包康健点了点头:“问题就在这里。”
他指着极靴内孔壁上那些肉眼几乎看不见的细微纹路:“这不是磨削纹,是车削纹。转速高,进给小,刀尖半径0.2左右,典型的精车参数。”
他把极靴翻过来,指着另一面:“这边也是车削纹。但纹路方向不一样,说明装夹的时候翻过面。”
他抬起头:“哈工大用的是低速大进给,我们用的是老式皮带车床,主轴转速120转/分,极靴毛坯先调质,硬度HRC28-32。粗车留量0.3,精车转速120,进给0.15,一刀过。”
“精车完之后,不退刀,再光一刀,转速不变,进给0.05。”
“我们的老师傅说,高速切削表面光,但应力大;低速切削效率低,但应力小,尺寸稳。”
他顿了顿:“电镜极靴要的是尺寸稳,不是表面光。”
吴教授看着那张照片,看了很久。
然后他抬起头,望着包康健:“所以……是切削参数不同?”
“是加工哲学不同。”包康健说,“真空管厂的机加工车间,习惯的是高速小进给,这是精密仪表零件的标准工艺。表面光洁度高,尺寸一致性好。”
他顿了顿:“但极靴不是仪表零件。”
“它是磁路的一部分。切削加工会在表层产生晶格畸变,晶格畸变会改变局部的磁导率,磁导率不均匀,就会产生剩磁和不对称。”
“低速大进给,切削力大,但热影响小,表层畸变层浅。”他望着吴教授,“你们拿到的极靴,哈工大加工的和真空管厂自己加工的,表面粗糙度可能是一样的。”
“但表层
房间里安静了很久。
吴教授低下头,看着那只极靴。
“一年多……”他的声音很轻,“我们一直以为是自己电磁设计有问题。换铁芯材料,改线圈匝数,调极靴间隙……,没想到,问题出在车刀转速上。”
包康健沉默了片刻:“吴教授,这不是你们的问题。精密加工和电磁设计,是两个专业。真空管厂懂电磁,但不一定懂切削应力;哈工大懂切削,但不一定懂极靴的特殊要求。”
“这种交叉地带的问题,单靠任何一个单位,都查不出来。”他抬起头。“需要会诊。需要把懂电磁的人、懂加工的人、懂材料的人、懂热处理的人,全部叫到一起,对着同一只极靴,从头到尾过一遍。”
他顿了顿:“这个事,我们来做。”
吴国华从人群后面挤到桌前。
他手里拿着一叠纸,边角有些皱,墨迹还没干透:“包教授,吴教授。”
他把那叠纸摊在桌上:“极靴的剩磁问题,除了加工应力,还有一个办法。”
他指着纸上画的一个简易电路图:“在线退磁。”
吴教授接过图纸,仔细看了一遍:“这是……交流退磁?”
“对。”吴国华说,“铁磁材料加工后如果剩磁超标,可以放在交流线圈里,逐渐减小电流,把剩磁晃掉。”
他顿了顿:“电镜每次开机,镜筒温度变化,极靴的剩磁状态也会变。如果能在开机时自动做一次退磁,把剩磁清零,至少能保证当天的图像是稳定的。”
吴教授抬起头:“你们能做?”
“能。”吴国华说,“用脉冲电机驱动一个简易的衰减交流振荡器,与镜筒控制系统联动。开机三十秒,自动完成。”
他指着图纸上的几个关键节点:“线圈不需要很大,套在镜筒外面就行。电流从大到小衰减,频率50赫兹。”
他顿了顿:“如果真空所能提供一个测试接口,我们可以在一个月内做出原型机。”
吴教授看着那张图纸,看了很久。
然后他抬起头,望着吴国华。
“一个月?”
“一个月。”吴国华说。
“我等你。”吴教授说。
郑长枫一直在听,一直没有说话,直到极靴的问题讨论得差不多了,他才轻轻咳嗽了一声。
“极靴材料。”他顿了顿,“45号钢,是工业纯铁里最容易拿到的。但它不是最优解。”
吴教授抬起头:“你有更好的方案?”
“不是方案。”郑长枫说,“是一个线索,铁钴钒软磁合金,航空材料所,1963年就出来了。”
他把纸推到吴教授面前:“这是军工项目,代号‘917合金’。饱和磁感应强度2.4特斯拉,矫顽力小于10安培/米,大约是45号钢的五分之一。”
他顿了顿:“如果用它做极靴,剩磁问题至少能降一个数量级。”
吴教授盯着那张纸,手指微微发颤:“这种材料……我们能拿到吗?”
郑长枫望向陈光远。
陈光远沉默了几秒:“我会请丘岩书记出面,6305厂是国防科工委的定点建设单位。军工项目的成果转化,有政策通道。”
他望着吴教授:“这事我负责,一个月内,把材料样品送到您实验室。”
吴教授低头看着手里那只极靴,很久之后,他轻轻点了点头。
“第三个问题。”林教授从自制机箱后面站起来。
他手里还捏着电烙铁,烙铁头终于化开了那团挂在上面的锡丝,锡液滴下来,在桌面上凝成一颗银亮的圆珠。
“探测器。”
他把电烙铁放回架子上,走到示波器前,指着屏幕上那片毛刺刺的波形。
“二次电子信号太弱。”他顿了顿,“不是一般的弱。”
他调出一个对比波形,那是用进口电镜同一批样品测出来的信号,幅度高、背景干净、边界锐利。
然后又调出这台样机的信号,幅度只有进口机器的三分之一。
背景噪声的毛刺,几乎和信号峰值一样高。
“信噪比。”林教授说。
他关掉对比波形,屏幕上只剩下那片毛刺。
“我们用国产光电倍增管试了七种型号,暗电流最小的那支,比进口管子大五倍。”
他指着闪烁体:“塑料闪烁片是自己切的,发光效率只有进口产品的六成。”
他指着光导:“有机玻璃棒,两端磨平,直接顶在光电倍增管窗口上。找不到合适规格的硅油,光耦合损失至少三分之一。”
他把手从示波器上移开:“扫描稍微快一点,信号就拖尾。”
他顿了顿:“所以我们现在只能用每帧八秒这一档。再快,看不见。”
林教授说完,秦世襄教授开口了,他拿着一支铅笔,正在笔记本上画着什么。
他把铅笔放下:“林教授,你们试过调制检测吗?”
林教授愣了一下:“调制检测?”
秦世襄把笔记本转过来,推到他面前。
上面画着一个简单的框图:电子束 ——〔调制〕—— 样品 ——〔探测器〕——〔锁相放大〕—— 显示
“雷达接收机对付微弱信号,常用这一招。”
他指着“调制”两个字。
“把入射电子束用已知频率调制,比方说,一千赫兹正弦波。”
然后他指着“锁相放大”:“探测器出来的信号,经过一个只响应一千赫兹的窄带滤波器。同频的留下来,不同频的滤掉。”
“噪声是宽频的。调制之后,信号的能量集中在调制频率这一个点上。”他顿了顿,“在这个点上,信号比噪声大得多。”
林教授盯着那张图,看了很久。
“锁相放大……”他的声音有些发紧,“我们实验室有一台进口的锁相放大器,六十年代初期产品,真空管电路,体积大、功耗高、稳定性差。一直没敢往系统里集成。”
秦世襄摇了摇头:“我不是让你们搬一台笨重的实验室仪器进来。”
他指着林教授手边那台自制机箱:“我是说,这个原理,可以做到巴掌大小。西军电搞雷达接收机小型化,从1960年开始攻关晶体管锁相环。去年,我们做出了第一款原理样机。”
他抬起头:“频率稳定度,千分之一。中心频率可调,500赫兹到10千赫兹。”
“体积,一包烟那么大。”
他从笔记本里抽出另一张纸,上面密密麻麻写着技术参数、电路框图、测试数据。
“这是内部资料,还没有解密。”他把纸推到林教授面前,“但林教授,您是星河计划的核心成员,国防科委有授权。”
他顿了顿:“这个技术,可以给你们用。”
林教授低头看着那张纸,看了很久。
然后他抬起头:“秦教授……”
他的声音有些发颤:“这个……太贵重了。”
秦世襄轻轻摇了摇头:“雷达能看见一百公里外的敌机,电镜能看见一百埃下的原子。”
他顿了顿:“都是给国家长眼睛,不分彼此。”
秦世襄说完,宋颜教授走到桌前:“林教授,探测器的事,我们也能帮一点。”
他从谢凯手里接过那个沉甸甸的木箱,打开箱盖。
里面是三层防震海绵,中间嵌着四块电路板:“这是‘电子耳朵’项目用的微弱信号前置放大器。”
他把第一块电路板取出来:“增益,80分贝。带宽,100赫兹到100千赫兹。等效输入噪声,小于1.5纳伏每根号赫兹。”
他把电路板放在桌上:“方教授团队花了三年时间,把电子管电路换成晶体管电路,把分立元件集成到掐丝珐琅基板上,把信噪比从20分贝干到35分贝。”
他顿了顿:“改一下输入阻抗和频率响应,应该能直接用在电镜探测器上。”
林教授拿起那块电路板,翻来覆去看了很久。
“这个噪声水平……”他的声音有些发紧,“比我们现在的探测器前置放大器,好一个数量级。”
他抬起头:“改电路要多久?”
“一个星期,两天就画好电路图。”
谢凯顿了顿:“林教授,探测器的问题,不是单一环节的故障。是闪烁体、光导、光电倍增管、前置放大器,四道坎,每道都卡住一点点。”
他伸出四根手指,慢慢收拢。
“四道坎加起来,信号剩不到十分之一。我们一道一道修。”
林教授沉默了很久,然后他把那块电路板小心地放回木箱。
“我等你一个星期。”
他顿了顿:“一个星期不够,就两个星期。两个星期不够,就一个月。”
他抬起头:“多的都等过来了。不差这一个月。”
1965年1月21日晚上,北京真空所这间旧实验室里,二十几人一夜未眠。