Доктор физико-математических наук профессор Владимир Михайлович Фридкин известен читателям "Науки и жизни" как литератор, автор увлекательных рассказов, в том числе об А. С. Пушкине и его времени. (Кстати, издательство "Физматгиз" собирается выпустить его новую книгу "Непридуманные рассказы о любви".)
На просьбы написать научно-популярную статью по своей основной специальности - физике твердого тела Владимир Михайлович неизменно отвечал отказом.
Говорил, что о физике не хочет писать популярно.
Однако на этот раз он поступился своим принципом.
И поводом послужило следующее событие.
В мае этого года Международный комитет по фотографической науке (International Committee for Imaging Science) наградил В. Фридкина премией Берга за "выдающийся вклад в развитие необычных (бессеребряных) фотографических процессов и международное сотрудничество в этой области". Ксерография - фотографический процесс, опирающийся на чисто физические явления.
В 1953 году В. М. Фридкин, только что окончивший Московский университет, создал первый ксерокс, а впоследствии развил теорию ксерографии.
Сейчас ксерокс стоит в каждом учреждении и без ксерографии невозможны факсимильная связь и десятки других технологий.
А пятьдесят лет тому назад это было чудо.
И чудо это родилось в России.
По поводу юбилея наш глубокоуважаемый автор согласился написать первую научно-популярную статью.
Первооткрыватель ксерографии Честер Карлсон (1906-1968). Фото с дарственной надписью В. М. Фридкину (1965).
Болгарский академик Георгий Наджаков (1896-1981), открывший фотоэлектреты.
Международный комитет по фотографической науке наградил В. Фридкина (в мае 2002 года) премией Берга. Ее вручают один раз в четыре года за выдающийся вклад в этой области.
Первая электрофотография, полученная В. М. Фридкиным осенью 1953 года (фото с оригинала).
Так выглядел ЭФМ-1, первый ксерокс. 1953 год.
Основные стадии электрофотографии на фотоэлектрете: 1 - поляризация при освещении (через негатив); 2 - заземление электродов; 3 - проявление; 4 - перенос проявленного изображения с поверхности фотоэлектрета на бумагу; 5 - фиксация; 6 - очистка поверхности
Академик Алексей Васильевич Шубников (1887-1970) - известный русский кристаллограф, основатель Института кристаллографии АН России, учитель и наставник В. М. Фридкина.
Честер Карлсон и В. М. Фридкин (справа) в Институте кристаллографии РАН (1965) (одна из первых электрофотографий, снятых с натуры).
В лаборатории НИИПолиграфмаша. Справа налево: И. С. Желудев, Георгий Наджаков, Х. Билялетдинов, Т. Герасимова, В. М. Фридкин, А. А. Делова, Никифор Кашукеев (сотрудник Наджакова) (1956
Коллоквиум по электрофотографии в Мюнхене (1981). Слева - В. М. Фридкин - создатель первого ксерокса на фотоэлектретах.
Справа - профессор Х. Кальман, благодаря работам которого ксерография на фотоэлектретах нашла применение в космосе.
На фото слева направо: русский ученый А. Шленский, профессор Жак Левинер - директор института, В. М. Фридкин.
‹ ›
В этой заметке я хочу рассказать об истории создания первого ксерокса.
Тем более, что сделан он был в Москве и к этой истории я имею прямое отношение.
Сегодня ксерография - основа множительной техники. Без нее не было бы ни факсов, ни принтеров компьютера.
Но рассказывать надо по порядку. Ведь ксерография - часть современной фотографии. Ее еще называют бессеребряной или сухой фотографией (от греческого слова "ксерокс" - сухой).
Датой рождения фотографии считают 1837 год, когда француз Жозеф Нисефор Ньепс получил первые изображения на пластинке, покрытой слоем светочувствительного асфальтового лака и подвергнутой освещению.
Метод основан на том, что освещенные и неосвещенные участки пленки по-разному растворялись в лавандовом масле.
Год спустя Луи Жак Дагер получил фотоизображение на пленке йодистого серебра.
В пленке под действием света происходила фотохимическая реакция и возникало скрытое изображение, проявлявшееся парами ртути. Сейчас эти первые дагеротипы можно увидеть в Шалоне, в музее фотографии, недалеко от Парижа. (Фотография родилась в год гибели Пушкина. Поэтому его фотографий мы не знаем. А вот дагеротипы его детей известны.)
Современная галоидосеребряная фотография создана в 70-х годах XIX века, когда в качестве фотографического материала стали использовать бромосеребряные пленки, сенсибилизированные молекулами красителей. Молекулы красителя поглощают свет в видимой спектральной области, что в сотни раз увеличивает светочувствительность фотографических пленок. Это открыло путь к изобретению кино и применению фотографии в астрофизике, ядерной физике, физике элементарных частиц - практически во всех областях науки и техники. И не только в науке и технике. Без фотографии нельзя представить себе ни сегодняшней жизни, ни современной истории человеческой цивилизации.
До середины прошлого века фотография как наука была частью фотохимии, так как и образование скрытого изображения, и его проявление основывались на фотохимических процессах. Ксерография - новый фотографический процесс, опирающийся на чисто физические явления, использующие фотопроводимость полупроводников. И здесь надо рассказать обо всем, что привело к созданию первого ксерокса.
Основные события произошли независимо друг от друга в 1938 году по разные стороны Атлантики.
В небольшой комнате отеля "Астория" в Нью-Йорке (Лонг-Айленд) Честер Карлсон (1906-1968), физик, служивший в патентной конторе, проделал такой опыт: наэлектризовал трением пластинку поликристаллической серы и через пленку, несущую изображение, осветил ее. Сера - фотопровод ник. При освещении в фотопроводнике возникают носители тока, электроны, или дырки. Они разряжают освещенные участки фотопроводника, поэтому после световой экспозиции на поверхности серы возникает скрытое изображение, образованное заряженными и разряженными участками. Если опылить такую поверхность заряженным порошком, несущим противоположный заряд, частицы порошка проявят изображение. Для проявления Карлсон использовал трибоэлектрический эффект, давно известный в физике. Он смешал порошки сурика и серы (частицы которых, контактируя друг с другом, заряжаются противоположными зарядами) и опылил пластинку серы. Частицы красного сурика проявили скрытое изображение. На поверхности пластинки проступили строки: "Астория", 22 октября 1938 года. Эту дату и следует считать днем рождения ксерографии.
Конечно, в основе современной ксерографии лежит усовершенствованная технология. Заряжают фотопроводник не трением, а коронным разрядом. С его же помощью проявленное изображение переносится на бумагу, а затем фиксируется. В качестве фотопроводника используют материал более светочувствительный, чем сера, например аморфный сплав селена с теллуром.
В том же 1938 году работал в Париже на улице Воклен в институте Марии и Пьера Кюри молодой физик Георгий Наджаков (когда-то именно здесь супруги Кюри открыли естественную радиоактив ность радия). В лаборатории, которой руководил знаменитый французский физик Поль Ланжевен, Г. Наджаков открыл так называемые фотоэлектреты. Он обнаружил, что при освещении внешнего электрического поля некоторых фотопроводников в них возникает внутренняя электрическая поляризация, которая длительное время сохраняется в фотопроводнике. Внешне это напоминало магнитную поляризацию ферромагнетиков. Поэтому (по аналогии с магнитом) Наджаков назвал фотопроводник с постоянной электрической поляризацией электретом. Поляризацию фотоэлектрета можно разрушить при повторном освещении фотопроводника в отсутствие внешнего поля.
Сейчас механизм образования фотоэлектрета хорошо изучен. Он связан с локализацией носителей заряда (электронов и дырок) в глубоких ловушках, что и обеспечивает поляризации "долгую жизнь". Интересное совпадение: в качестве материала для фотоэлектрета Наджаков, как и Карлсон, использовал поликристаллическую серу.
Через пятнадцать лет эти два открытия неожиданно встретились и дали жизнь первому ксероксу. И здесь уже надо рассказывать о себе.
Комментарии