раствор, высыхая, прихватывал блоху к сте­ клянной пластинке, которая является будущей постоянной под­ ложкой.

Перед ковкой на кончиках прыгательных ножек (у блохи их две) по шаблону делались отверстия. Шаблон — медная пла­ стинка с заранее сделанными в ней отверстиями. При изготов­ лении отверстий в подковках применялся тот же шаблон, чтобы совпадали отверстия в «копытцах» и подковках.

1 В первом разделе книги увеличение дается по площади. Оно показывает, сколько натуральных объектов могло бы разме­ ститься на увеличенном изображении. То есть, напри­ мер,шахматная доска по отношению к одной ее клетке увели­ чена в 64 раза, а линейно — лишь в 8 раз.

19