Самый первый ксерокс.
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 того года
Международный комитет по фотографической науке 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. В1953 году В. М. Фридкин, только чтоокончивший
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.
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
Ньеп 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 Талоне, 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 галоидосе-ребряная
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 изображе-ния, 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 — фотопроводник. 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 друге 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 радиоактивность
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. Физический
факультет МГУ я закончил в декабре 1952 года, когда
в стране бушевало «дело врачей». Окончил с отличием,
еще студентом опубликовав две научные статьи. На работу
меня не брали, а мать, врача-гематолога, выгнали из
больницы. Не на что было жить. Отец, погибший в войну,
был полиграфистом. Его друзья устроили меня в НИИПолиграфмаш:
маленький институт при заводе, ютившийся в домиках-развалюшках
за Текстильным институтом. Там за кульманами сидели
несколько конструкторов, чертивших детали полиграфических
машин. Физикой, как говорится, и не пахло. Директор,
друг отца, завел меня в пустую комнату, где стояли стол
и два стула, и сказал: «Займи себя чем-нибудь. Авось,
скоро полегчает». Никто еще не знал, что полегчает через
два года, после XX партийного съезда.
Времени я не терял. Ходил в Ленинку, читал журналы
по физике, приобрел кое-какое оборудование. И воттогдаслучайно
наткнулся в литературе на статьи Наджакова и патент
Карлсона. Мне пришла в голову идея осуществить новый
фотографический процесс (я его назвал электрофотографией),
в котором фотоэлектрет служил фоточувствительным слоем,
а проявление проводилось с помощью три-боэлектрического
эффекта (каку Карлсона). Новый фотографический процесс
задумывался еще и как метод создания оптической памяти,
поскольку, в отличие от процесса у Карлсона, фотоэлектрет
не только формировал, но и запоминал изображение. Скрытое
изображение могло храниться довольно долго, и его можно
было проявить через длительное время после экспозиции.
Макет был сделан быстро. Следуя примеру Наджакова, я
использовал поликристаллическую серу, а затем и другие
фотопроводники, например, сульфид цинка и кадмия. Проявление
производилось порошком асфальта. На фото читатель может
видеть самое первое изображение, полученное осенью 1953
года (оригиналом служил диапозитив). Вскоре на заводе
сделали аппарат, который назвали ЭФМ-1 (электрофотографическая
множительная машина). Цифра «1», видимо, означала, что
за первой моделью последуют другие. Этот «исторический»
аппарат изображен на рисунке, заимствованном из моей
книги, вышедшей много лет спустя. На электрофотографию
сбегалась смотреть «вся Москва». Ее показывали в кино
и по телевидению. Приехал министр, и в институте состоялось
совещание. Обсуждали, что делать дальше, как внедрять.
В Вильнюсе под руководством талантливого инженера и
изобретателя Ивана Иосифовича Жилевича организовали
научный центр и назвали его «Институт электрографии»
(до этого группа И. И. Жилевича в Вильнюсе считалась
филиалом нашей лаборатории). В Кишиневе нашли завод,
которому директивно поручили выпуск ЭФМ (в 1954 году
слово «ксерокс» еще не вошло в употребление, а сам ксерокс
появился на западном рынке только в конце 50-х годов).
Много лет спустя я узнал, что в США, в компании «Галоид»
(позже переименованной в «Ксерокс»), в это же время
стали появляться первые модели. Но, как я уже сказал,
их работа основывалась на другом принципе. Директор
моего института купался в лучах славы: «Вот видишь,
- говорит он, - я же тебе предсказывал...» В 1955 году
академик Алексей Васильевич Шубников, директор Института
кристаллографии (где я работаю и поныне), пригласил
меня в аспирантуру. Его заинтересовала тема электретов.
Позднее под руководством профессора И, С. Желудева я
написал диссертацию «Фотоэлектреты и электрофотографический
процесс». Изменилось не только время, но и место работы:
академический институт, богатая лаборатория и библиотека,
условия для творческой работы. Однажды Алексей Васильевич
предложил мне рассказать о моей работе на семинаре у
П. Л. Капицы —в «капишнике», и Петр Леонидович очень
тепло отозвался о работе, предсказав ей большое будущее.
Теперь, работая в Академии наук, я был связан и с внешним
миром. Оказалось, что Георгий Наджаков, первооткрыватель
электретов, стал вице-президентом Болгарской академии
наук, у нас с ним завязалось тесное сотрудничество.
В июне 1965 года нашу лабораторию в Институте кристаллографии
посетил Честер Карлсон. Основатель ксерографии заинтересовался
моими статьями. Нас вместе сфотографировали с помощью
электрофотоаппарата на электрете. В конце 50-х годов
профессор Колумбийского университета Хартмут Кальман
с сотрудниками повторил мои эксперименты по электрофотографии
на фотоэлектретах и нашел ей интересное применение в
космической связи. Об этом он рассказал на коллоквиуме
в Мюнхене, где мы встретились в 1981 году. За эти работы
американское фотографическое общество наградило меня
медалью Козара, а немецкое и японское — избрали почетным
членом. Побывал я с докладом и в Институте Марии и Пьера
Кюри в Париже, где когда-то Наджаков открыл фотоэлектрет.
Все эти годы я не порывал связи с НИИ Полиграфмашем
и перевез свой аппарат на новое место работы, хотя в
начале 60-х занялся другой тематикой, и ЭФМ задвинули
в дальний угол комнаты. В то время ксероксы у нас были
редкостью. Они покупались за валюту и имелись только
в важных учреждениях. Стояли они в специально охраняемых
комнатах, где под расписку высокие начальники снимали
копии документов. В нашем же институте каждый сотрудник
мог снять копию нужной статьи или документа. Но это
продолжалось недолго. Как известно, в 60-х годах началась
борьба с «самиздатом». РукописиА. И. Солженицына и других
запрещенных авторов ночами размножались на пишущих машинках
на тонкой папиросной бумаге. А тут ксерокс стоит без
присмотра! Ко мне пришли из дирекции и объявили, что
машину следует разобрать и уничтожить. Я долго объяснял,
что моя экспериментальная установка — первый в мире
ксерокс, работающий по новому принципу. Все оказалось
бесполезным. К Алексею Васильевичу я не пошел. Ксерокс
разобрали и выбросили на свалку. Но одна деталь сохранилась.
Пластинка фотоэлектрета имела зеркальную поверхность,
и наши женщины приспособили ее в качестве зеркала в
туалете. Мыла и туалетной бумаги там не было никогда,
а вот зеркало появилось. Так бесславно завершилась судьба
первого в мире ксерокса.
Читатель спросит, а как же завод в Кишиневе, Институт
электрографии в Вильнюсе? Где они, советские ксероксы?
Почему мы покупали и покупаем за валюту? Если бы только
ксероксы... Наша российская наука во многих областях
стояла и стоит во главе мирового прогресса. Но и по
сей день мы не продаем изделий высокой технологии и
кормимся нефтяной «трубой». Почему? На этот вопрос пусть
ответит читатель.
Фридкин В.М.
доктор физико-математических наук, профессор.
Дальневосточный ученый N3, 05 февраля 2003.
