Лаборант-рентгеноструктурщик. С. С. Лукашов

Уже ученые древности установили, что металлы представляют собой кристаллические тела. Столовые приборы - вилка, нож, ложка, которыми мы пользуемся за обедом, кастрюля для супа, дверная ручка и многое другое, что нас окружает, имеют кристаллическое строение. Кристаллы минералов (например, горного хрусталя), кристаллы льда, кристаллики снежинки - правильные, ограниченные плоскими поверхностями, твердые тела. Но они могут иметь и иной внешней вид. Кристаллы цинка, например, напоминают морозные узоры на стекле и т. п.

Ученые предполагали, что характерному внешнему виду кристаллов соответствует их внутренняя структура. Но только в 1912 году Максом фон Лауэ, Вальтером Фридрихом и Паулем Книппингом было доказано, что кристалл - трехмерная периодическая решетка, расстояния, между узлами которой близки к длине волны рентгеновского излучения. Если представить упрощенно атомы металла в виде крошечных теннисных мячей, то, разместив множество таких мячей в узлах решетки в пространстве, можно представить себе кристаллическое строение металла.

Развивающаяся гигантскими шагами современная техника требует поиска и создания новых материалов: специальных сталей, новых полупроводников, особо чистых и особо прочных материалов. Важные проблемы перед металлургами и металловедами ставят ядерная энергетика и космическая техника. Требуются стали и сплавы, способные работать при сверхнизких температурах, мощных радиоактивных излучениях, выдерживать в космосе бомбардировку микрометеоритами. Управление термоядерным синтезом потребовало материалов, которые выдерживают температуру, измеряемую десятками тысяч градусов.

Для изучения структуры металлов и сплавов применяются различные методы, в том числе рентгенографические, основанные на использовании рентгеновских лучей.

Рентгеноструктурный анализ основан на явлении дифракции рентгеновских лучей в кристаллической решетке, открытом в 1912 году. Узкий пучок рентгеновских лучей направляют на тот или иной кристалл, за которым помещена фотографическая пластинка. При проявлении на пластинке отчетливо видно центральное черное пятно от пучка лучей, прямо прошедших через кристалл, не рассеянных на ядрах кристалла. Но, кроме этого, на пластинке запечатлены расположенные в строгом порядке черные точки, оставленные лучами, отклонившимися при прохождении через кристалл от центрального пучка под разными углами. По этой дифракционной картине, возникшей при рассеянии рентгеновских лучей кристаллическими веществами, можно определить расположение атомов в этих веществах, изучать процессы, связанные с перестройкой атомов в кристаллах, диаграммы состояния различных сплавов, определять внутреннее напряжение, размеры и предпочтительную ориентацию кристаллов, изучать распад пересыщенных твердых растворов и т. д.

Нельзя отвлечься ни на минуту

В последнее время особо важное значение имеет исследование структурных несовершенств (дислокации и вакансии в кристаллической решетке, смещение атомов из узлов решетки и др.). Так, повышение до определенных размеров содержания дислокации в металлах увеличивает их прочность в несколько раз. Рентгеноструктурный анализ позволяет определять качество металла после различных способов его обработки.

В чем же заключается работа лаборанта-рентгеноструктурщика? Он готовит образцы металлов или изделий, подлежащих контролю, а также фоторегистрирующие материалы (рентгеновскую и фотопленку), обслуживает рентгеноструктурную установку, профилактически ее ремонтирует, налаживает различные камеры и приставки для проведения анализов. Полученные рентгенограммы и диаграммные ленты обрабатывает и готовит для дальнейшего анализа результатов также лаборант.

Лаборатории рентгеноструктурного анализа оснащены самым современным оборудованием: рентгеновскими дифрактометрами, управляемыми комплексами, в которые входят блоки автоматического управления и ЭВМ.

Знания - прежде всего

Квалифицированные лаборанты-рентгеноструктурщики владеют знаниями по металловедению, физике металлов, без которых нельзя понять сущности исследования и сделать правильные выводы. Приготовление образцов из различных металлических и минеральных материалов невозможно без серьезного знания химии. Обработка многочисленных измерений немыслима без определенных знаний по вычислительной технике, а эксплуатация сложного оборудования - по механике и электротехнике.

Опытного лаборанта-рентгеноструктурщика отличают хорошо натренированные руки. Движения их должны быть осторожны, хорошо координированы. Это необходимо для настройки и работы со сложной аппаратурой, но особенно для изготовления образцов при исследованиях. В рентгеноструктурном анализе любое, самое незначительное отклонение в работе оборудования приводит к браку в исследовании, а, следовательно, и к снижению его эффективности.

Исследования производятся на сложном оборудовании и требуют значительного умственного напряжения, понимания сущности работы отдельных узлов и деталей сложнейшей аппаратуры, развитого воображения, чтобы ясно представлять себе скрытые от глаз процессы взаимодействия рентгеновских лучей с атомами исследуемого материала, способности оперировать абстрактными понятиями. Свойственно ему и умение преобразовывать принимаемые условные сигналы во вполне определенные результаты качественного анализа.

Опытный специалист обладает большим объемом долговременной памяти. Он не станет обращаться каждый раз к справочникам, когда ему необходимо знание постоянных физических и химических величин, - многие из них он помнит. Для его работы характерна и оперативная память - он держит в голове многие данные, которые получает в опыте. Изучая рентгене- и дифрактограммы, лаборант должен быть наблюдателен и сосредоточен - ведь на них отражается множество данных, а хоть одно неправильное измерение или ошибка в результатах сводят на нет все. Лаборанту приходится следить одновременно за несколькими приборами, что требует внимания, распределенного на несколько предметов, гибкого и подвижного.

Работают лаборанты-рентгеноструктурщики в просторных, хорошо оснащенных лабораториях, в комфортных условиях труда (рациональное освещение и отопление, вентиляция и др.). Им выдается специальная одежда и дополнительное питание. Работа строго регламентируется правилами безопасности и соответствующими защитными устройствами.

Для подготовки к этой профессии особенно необходимы знания физики и химии, математики и основ информатики и вычислительной техники, нужны навыки рисования и черчения, даваемые в средней школе.

Получить профессию лаборанта-рентгеноструктурщика можно в среднем профессионально-техническом училище и на производстве методом индивидуального обучения под руководством опытных наставников. Ими бывают умелые работники, любящие свое дело. Повысить свою квалификацию можно в металлургических и политехнических техникумах и институтах, а также в Московском институте стали и сплавов. Специалистов этого профиля ожидает работа на крупнейших производственных объединениях и в научно-исследовательских учреждениях. Высшие разряды рабочим присваиваются только после окончания средних специальных учебных заведений.