安家宴的歡聲笑語隨著小年夜的過去,漸漸融入了南鑼鼓巷冬日的尋常煙火氣中。
紅鋼小院的六戶人家,在嶄新的青磚院落裡,開始了他們比鄰而居、共同奮鬥的新生活。
他們將新家園帶來的踏實感與歸屬感,化為了更飽滿的幹勁,投入到各自的工作崗位上。
聯合課題組的重心,已全面轉向熱處理車間正在新建的加熱爐。
相較於改造舊爐時的修修補補、束手束腳,新爐的建設如同在一張白紙上繪製最新最美的圖畫,讓趙老師、湯渺教授、方教授等技術人員充滿了期待與嚴苛的要求。
趙老師整日泡在工地上,對每一塊耐火磚的砌築、每一段管線的鋪設都要求近乎完美的精度。
他反覆強調:“我們設計的±5°C控溫精度,不是空中樓閣,必須建立在紮實的硬體基礎上。爐體結構的對稱性、保溫效能的均勻性,是實現高精度溫場的物理前提。”
然而,一個關鍵的問題很快浮現,如何精確、快速地測量爐內不同區域的真實溫度,並掌握板材在回火、正火過程中動態的溫度曲線?
現有的工業熱電偶,如同遲鈍的觸鬚,需要插入爐內,不僅反應滯後,容易損壞,更致命的是,它只能測量單個接觸點的溫度,對於偌大爐膛內的溫度場分佈,無異於盲人摸象。
這對於研究熱處理工藝對材料微觀組織與效能的影響,對於基於精確資料最佳化加熱曲線、提升產品品質和穩定性,構成了嚴重製約。
不僅趙老師為此頭疼,方教授等人也提出了新的需求。
他們希望‘電子耳朵’能監測大型軋輥軸承在高速、過載執行下的溫度變化,以預防因過熱導致的潤滑失效和軸承燒燬。
但軋輥的旋轉和現場油汙、震動的惡劣環境,使得傳統的接觸式測溫幾乎不可能實現。
一次技術討論會上,面對溫度測量的難題,吳國華推了推他那厚厚的眼鏡,半開玩笑地感嘆道:“唉,要是能有那麼一種‘眼睛’,不用接觸,隔空就能‘看到’溫度,那該多好。”
說者無意,聽者有心。
“隔空看到溫度……紅外測溫!”
呂辰腦海中如同劃過一道閃電,瞬間捕捉到了這個在後世工業、醫療乃至家庭都司空見慣的技術名詞。
但在六十年代初的中國,這絕對是隻存在於國外頂尖實驗室論文和少數軍事應用中的“黑科技”。
其核心原理也簡單,任何高於絕對零度的物體都會持續輻射紅外線,而輻射的強度與它的表面溫度存在著確定的函式關係,即斯忒藩-玻爾茲曼定律。
雖已是物理學常識,但要將那極其微弱的紅外訊號從背景噪聲中捕捉、轉換為可精確測量的電訊號,並最終顯示為直觀的溫度讀數,這其中涉及精密光學系統、高靈敏度半導體紅外感測器、低噪聲放大電路以及複雜的標定演算法,每一座都是需要逾越的技術高山。
“隔空看到溫度……”呂辰喃喃自語,目光不由自主地落在了實驗室角落裡那幾塊因設計迭代而被淘汰的廢棄“掐絲琺琅”電路板上。
這些暗紅色的陶瓷板,電路清晰,質地堅硬,是良好的絕緣體和結構基座。
一個大膽乃至有些瘋狂的念頭,在他心中迅速滋生、成型。
他想起了前世新冠疫情期間防疫部門配發給農家樂使用的紅外測溫槍,想起了當時因為好奇在網上搜尋到的簡易測溫槍拆解圖,以及這一世學到的大學物理和電子學的基礎知識。
他沒有猶豫,當即在討論會上提出了一個構想:“方教授,趙老師,國華的話提醒了我。或許,我們可以嘗試製作一個簡易的‘非接觸式測溫裝置’。”
他拿起粉筆,在小黑板上邊畫邊講:“首先,是感測器。我們可以利用‘軋胚-原位還原燒結’工藝,嘗試在微型陶瓷基片上,製作一個極其精細的‘熱電堆’。”
他畫出一系列串聯的結點:“這個熱電堆由數十對甚至上百對微米級的銅-康銅,或其它合適的熱電偶材料結串聯而成,當紅外線聚焦照射到熱電堆一端,使其成為熱端,與環境溫度的冷端產生微小溫差,熱電效應就會產生一個與溫差成正比的微弱電壓訊號。這相當於直接將目標的熱輻射能轉化成了電訊號。”
“其次,是光學系統。我們不需要複雜的光學鏡頭,可以嘗試從廢舊裝置上拆下合適的凸透鏡,配合一個手工打磨、內壁拋光如鏡的黃銅圓筒,構成一個最簡單的聚焦系統,將目標發射的紅外輻射能儘可能多地匯聚到我們製作的微型熱電堆敏感面上。”
“再次,是訊號處理與顯示。我們可以在一塊小型化的‘掐絲琺琅’電路板上,整合一顆實驗型鍺電晶體,配合篩選出的高精度電阻和電容,構成一個微伏級別的直流放大電路。最後,驅動一個高靈敏度的微安表頭。”
他指了指旁邊工作臺上一個微安表:“我們可以重新繪製它的錶盤刻度,將其直接校準為溫度顯示。”
“能源就好辦了,兩節普通的乾電池足以。”
呂辰的構想雖然粗糙,但邏輯清晰,每一步都試圖建立在課題組已有的技術能力之上,尤其是核心的“掐絲”工藝和陶瓷基板。
這已不僅僅是一個想法,而是一個具備一定可行性的技術路徑圖。
方教授聽得眼中精光連閃。
作為電子與控制領域的專家,他立刻捕捉到了這個構想背後蘊含的巨大潛力與創新性。
他興奮道:“好!小呂同學,你這個思路太好了!因陋就簡,就地取材,卻直指核心!我們現在有條件試一試!”
趙老師也從最初的驚愕中回過神來,作為熱工專家,他比任何人都更清楚這樣一個裝置若能成功,對熱處理研究乃至整個工業監測意味著甚麼。
他深吸一口氣,沉聲道:“理論上完全說得通!關鍵在於工藝實現和訊號提取。值得一試!”
團隊的激情瞬間被點燃。
任何的困難在這樣一個充滿誘惑力的目標面前,都顯得微不足道。
說幹就幹。
方教授親自掛帥,呂辰、吳國華等四名同學作為核心骨幹,又抽調了兩名對“掐絲”工藝最精熟的工人師傅和一名擅長電路除錯的青年教師,組成了一個臨時的實驗小組,在實踐車間一個相對安靜的角落裡開展了工作。
他們從倉庫領取了所需的銅絲、康銅絲、微型陶瓷基片、實驗鍺電晶體、高阻值電阻、小容量電容、廢棄的望遠鏡鏡片,以及一些邊角料黃銅棒。
接下來的兩天,這個角落燈火通明,充滿了銼刀打磨聲、微小的焊接火花和討論聲。
製作微型熱電堆是最精細的活兒。
兩位老師傅戴著放大鏡,屏息凝神,用特製的微型夾具,將比頭髮絲還細的銅絲和康銅絲,按照設計好的串聯圖案,一點點“掐”在指甲蓋大小的陶瓷基片上,確保每一個結點都牢固、絕緣。
這簡直是在進行一場微米級的“掐絲琺琅”創作。
吳國華負責光學部分,他找來一根黃銅棒,指導著青工,在車床上小心車出圓筒,然後用不同目數的砂紙和拋光膏,一點點將內壁打磨得光可鑑人。
最後,將一塊從舊望遠鏡上拆下的凸透鏡,精心固定在圓筒前端。
呂辰、方教授和另一名老師則專注於電路。
在一塊比巴掌略大的陶瓷基板上,他們用最細的銅絲,“掐”出放大電路的走線,然後將那顆寶貴的鍺電晶體、幾個經過萬用表精心篩選的電阻電容,小心翼翼地焊接上去。
最後,引出導線連線到那個被拆開錶殼的微安表頭上。
呂辰根據理論計算和估計,用鋼筆在空白紙片上畫出了初步的溫度-電流刻度,暫時貼在錶盤上。
能源採用了兩節普通的一號電池。
所有的部件被用絕緣膠布、小螺絲和支架笨拙而牢固地組合在一起。
最終呈現在眾人眼前的,是一個看起來非常粗糙、甚至有些怪異的裝置。
一個帶著透鏡黃銅“槍管”,連線著一個裸露著暗紅色電路和金屬元件的“手柄”,手柄後方拖著一根電線,連線著那個被改造的、錶盤貼著臨時刻度的微安表“顯示器”。
整個裝置充滿了手工製作的痕跡。
所有人的目光都聚焦在這個粗糙的造物上,車間裡安靜得能聽到彼此的呼吸聲。
方教授深吸一口氣,平復了一下有些顫抖的手,拿起這個沉甸甸的裝置。
他將其對準工作臺上一個正在工作的實驗電烙鐵,透過簡陋的準星,他小心翼翼地按下了手柄上一個臨時加裝的開關。
電路接通。
微安表的指標先是顫抖了一下,彷彿在積蓄力量,隨後緩緩地、卻異常堅定地偏轉,指向了貼紙上標註著“約300+”的刻度區域!
“動了!真的動了!”一名青工忍不住低撥出聲。
方教授迅速移開“槍口”,指標緩緩回零。
他又將其對準旁邊一杯冒著熱氣的溫水,指標再次偏轉,指向低溫區域。
接著,對準一塊剛從窗外拿進來的冰,指標指向了更低的、接近零度的位置。
雖然絕對精度未知,量程有限,更沒有經過嚴格的標定,但它確確實實,對不同溫度的物體,做出了非接觸式的、有區分度的響應!
“成功了……我們……我們真的做出來了?!”吳國華的聲音因激動而有些變調。
方教授沒有回答,他強壓著內心的驚濤駭浪,將“槍口”緩緩轉趙老師的手背。
他再次按下了開關。
指標應聲偏轉,指向了一個大約三十多度的位置。
看著那隨著自己體表溫度而偏轉的指標,又看了看那沒有任何接觸、甚至距離他手背還有十幾厘米的“槍口”,趙老師臉上的表情從最初的疑惑,迅速變為震驚,最終化為一種難以言喻的駭然。
他下意識地縮回了手,彷彿被那無形的“視線”灼傷。
“我們好像……”方教授的聲音乾澀,他緩緩放下那沉甸甸的裝置,彷彿它燙手一般。他環視著周圍每一張激動又難以置信的臉,一字一頓地說道:“……我們造出了一個本不該屬於這個時代的東西。”
趙老師的呼吸變得急促,他湊近那個粗糙的裝置,如同在看一件絕世瑰寶,又像是在看一個潘多拉魔盒:“這……這東西……我從未在任何文獻上見過能手持的、如此……如此直接的非接觸測溫裝置!”
“所有人都知道原理是基於紅外輻射,”方教授的眼神銳利如鷹,掃過在場每一個人,“可是這……將原理變成這樣一個可以實際操作的工具……太超前了。它可能會給我們,給國家,帶來天大的機遇。”
車間裡瞬間安靜下來,只有裝置低沉的嗡嗡聲。
所有人都瞬間明白了方教授話中的份量。
這樣一個超越時代、具有軍事和重大工業應用價值的發明,一旦洩露出去,會引來何等複雜的局面?
羨慕、覬覦、刺探、甚至更糟糕的事情,都可能發生。
“必須絕對保密!這不是商量,是紀律!是命令!”趙老師語氣凝重、斬釘截鐵,“在今天的事情得到妥善處理、向上級完整彙報並確保萬無一失之前,在場的所有人,必須把這件事爛在肚子裡!誰要是走漏半點風聲,那就是對國家和人民的犯罪!聽明白沒有?”
眾人重重點頭,眼神交流中達成了無聲的契約。
再次看向那粗糙裝置的眼神,已充滿了敬畏,如同在看一件決定命運的神器。
“我們叫它……‘紅外測溫槍’如何?”方教授看著窗外已然漆黑的夜空,緩緩說道。
這個名字,直觀而貼切。
他們不敢耽擱,連夜奮戰。
由呂辰和吳國華執筆,方教授和趙老師補充稽核,將“非接觸式紅外測溫槍”的發明動機、理論基礎、技術實現路徑、製作過程、初步測試現象以及其潛在的重大應用價值,如高溫爐窯、旋轉裝置、電氣裝置、甚至醫療領域的非接觸測溫,形成了一份詳盡的內部技術報告。
報告中著重強調了其“原理基於公開物理定律,但實現技術為自主創新,目前未見國內外有同類手持實用化裝置報道”。
第二天一早,天剛矇矇亮,方教授和趙老師帶著技術報告,以及測溫槍原型,敲開了李懷德辦公室的門。
當方教授言簡意賅地說明來意,並親自演示了用測溫槍測量他辦公桌上那杯熱茶的溫度後,李懷德臉色變得無比嚴肅。
他仔細聽完了方教授和趙老師的補充說明,特別是關於技術超前性和保密重要性的強調。
他拿起那支粗糙的“槍”,反覆端詳,手指拂過冰涼的黃銅槍管和裸露的電路,眼中閃爍著震驚、狂喜與審慎交織的複雜光芒。
“你們確定?這東西,全世界都還沒有?這是獨一份?”李懷德的聲音低沉而有力。
“以我們目前掌握的國內外技術文獻和情報來看,可以肯定。”方教授鄭重回答。
李懷德深吸一口氣,猛地站起身,在辦公室裡踱了兩步,隨即做出決斷:“好!太好了!方教授,趙老師,你們立了大功了!這‘紅外測溫槍’,是咱們實踐基地、咱們實驗室的最新、最高機密成果!”
他斬釘截鐵地命令道:“立刻執行最高保密紀律!所有參與研發人員,暫時集中在車間指定區域,未經我允許,不得與外界接觸,不得傳遞任何訊息。原型的測試資料,全部封存!”
他拿起內部電話,接通廠保衛科:“我是李懷德,立刻調派絕對可靠的人員,加強實踐基地的警戒,沒有我的條子,一隻蒼蠅也不準隨便進出!注意,是最高階別警戒!”
放下電話,李懷德對二人說道:“你們現在就回車間,安撫好大家,就當是進行一次封閉攻關。這東西干係太大,我必須立刻、親自向上級彙報!”
他小心地將技術報告塞進內衣口袋,然後用那塊棉布重新將測溫槍原型仔細包好,拎在手中。
“等我訊息!”
說完,李懷德甚至沒有叫司機,自己推著腳踏車,頂著清晨的寒風,徑直朝著市工業局的方向,疾馳而去。