Цинкит
Цинки́т (красная цинковая руда) — редкий минерал класса простых окислов, по составу преимущественно — оксид цинка с непременной примесью окиси марганца, придающего яркую окраску. Название минералу дал в 1845 году австрийский минералог В. Хайдингер по основному элементу (цинку), образующему минерал.
Цинкит — одна из цинкосодержащих руд (в составе содержит до 80,3 % цинка), впрочем, из-за своей редкости в качестве руды не применяется. Кристаллы являются полупроводниками. В ультрафиолете могут флюоресцировать оранжевым цветом. Минерал ценится коллекционерами, также применяется как поделочный камень в ювелирном деле. В технических текстах «цинкитом» для краткости иногда называют не конкретный минерал, а окись цинка вообще.
Цинкит в определениях и коротких цитатах
правитьЯвление падающей характеристики было открыто ещё в 1922 г. О. В. Лосевым на контакте стальной проволочки с кристаллом цинкита...[1] | |
| — Абрам Иоффе, Физика полупроводников, 1957 |
| — Герберт Смит, «Драгоценные камни», 1971 |
Цвет цинкита густой красный или иногда оранжево-жёлтый и, без сомнения, связан с присутствием марганца.[2] | |
| — Герберт Смит, «Драгоценные камни», 1971 |
Красивый чистый камень красного цвета со ступенчатой огранкой весом 1,155 карата находится в коллекции минералов Британского музея...[2] | |
| — Герберт Смит, «Драгоценные камни», 1971 |
Синтезирован цинкит оранжевого цвета, но сведений о его использовании в огранке нет.[3] | |
| — Джон Синкенкес, «Руководство по обработке драгоценных и поделочных камней», 1977 |
| — Юрий Носов, «О. В. Лосев – изобретатель кристадина и светодиода», 2003 |
В серии последующих статей Олег Владимирович описал методику быстрого отыскивания активных точек на поверхности цинкита, заменил угольное острие металлической иглой, дал рецепты по обработке самих кристаллов и, разумеется, предложил целый ряд практических схем радиоприемников.[4] | |
| — Юрий Носов, «О. В. Лосев – изобретатель кристадина и светодиода», 2003 |
| — Руперт Хохляйтнер, «Камни и минералы», 2011 |
| — Алексей Никитин, «Художественные краски и материалы», 2021 |
Цинкит в научно-популярной литературе и публицистике
правитьДействительно, как видно из графика 1, для малопроводящих кристаллов цинкита кривые сильно приподняты кверху (цинкит №2), для хорошо проводящего кристалла (цинкит №1) они, наоборот, находятся в самом низу графика, и крутизна отрицательного наклона у них минимальна.[7] | |
| — Олег Лосев, «У истоков полупроводниковой техники», 1922 |
Самой основной и ответственной деталью в усилителе является устройство генерирующего детектора. Для начинающего можно рекомендовать взять генерирующей парой кристалл ― цинкит и пружинку-сталь. Цинкит необходимо выбрать хорошего качества. Лучше всего переплавить цинкит на вольтовой дуге, тогда генерирующие качества его увеличиваются. Однако переплавку не всякий имеет возможность сделать, и можно, конечно, употреблять цинкит без переплавки.[8] | |
| — Владимир Керстенс, «Кристаллический усилитель к детекторному приёмнику (кристадин Лосева)», 1928 |
Переплавку можно произвести на вольтовой дуге киноаппарата, однако при минимальном токе. Цинкит кладется на угольную пластинку и засыпается перекисью марганца (для предохранения от распыления при высокой температуре). Между кристаллом и вторым угольным электродом возникает при соответствующем приближении электродов вольтова дуга, которая и плавит цинкит. Плавка продолжается до момента, пока цинкит не превратится в овальный королек, на что потребуется 15-20 секунд. За плавкой наблюдают через закопченное или тёмно-красное стекло. После плавки цинкит очищается от черной корки и раскалывается, кристалл закрепляется в чашечку детектора свежим изломом наружу.[8] | |
| — Владимир Керстенс, «Кристаллический усилитель к детекторному приемнику (кристадин Лосева)», 1928 |
| — Герберт Смит, «Драгоценные камни», 1971 |
Цинкит является красным окислом цинка ZnO, но обычно в нём присутствуют небольшие количества окиси марганца MnO. Как правило, он встречается в виде листоватых масс и неправильных зёрен; кристаллы исключительно редки. Цвет цинкита густой красный или иногда оранжево-жёлтый и, без сомнения, связан с присутствием марганца.[2] | |
| — Герберт Смит, «Драгоценные камни», 1971 |
В связи с высоким светопреломлением блеск цинкита почти алмазный. Плотность кристаллов цинкита равна 5,68. Твёрдость от 4 до 41/2 по шкале Мооса, т.е. цинкит немного твёрже флюорита. Имеется совершенная спайность, параллельная базальной грани.[2] | |
| — Герберт Смит, «Драгоценные камни», 1971 |
Ювелирный <ювелирного качества> цинкит встречен лишь на хорошо известных рудниках «Франклин-Фернес» в штате Нью-Джерси в США. Красивый чистый камень красного цвета со ступенчатой огранкой весом 1,155 карата находится в коллекции минералов Британского музея естественной истории.[2] | |
| — Герберт Смит, «Драгоценные камни», 1971 |
Материал, пригодный для огранки, прозрачный, яркого оранжево-красного цвета найден только во Франклине (шт. Нью-Джерси) в виде очень небольших кусков. Огранённые камни свыше 3 мм в поперечнике редки. Имеется одна плоскость хорошенй спайности, но при обработке это не вызывает трудностей. Хрупкий, довольно непрочный. К нагреванию не чувствителен. В зависимости от направления обдирается, цепляясь за круг, или же легко скользит. Полируется окисью алюминия на олове. <...> Полированные поверхности через несколько месяцев тускнеют, но их блеск можно восстановить, слегка протерев камень мягкой бумагой. Синтезирован цинкит оранжевого цвета, но сведений о его использовании в огранке нет.[3] | |
| — Джон Синкенкес, «Руководство по обработке драгоценных и поделочных камней», 1977 |
Так вот под руководством В. К. Лебединского и привелось О. В. Лосеву заняться исследованием самых ненадёжных и самых капризных элементов тогдашних безламповых приёмников — кристаллических детекторов. И уже 13 января 1922 г., кстати, будучи в Твери в отпуске, Лосев в детекторе из цинкита обнаружил активные свойства, т. е. способность кристаллов в определённых условиях усиливать и генерировать электрические колебания, а построенный Лосевым в 1922 г. радиоприёмник с генерирующим диодом — «кристадин» — принёс молодому учёному и изобретателю всемирную известность. Зарубежные научные журналы называли кристадин Лосева «сенсационным изобретением», а самого девятнадцатилетнего учёного — «профессором».[9] | |
| — Лев Никольский, «Физик Лосев», 2003 |
| — Владимир Буланов и др., «Минералогия с основами кристаллографии», 2009 |
Цинкит редко образует пирамидальные кристаллы, где оба конца кристалла сформированы по-разному (гемиморфно), чаще встречаются куски, выбитые по спайности, зернистые агрегаты и сплошные срастания. Типичным является глубокий красный цвет. В цинките очень большое содержание цинка, которому он обязан своим названием, но из-за редкости цинкит практически накогда не разрабатывается как цинковая руда. | |
| — Руперт Хохляйтнер, «Камни и минералы», 2011 |
В природе окись цинка существует в виде минерала цинкит. В большинстве случаев цинкит содержит ещё примесь — до 12% окиси марганца. Месторождения его немногочисленны (в основном Северная Америка). Выделение из цинкита окиси цинка нерентабельно, к тому же существует много способов получения окиси цинка, например, при сжигании металлического цинка и цинковых отходов.[6] | |
| — Алексей Никитин, «Художественные краски и материалы», 2021 |
Цинкит в мемуарах и биографической прозе
править
Явление падающей характеристики было открыто ещё в 1922 г. О. В. Лосевым на контакте стальной проволочки с кристаллом цинкита и некоторых других материалов. Такой прибор был назван кристадином. Явление это не исчезало и на высоких частотах, так что кристадин обладал всеми свойствами регенеративного лампового приёмника и маломощного генератора. Кристадинные приемники получили значительное распространение у радиолюбителей...[1] | |
| — Абрам Иоффе, Физика полупроводников, 1957 |
В том же, 1921 г., исследуя вольтамперные хаpaктеристики кристаллических цинкитных (ZnO) детекторов, Лосев наблюдает участки отрицательного сопротивления и на «научно технической беседе в лаборатории» сообщает об открытии генерации и усиления электромагнитных колебаний на контакте металла с кристаллом окиси цинка при пропускании через него электрического тока. О. В. Лосеву удалось установить, что детектор из цинкита даёт устойчивые колебания при приложении к нему напряжения менее 10 вольт. Электрические хаpaктеристики контакта оказались столь стабильными, что, изменяя напряжение на контакте и устанавливая его в области значений, чуть меньше напряжения начала генерации, Лосеву удалось получить значительное усиление электрических колебаний, не сопровождающееся сколько нибудь значительными шумами. Далее, в первой статье о детекторе генераторе Лосев пишет: «Точка кристалла, на которой получались колебания, совершенно другая, чем та, на которой происходило наилучшее детектирование без приложенного извне напряжения». <...> Радиолюбители, высоко оценившие изобретение Лосева, писали в НРЛ, что при помощи цинкитного детектора в Томске, например, можно слышать Москву, Нижний, а также и заграничные станции Лион, Ганновер и ряд других.[11] | |
| — Елена Остроумова, «О. В. Лосев — пионер полупроводниковой электроники», 2001 |
В качестве одной из возможных причин возникновения падающей вольтамперной характеристики цинкитного детектора О. В. Лосев рассматривал возможность появления микроскопических электрических разрядов на границе металлического острия и кристалла. Лосев искал и действительно нашел характерное свечение, возникавшее при пропускании тока через детектор. Но для этого ему пришлось просмотреть разные кристаллы, и только в детекторах из карборунда (SiC) наблюдалось интенсивное зеленоватое свечение, однако в нём не удалось получить генерацию электрических колебаний. Цинкитный детектор либо не светился совсем, либо показывал очень слабое свечение. И здесь начинается самая блестящая страница его открытий.[11] | |
| — Елена Остроумова, «О. В. Лосев — пионер полупроводниковой электроники», 2001 |
Возможности для экспериментов были безграничными, только меняй кристаллы да материал иглы. Главное – цель. И тут оказалось, что недостаток знаний не всегда недостаток – нередко из-за этого и появляются открытия, была бы удача. Приступая к исследованиям, О. В. Лосев исходил из принципиально ошибочной посылки, что поскольку «некоторые контакты... между металлом и кристаллом не подчиняются закону Ома, вполне вероятно, что в колебательном контуре, подключенном к такому контакту, могут возникнуть незатухающие колебания». (В то время уже было известно, что для самовозбуждения одной лишь нелинейности вольтамперной характеристики недостаточно; обязателен падающий участок — да Лосев этого не знал!) Удивительно, но у некоторых кристаллов он обнаружил искомые активные точки, обеспечивающие генерацию высокочастотных сигналов. Особенно эффективной оказалась пара «цинкит – угольное острие», которая при напряжениях менее 10 В позволяла получать радиосигналы с длиной волны вплоть до 68 м. Понятно, что сбивая генерацию, можно было реализовать и усилительный режим.[4] | |
| — Юрий Носов, «О. В. Лосев – изобретатель кристадина и светодиода», 2003 |
В те годы радиолюбительство начало принимать массовый характер. Вышло постановление правительства о его развитии, названное «законом о свободе эфира». Электронных ламп не хватало, и они были дороги, да им еще требовался и специальный источник электропитания, а схема Лосева могла работать от трёх-четырех батареек для карманного фонарика! В серии последующих статей Олег Владимирович описал методику быстрого отыскивания активных точек на поверхности цинкита, заменил угольное острие металлической иглой, дал рецепты по обработке самих кристаллов и, разумеется, предложил целый ряд практических схем радиоприемников. И на все эти технические решения получил патенты (всего 7),[12] начиная с «Детекторного приемника-гетеродина», заявленного в декабре 1923 г. Кто-то придумал звучное и вполне обоснованное название такому, полностью твердотельному приёмнику – кристадин, образованное из сочетания кристалл + гетеродин.[4] | |
| — Юрий Носов, «О. В. Лосев – изобретатель кристадина и светодиода», 2003 |
Источники
править- ↑ 1 2 А. Ф. Иоффе. Физика полупроводников. — М.-Л.: издательство АН СССР, 1957 г.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Г. Смит. «Драгоценные камни» (перевод с G.F.Herbert Smith «Gemstones», London, Chapman & Hall, 1972). — Москва: «Мир», 1984 г.
- ↑ 1 2 Дж. Синкенкес. Руководство по обработке драгоценных и поделочных камней. — Москва: издательство Мир, 1989 г. — 423 стр.
- ↑ 1 2 3 4 Ю. Р. Носов. О. В. Лосев – изобретатель кристадина и светодиода. К 100-летию со дня рождения. — Москва: «Электросвязь», №5, 2003 г. — стр. 63
- ↑ 1 2 Хохляйтнер Руперт. Камни и минералы. (перевод: Дёмин В. В.) Иллюстрированный справочник. — Москва: Эксмо, 2022 г.
- ↑ 1 2 А. М. Никитин. Художественные краски и материалы. Справочник. — Москва: Инфра-Инженерия, 2021 г.
- ↑ О. В. Лосев. У истоков полупроводниковой техники. Избранные труды. — Москва: Наука, 1971 г. — 204 стр.
- ↑ 1 2 В. Керстенс. Кристаллический усилитель к детекторному приемнику (кристадин Лосева). — М.: «Радио Всем», № 24, 1928 г.
- ↑ Лев Николаевич Никольский. Физик Лосев. Записки тверских краеведов. — Тверь: Русская провинция, 2003 г. — Вып. 4. — С. 5-16
- ↑ Владимир Буланов, Анатолий Белоголов, Феликс Летников, Анатолий Сизых. Минералогия с основами кристаллографии 2-е изд., пер. и доп. Учебное пособие для академического бакалавриата. — Москва: Юрайт, 2018 г.
- ↑ 1 2 Е. В. Остроумова. О. В. Лосев — пионер полупроводниковой электроники. — М.: Окно в микромир, №2, 2001 г.
- ↑ О. В. Лосев. Способ изготовления цинкитного детектора. Патент № 496 от 1925 г.
