Перелом

Но с поликристаллическими пленками тоже все было непросто. Так, начиная с марта сорок второго, в своих исследованиях мы исходили из того, что для увеличения обнаружительной чувствительности надо было увеличивать время жизни основных носителей. То есть делать кристаллы как можно меньше, чтобы наличие многих границ между кристаллами препятствовало рекомбинации носителей — так они могут двигаться только внутри одного кристалла и по межкристальным контактам, которых заведомо немного — кристаллы ведь разной формы и прилегают друг к другу не впритык, а с зазорами, касаясь друг друга небольшими участками. От этого снижается вероятность рекомбинации по сравнению с монолитным кристаллом, в котором для перемещений доступны все направления. Но увеличенное время жизни соответственно снижало частотные характеристики приборов — ведь чем дольше живут носители, возникшие от предыдущей точки, тем дольше они будут мешать получению информации от новой точки — информация становится неактуальной, тепловое пятно "смазывается", а то и совсем заплывает — детектор надолго "запоминает" максимальное значение потока фотонов и на более слабые излучения просто не реагирует — носителей и так избыток, чтобы отреагировать еще на какие-то хлипкие фотонишки.

Поэтому для теплопеленгаторов с одним элементом мы старались использовать поликристаллические пленки с мелкими кристаллами — таким приборам было важно обнаружить тепло от малоподвижного источника — солдата, орудия, танка. Они применялись наземной разведкой, где обзор шел по горизонтали, соответственно, телесный угол, который надо было просматривать наблюдателю, был сравнительно небольшим, скорости передвижения целей — тоже, потому можно подержать индикатор подольше на одном месте, чтобы он "забыл" излучение предыдущего места. Главное — не обременять наблюдателя излишком техники, иначе он не сможет смыться из-под обстрела, если его засекут.

А вот для воздушной разведки требовались быстродействующие приборы, поэтому там использовались фоточувствительные элементы с крупными кристаллами — пониженная способность к обнаружению давала вместе с тем хорошие частотные характеристики, то есть возможность делать развертку телевизионного сигнала, чтобы выполнить площадной обзор, а степень обнаружения повышалась применением нескольких элементов для одной и той же точки, ну и увеличенными размерами самих элементов — для воздушной разведки излишек техники был не так уж критичен, поэтому им можно было компенсировать недостатки чувствительных элементов. Позднее мы нащупали еще зависимость от толщины фоточувствительного слоя — чем он был тоньше, тем выше была обнаружительная способность — что-то там было связано с соотношением длины волны излучения и толщины слоя элемента — если слой был тоньше, то эффективность возрастала. Но в сорок втором это были еще только предположения, выведенные на основе наблюдений за работой приборов.

Но и такие примитивные системы были в войсках очень востребованы — даже одноэлементным прибором можно было обнаружить источник тепла, и уже затем оптикой с большим увеличением — фактически, мини-телескопами на основе параболических зеркал — уточнить — что это там теплится. Так что почти год немецкие снайпера, корректировщики и наблюдатели на нашем фронте долго не выживали — к лету сорок второго мы смогли обеспечить покрытие до трех теплопеленгационных приборов на километр фронта, хотя бы на сложных участках. Поэтому днями, а особенно ночами, тысячи глаз выискивали живого фрица — сначала нащупывали излучаемое их головами и телами тепло, затем высматривали — что это конкретно за тепло — может, какой зверь, или техника дальше в том же направлении, или недавно стрелявший миномет, или костер, да и найти точные координаты источника тепла, даже если это была голова фрица, было не так уж просто — на дальности полкилометра прибор захватывал пять метров фронта. А уж затем, если определяли, что точно — человек, ну или предположительно, но больше там быть некому — например, за ним шло болото, или склон холма — следовал выстрел снайпера, минометный налет или выстрел из СПГ — не убить, так хоть спугнуть. Потом эта техника была широко востребована охотниками на дичь, ну а пока дичью были фашисты, и наши охотники круглые сутки терпеливо высматривали добычу.

Но поликристалличность приводила к тому, что массив элемента был неоднороден, а где неоднородность — жди изменения характеристик. Вот приборы и деградировали — ухудшалась их чувствительность, а то и просто вдруг отказывались работать. Первые приборы работали не более суток, если вообще работали — брак достигал девяноста процентов, так что до войск сначала доходили совсем крупицы — сотня-другая элементов в сутки. Да и каждый прибор был индивидуален по своим характеристикам — одни могли учуять фрица и за километр, другие видели хорошо если за сотню метров, так что командирам приходилось очень хорошо подумать, как разместить ИК-наблюдателей. Ну, "близорукие" детекторы в основном уходили ДРГшникам — им высматривать засаду в лесу, то есть на коротких дистанциях — самое то. Да и пехота охотно использовала такие приборы на сложнопересеченной местности, засекая немецкие разведгруппы, что пытались просочиться в наш тыл через неудобья и буераки — все лучше, чем ничего. А уж высмотреть охранение во время ночной вылазки к немецким позициям, или, наоборот, засечь такую же вылазку к нашим окопам — вообще была песня — вскоре после появления ИК-детекторов фрицы стали просто бояться "ночных чертей", что видели в темноте и безошибочно открывали массированный огонь из пулеметов точно по группам немецкой пехоты, что пыталась скрытно подобраться к нашим позициям.

Первое время все увеличивавшиеся потери таких немецких групп еще не настораживали немецкое командование, и оно все так же позволяло своим ухарям ходить на нашу сторону. Но потом неумолимая статистика просто-таки проорала — "Они ведь не возвращаются!!!" — осенью сорок второго у нас было уже минимум по одному детектору уже на каждый на километр фронта, это не считая "ушедших" за линию фронта вместе с ДРГ или "шастающими" в нашем тылу в поисках вражеских шпионов и диверсантов — темнота перестала быть прикрытием. Правда, причины таких потерь немцам были неясны — единичные выжившие солдаты рассказывали лишь о кинжальном огне из пулеметов точно по их группе, причем осветительные ракеты сразу же летели точно по направлению к лазутчикам. Впору было бы поверить в мистику, тем более что немцы были очень восприимчивы ко всякой чертовщине — вспомнить то же общество Туле. К сожалению, восприимчивы были не все — в октябре фрицы получили первые образцы нашей ИК-техники — в одном месте продавили фронт и захватили трофей, в другом — прибор прихватил перебежчик, которого упустили наши психологи — "ларчик" наших ИК-секретов постепенно открывался. Но первое время — пару месяцев, пока немцы не начали вырабатывать и проверять методы противодействия ИК-обнаружению, мы еще пожинали плоды нашей технологической продвинутости — резко спало количество ночных вылазок на наши позиции, так что бойцы получали больше времени на отдых, уменьшилось поголовье немецких снайперов, так что наша пехота действовала смелее и решительнее — сходить в местную атаку, сделать вылазку к немецким окопам — опасность этих действий резко снизилась — наши снайпера нарабатывали опыт в спокойной обстановке — после немецких снайперов к Одину отправлялись пулеметные расчеты и корректировщики, а с одними винтовками против нашей пехоты уже не повоюешь, так что немцам волей-неволей приходилось выкатывать орудия на прямую наводку, где их расчеты уже поджидали наши САУ и снайпера — даже в отсутствие подвижек фронта мы ежедневно уничтожали сотни единиц немцев, десяток-другой пушек, до десяти танков — курочка все клевала и клевала по зернышку, и немцев становилось все меньше.

Да и в последующие несколько месяцев, пока фрицы пробовали разные методики ИК-маскировки, все было более-менее нормально — количество приборов, их долговечность, чувствительность — все эти параметры росли довольно быстро, так как мы наработали экспериментальную базу, позволившую хоть как-то управлять параметрами приборов. Еще бы — мы ведь не просто заменяли чувствительные элементы — мы накапливали статистику — изучали химический состав вышедших из строя или резко ухудшивших свои показатели элементов, состав газа в вакуумных баллонах, если это был вакуумный элемент. И повышали жесткость технологических допусков — применяли все более сухие газы, все более высокое вакуумирование, все более длительную дегазацию, чтобы детали меньше выделяли газов во время работы.

Мы в свою очередь тоже развивали тактику применения новых приборов. Так, на фронте в километр мы сосредоточивали до двадцати снайперов, до пятидесяти ИК-приборов — и с этим всевидящим оком пехота подбиралась к немецким окопам на дистанцию гранатного броска, тогда как снайперы отстреливали любую тепловую тень над брустверами, ну а САУ — высунувшиеся танки. Единственное, с чем мы не сразу разобрались — это заградительный огонь вслепую и косоприцельные амбразуры. Немецкие корректировщики навострились высовываться на мгновение, и каждый раз — на новом месте, так что они все-таки могли наблюдать нейтралку и сообщать артиллерии примерные координаты целей. Ну а косоприцельные амбразуры были просто недоступны для фронтального огня, так что немецкие пулеметчики могли внезапно обрушить фланговый огонь на наши цепи. Правда, эти цепи подбирались по пластунски, поэтому урон был невелик, но вот слитную атаку гранатами эти пулеметы сорвать могли. Ну, тут уж нам оставалось только тренировать тактическое мастерство командиров, чтобы они расставили пехотинцев таким образом, чтобы те атаковали выступы немецких позиций, в фасах которых и размещались эти амбразуры, да при приближении к немецким окопам выставлять группы огневого подавления. А против артиллерии все-таки приходилось привлекать штурмовики и давить артиллерийским и минометным огнем возможные дислокации немецких арткорректировщиков. Как бы то ни было, ИК-техника позволила нам в относительной безопасности натаскивать бойцов.

Так что постоянное совершенствование шло по всем фронтам — и в тактике применения нового оборудования, и в оборудовании. Ведь и сама поликристалличность пленок была не единственным аспектом их фоточувствительности — большую, огромную роль играл кислород. И не просто кислород, а адсорбированный на поверхности кристаллов. То есть не нормальные, химические, соединения свинца с кислородом, которые было легко получить — важен был кислород, который просочился в межзеренное пространство и "налип" на грани кристалликов. Как мне объясняли наши ученые, он создавал локальную ловушку для неосновных носителей — электронов. Прилипая к поверхности кристалла, он создавал эдакую яму с положительным потенциалом, и выбитые фотонами электроны устремлялись к таким ямам, отчего рекомбинация с дырками шла менее интенсивно, время жизни дырок увеличивалось — увеличивалась и фоточувствительность. Конечно, до определенного предела, но все-таки. Причем ученые уверяли, что важен именно поверхностный кислород, а не тот, что продиффундирует вглубь кристаллов или же вообще будет в соединении со свинцом — "Да мы проверяли — при температурах ниже жидкого кислорода диффузии нет, а пленки сенсибилизируются, значит, важен кислород, что находится на поверхности. И с оксидами свинца тоже проверяли — не они это". Ну, я им верил — не лезть же в эти дебри самому. И вот с этим поверхностным кислородом было не очень просто — его удерживали на поверхности силы Ван-дер-Ваальса, то есть связь с пленкой была довольно слабой — нагрей чуть посильнее, и полученная тепловая энергия легко оторвет кислород от кристалла — и все — плакала наша фоточувствительность. Кислород надо было беречь. А перед этим — насытить им межкристалльное пространство. Получалось немного прикольно — посыпь пленку кислородом — она и станет фотоэлементом. Вот только нашим ученым было не до смеха. Тем более что они выдвинули и другую теорию фоточувствительности — согласно ей кислород, напротив, создавал отрицательное поле, которое вытягивало из массива кристаллов дырки и отталкивало электроны. В общем, единство среди ученых наблюдалось только в том, что они считали кислород тем довеском, который и придавал фоточувствительность элементам, а вот как он это делал — тут продолжались споры. Не было единства и по части технологии изготовления этих элементов.

Глава 13

Сначала мы пробовали так называемый "мокрый" метод, который применяли и немцы — химическое осаждение пленок из растворов. Берутся свинцовый сахар (гидрат ацетата свинца, он же — уксуснокислый свинец), тиомочевина, едкий натрий, эти растворы смешиваются в емкости, и на ее дно, точнее — на подложку — через минуту-полторы начинает выпадать сернистый свинец. Подложку достают, промывают, и осаждают таким же образом второй слой, если надо — третий — мы доходили до шести. Потом осторожная сушка — каждого слоя или уже всего элемента, но чтобы он не прогревался свыше ста градусов, чтобы находящаяся внутри слоев вода не разорвала пленку, потом выдержать годик, пока содержание кислорода придет в равновесие — чтобы он проник между кристаллами, активировал их, и характеристики элемента пришли в норму — и - вуаля! — ИК-детектор готов! Вот это "выдержать годик" нас и не устраивало. Но тогда мы еще не знали, что если вводить другие кислородосодержащие примеси, то время стабилизации параметров существенно сокращается.

Собственно, до войны эту технологию использовали все — и американцы, и англичане, и немцы. Соответственно, всех это не устраивало, точнее, только немцы знали, что надо выдерживать элементы год, у остальных были те же проблемы с работой свежеиспеченных приборов, поэтому что англичане, что американцы серносвинцовые элементы не жаловали. И их можно было понять — были ведь и другие вещества, подходящие для работы в ИК-спектре — селениды, таллофиды — то есть элементы из сернистого таллия — в СССР их изучал Сивков еще в тридцать восьмом. Англичане работали именно по ним. Но таллофиды были очень инерционны и зависели от температуры. Только сульфид свинца обладал приемлемой температурной зависимостью и малой инерционностью, позволявшей применять его в механических сканирующих системах, а других сейчас, чтобы получить картинку, и не было — электронным лучом по элементу не поводишь, да и размер его мал — от миллиметра до сантиметра в лучшем случае — при больших размерах характеристики начинали сильно плавать по разным участкам пленки. Так что — хочешь нормальную ИК-технику — используй сернистый свинец. Но, так как "все знали", что серносвинцовые элементы пока ни у кого нормально не получались, то по ним особо и не работали — зачем тратить время на технологию, которая скорее всего не выстрелит? Те же англосаксы в этой области копошились очень неспешно, хотя я-то помнил, что именно серносвинцовые ИК-детекторы стояли на Сайдуиндере — американской ракете воздух-воздух с ИК-самонаведением. То есть им удалось достичь нормального быстродействия, а ведь это лет через десять, ну может пятнадцать, то есть технологии скорее всего ушли не так уж далеко от наших. И вот это мое "знал" заставляло меня продавливать работы по этим элементам несмотря на скепсис опытных людей. На мое счастье, у нас подобралось несколько молодых специалистов, которые, наоборот, не знали обо всех сложностях. Соответственно, в работе их ничто не тормозило, а моя уверенность в успехе, наоборот, подталкивала их к исследованиям. Знание и незнание сложились и дали результат — бывает и так.