我國第一臺高速攝影機(jī)：東方巨響下的快門

在1964年10月16日的羅布泊，我國第一顆原子彈爆炸成功?！八腥硕荚趹c祝，我心里卻很忐忑?！敝袊茖W(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所（以下簡稱西安光機(jī)所）研究員蔣森林回憶說，“一邊為原子彈爆炸試驗成功欣喜若狂，另一邊又很擔(dān)心我們的設(shè)備是否完成了任務(wù)。在度過了一生中最難挨的2天后，好消息終于傳來——我們的兩型高速攝影機(jī)拍到圖像了！我當(dāng)時高興壞了?！?/p>

生逢其時

原子彈爆炸成功的一個關(guān)鍵判據(jù)，就是用科學(xué)手段記錄爆炸初期火球擴(kuò)展情況，這個手段非高速攝影技術(shù)莫屬。

為此，1962年，中國科學(xué)院和原第二機(jī)械工業(yè)部決定，在西部地區(qū)整合相關(guān)優(yōu)勢力量，成立中國科學(xué)院光學(xué)精密機(jī)械研究所西安分所（1970年更名為西安光機(jī)所）。

20世紀(jì)60年代初，蘇聯(lián)專家撤離中國，重創(chuàng)我國原子彈研制事業(yè)。在一窮二白的科研條件和極其有限的技術(shù)積累下，初生的西安光機(jī)所研制高速攝影設(shè)備之路舉步維艱。

時任電控課題組組長的趙宗堯在回憶文章中寫道：“1963年初，西安光機(jī)所首任所長龔祖同提出研制‘三幅電光快門高速相機(jī)’計劃，填補(bǔ)了國內(nèi)高速攝影機(jī)空白?！边@就是后來廣為人知的單片克爾盒高速攝影機(jī)。

此外，研制ZDF-20型高速攝影機(jī)，也在緊鑼密鼓地進(jìn)行。

“單片克爾盒高速攝影機(jī)是微秒量級的，拍攝圖片畫幅更大，但只有4張；ZDF-20型高速攝影機(jī)可以連續(xù)拍數(shù)十張?！蔽靼补鈾C(jī)所研究員陳中仁解釋了兩種設(shè)備的特點。

時間緊迫

單片克爾盒高速攝影機(jī)研制的一個難題是解決克爾盒硝基苯提純和盒體玻璃窗封結(jié)問題。這個重任落在西安光機(jī)所研究員侯洵的肩上。

在解決克爾盒盒體玻璃窗封結(jié)問題時，必須使用煤氣。但當(dāng)時西安根本沒有煤氣，于是侯洵和同事們想出一個“土辦法”：在裝有汽油的油桶蓋上插入兩根管子，給桶內(nèi)打氣，從液面上那根管中出來的氣體就帶有汽油氣，可以燃燒。

與此同時，ZDF-20型高速攝影機(jī)的研制工作也遇到了難題。難題出在生產(chǎn)制造上。雖西安光機(jī)所里有研制工廠，但對于生產(chǎn)如此高精尖的光學(xué)設(shè)備而言，其制造能力還無法匹配。怎么辦？后來，所里調(diào)動多方面資源，找到兩家代工廠合作，保障了高速攝影機(jī)如期交付使用。

柳暗花明

蔣森林回憶，除了克爾盒硝基苯提純和盒體玻璃窗封結(jié)工藝，研制克爾盒高速攝影機(jī)的另一個難題是快門的觸發(fā)機(jī)制，即產(chǎn)生時長1微秒、電壓3萬伏的強(qiáng)電場高壓脈沖。如何解決這個難題？研究小組一籌莫展。

好在天無絕人之路。正在他們苦惱之時，一場偶遇帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。有一天，蔣森林在街上碰到了大學(xué)舍友，得知舍友所在單位是生產(chǎn)雷達(dá)的?！霸炖走_(dá)不就是做高壓脈沖嗎？我們只要對其進(jìn)行改造，就可以解決高壓脈沖難題?！蔽靼补鈾C(jī)所迅速組成5人小組并順利進(jìn)駐蔣森林大學(xué)舍友的工作單位，開始關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

經(jīng)過2個月的鏖戰(zhàn)，終于攻克了難題。

光榮時刻

1964年6月初，歷史性的一刻終于到來。

10臺兩型高速攝影機(jī)被運(yùn)到核爆基地進(jìn)行最后調(diào)試，西安光機(jī)所派出蔣森林、趙宗堯、魏順根、袁祖揚(yáng)到新疆羅布泊馬蘭核試驗基地，為我國第一次核爆試驗攝影。

中國第一顆原子彈爆炸試驗成功了。幸運(yùn)之神也眷顧了西安光機(jī)所，兩型高速攝影機(jī)成功拍攝到原子彈爆炸初期火球擴(kuò)展的系列圖像——單片克爾盒高速攝影機(jī)拍攝到4幅照片，ZDF-20型高速攝影機(jī)拍攝到62幅照片，獲得早期火球表觀溫度變化和火球半徑隨時間變化等重要數(shù)據(jù)，圓滿完成光測任務(wù)。

（摘自《中國科學(xué)報》 嚴(yán)濤/文）