Ячейка с алмазными наковальнями

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

Наиболее доступным и компактным оборудованием для экспериментов in situ (с лат. — «на месте»), заключающихся в исследовании вещества, непосредственно находящегося при заданных температуре и давлении, является ячейка с алмазными наковальнями (англ. diamond anvil cell, DAC). Конструкция такой ячейки предполагает наличие двух алмазов конической формы, передающих сжимающее усилие на рабочие площадки диаметром менее миллиметра. Благодаря исключительной твёрдости алмаза таким образом могут быть достигнуты давления до нескольких миллионов атмосфер, а прозрачность алмазов в широкой области спектра позволяет при этом изучать образец с помощью целого ряда методов. С учётом современных способов нагрева образца метод алмазных ячеек не имеет аналогов по доступному диапазону температур и давлений.





История создания

Первая ячейка с алмазными наковальнями была создана в конце 1950-х Ч. Вейром (Charles E. Weir) с коллегами в Национальном бюро стандартов США[1]. Решающую роль в создании этой ячейки сыграл тот факт, что её разработчики имели право свободного пользования алмазами из государственного хранилища конфискованной контрабанды. В противном случае стоимость экспериментов, в процессе которых была расколота бо́льшая часть использованных алмазов, оказалась бы неоправданно высока. Даже в настоящее время, несмотря на отработанность метода, исследователь не застрахован от выхода из строя алмазных наковален. Более того, в экспериментах, связанных с достижением рекордных давлений и температур, разрушение наковален на стадии разгрузки неизбежно, что обусловливает высокую себестоимость таких исследований.

До 1970-х годов, однако, ячейка с алмазными наковальнями не получила широкого распространения в экспериментах по высоким давлениям. Основной причиной этого было отсутствие метода быстрой и точной оценки давления, создаваемого в ячейке. Существующие на тот момент методы были либо неточны (расчёт давления по формуле P=F/S), либо слишком трудоёмки (использование дифракционных стандартов в то время требовало многодневных съёмок). Выход был найден в 1971 году, когда Р. Форман (Richard Forman) с коллегами предложили использовать смещение линий в спектре люминесценции рубина для оценки давления в ячейке[2]. Появление этого простого и экспрессного способа способствовало быстрому распространению и развитию метода алмазной ячейки.

Устройство

Алмазные наковальни

Основной деталью ячейки являются алмазные наковальни. Для их изготовления используются как природные, так и искусственные алмазы без видимых дефектов. При этом для спектроскопии комбинационного рассеяния (рамановской) подбираются алмазы без люминесценции, а для инфракрасной спектроскопии пригодны только безазотные алмазы (тип II  (англ.)). Поскольку алмазы II типа крайне редки в природе (не более 2 % от общего числа), для изготовления алмазных наковален широко используются алмазы искусственные. Кроме того, считается, что наковальни из искусственных алмазов, свободных от внутренних напряжений и дефектов, отличаются большей долговечностью. Кристаллографическая ориентировка алмаза наковальни также играет существенную роль: в силу совершенной спайности алмаза по октаэдру наибольшую устойчивость демонстрируют наковальни, рабочая площадка которых параллельна плоскости (100).

Огранка алмазных наковален во многом сходна с огранкой обычных ювелирных алмазов. Из всех её деталей наибольшее влияние на диапазон давлений, доступных для наковальни, оказывает диаметр рабочей площадки или калетты (англ. culet). Чем меньше эта величина, тем большие давления могут быть созданы наковальней без риска её разрушения. Так, для создания давлений до 20 ГПа используются наковальни с диаметром калетты 0,6—0,8 мм, тогда как для генерации давлений, превышающих 100 ГПа, диаметр калетты не должен превышать 0,1—0,2 мм[3].

Отдельным достижением в дизайне алмазных наковален является технология подведения электродов к рабочей площадке[4]. Для этого на поверхность алмаза методом литографии наносится тонкий слой металла заданной конфигурации. Затем происходит наращивание алмаза путём эпитаксиального роста из газовой фазы. Полученный слой толщиной в несколько десятков микрометров покрывает металлические электроды, «запечатывая» их внутри наковальни. Модифицированные таким образом наковальни используются в экспериментах по изучению таких физических свойств, как электрическое сопротивление и магнитная восприимчивость, а также для нагрева образца.

Следует отметить, что алмаз — не единственный материал, пригодный для изготовления наковален ячеек высокого давления. На сегодняшний день известен ряд альтернативных материалов, хоть и уступающих алмазу по диапазону достижимых давлений, но гораздо более дешёвых. Наиболее широкое распространение среди них получили синтетический сапфир, муассанит и фианит.

Конструкция ячейки

Помимо самих наковален, значительной нагрузке в ячейке подвергаются и их опоры (англ. seat, backing plate), подбор материала и конфигурации которых также является немаловажным моментом при изготовлении ячейки. С одной стороны, опора выполняет механическую функцию, поддерживая наковальню. Соответственно, при изготовлении опоры предпочтение должно отдаваться наиболее твёрдым материалам. Традиционно для этого используется карбид вольфрама, а в ряде случаев и просто твёрдые сорта стали. С другой стороны, именно опора наковальни ограничивает угловую апертуру ячейки. Поэтому для дифракционных экспериментов, требующих большого угла доступа к образцу, опора должна быть либо прозрачной для излучения, либо иметь специфическую конфигурацию. Впервые в качестве материала опоры, прозрачного для рентгеновского излучения, был использован бериллий. К его очевидным недостаткам относятся чрезвычайная токсичность и мягкость: во время эксперимента наковальни продавливают опору, постепенно приводя её в негодность. Этого недостатка лишены опоры из сверхтвёрдых материалов на основе лёгких элементов (бора, углерода и азота). К ним относятся элементарный бор, кубический нитрид бора (c-BN), карбид бора (B4C) и ряд других соединений, а также, собственно, алмаз. Твёрдость и прозрачность для рентгеновского излучения этих материалов позволяет успешно использовать их в качестве опор для алмазных наковален, однако высокая хрупкость ограничивает диапазон достижимых давлений. Принципиально иной путь для увеличения угловой апертуры ячейки предложил в 2004 г. Р. Бёлер (Reinhard Boehler), переместив опорную поверхность наковальни на коронку, обработанную в виде конуса[5].

Ключевой составляющей ячейки с алмазными наковальнями является механизм создания давления. В соответствии со способом подачи сжимающего усилия на наковальни ячейки делятся на три типа:

Рычажные ячейки

В рычажных ячейках наковальни сближаются с помощью рычага, приводимого в действие винтом. Недостаток такого механизма состоит в том, что рычаг совершает не поступательное, а вращательное движение. Наковальни же напротив, должны сближаться, оставаясь строго параллельными и соосными друг другу. Для соблюдения этого требования наковальни помещаются в конструкцию поршень-цилиндр (англ. piston-cylinder), которая, в свою очередь, с помощью шарнира опирается на рычаг. Шарнир и плотно пригнанные поршень с цилиндром позволяют сделать движение наковален строго поступательным. Соответствующая конструкция ячейки, впервые детально описанная в 1975 году Мао и Беллом[6], получила название конструкции Мао-Белла (англ. Mao-Bell design). Сейчас она постепенно выходит из употребления.

Винтовые ячейки

В винтовых ячейках усилие для сближения наковален создаётся при затягивании винтов. Важными требованиями при этом являются плавный ход винтов (то есть малый шаг резьбы) и синхронность их закручивания. Последнее достигается путём использования специальных передаточных механизмов, позволяющих закручивать несколько винтов одновременно. Чтобы избежать перекоса наковален из-за несинхронного закручивания винтов также может использоваться конструкция поршень-цилиндр. Соответствующие ячейки (англ. piston-cylinder DAC) более надёжны и в случае чётного количества винтов позволяют создавать давление без передаточного механизма путём простого попарного затягивания противоположных винтов. Недостатком ячеек с системой поршень-цилиндр является необходимость в большой поверхности соприкосновения цилиндра и поршня (в противном случае невозможна их точная подгонка). Отсюда вытекает значительная (по сравнению с размерами наковален) высота конструкции, неизбежно ограничивающая по крайней мере одну из угловых апертур ячейки. Этот недостаток, несущественный для ряда методов, не позволяет успешно использовать ячейки типа поршень-цилиндр в экспериментах по монокристальной дифракции, где необходима максимальная угловая апертура с обеих сторон ячейки. Последнему требованию, однако, удовлетворяют ячейки с пластинами (англ. plate DAC). В таких ячейках наковальни закреплены на одинаковых пластинах, стягиваемых винтами. Впервые подобная конструкция была предложена в 1974 году[7] и получила название конструкции Меррилла-Бассета (англ. Merrill-Basset design). Для обеспечения поступательного движения в ней использовались штыри, выходящие с поверхности одной из пластин и плотно входящие в отверстия на другой. Сравнительно недавно (в 2006 году) Р. Бёлер модифицировал эту конструкцию, дополнив её наковальнями с конической огранкой и исключив встречное движение пластин (сближение наковален происходит за счёт упругого прогибания пластин в центральной части)[8]. Полученная ячейка на сегодняшний день лучше всего соответствует потребностям монокристальной дифрактометрии.

Мембранные ячейки

Впервые использование газовой мембраны для создания сжимающего усилия в алмазной ячейке было предложено в 1988 году Р. Ле Тулье (Rene Le Toullec) с коллегами[9]. Газовая мембрана представляет собой полое металлическое кольцо (обычно из нержавеющей стали), «раздувающееся» при нагнетании в него газа (обычно гелия) под давлением до 200 атмосфер. Такая деформация мембраны может быть использована для создания давления в ячейке.

Общей деталью мембранных ячеек является корпус, жёстко фиксирующий мембрану на конструкции с наковальнями. Для обеспечения поступательного движения наковален используются стандартные приёмы: направляющие штыри или система поршень-цилиндр. Часто мембранные ячейки дополняются и винтовым механизмом. Основным преимуществом мембранных ячеек является возможность регулировки давления без непосредственного контакта с ячейкой. Это существенно упрощает эксперименты при высоких и низких температурах, а также эксперименты, требующие трудоёмкой юстировки (например, с использованием метода лазерного нагрева образца). В высокотемпературных экспериментах с внешним нагревом (то есть при нагревании ячейки целиком) газовая мембрана позволяет избежать резкого падения давления с ростом температуры, характерного для ячеек с винтовым механизмом (последнее явление возникает из-за термического расширения винтов). Кроме того, газовая мембрана позволяет изменять давление значительно плавнее, чем винтовой механизм. На сегодняшний день ячейки с алмазными наковальнями мембранного типа являются наиболее современным оборудованием для экспериментов с высоким давлением.

Гаскеты

В первых экспериментах исследуемое вещество сжималось непосредственно между алмазными наковальнями. Такой подход позволял исследовать только твердые вещества и имел очевидный недостаток: образец испытывал сильно анизотропное одноосное сжатие. Через несколько лет после создания алмазной ячейки, однако, эта проблема была успешно решена: в 1962 году Э. Ван Волкенбург (Alvin Van Valkenburg)[10] предложил использовать в качестве камеры для образца отверстие в тонкой металлической пластине — гаскете (англ. gasket), прокладываемой между алмазными наковальнями. Замкнутый рабочий объём позволяет исследовать при высоком давлении системы с жидкими и газообразными фазами, а также проводить эксперименты в гидростатических и псевдогидростатических условиях.

Подготовка гаскеты в общем случае включает две стадии: обдавливание (англ. indentation) и сверление. На стадии обдавливания гаскета толщиной 0,2-0,5 мм сжимается между наковальнями для получения отпечатка толщиной 20-120 мкм. Избыток металла при этом выдавливается наружу, формируя кольцевой валик, стабилизирующий положение гаскеты и наковален. После обдавливания в полученном отпечатке сверлится отверстие для образца. В зависимости от твёрдости металла гаскеты и желаемого диаметра отверстия сверление можно проводить как обычными микросвёрлами, так и с помощью лазерного и искрового сверления.

Выбор материала для гаскеты диктуется несколькими соображениями. Во-первых, гаскета должна быть достаточно жёсткой, чтобы обеспечивать необходимую толщину рабочего объёма при высоких давлениях. В то же время гаскета должна обладать определённой пластичностью, то есть способностью деформироваться без разрушения. Обоим этим требованиям удовлетворяют металлические гаскеты. Для экспериментов при комнатной температуре оптимальным материалом для гаскет является сталь. В высокотемпературных экспериментах, однако, сталь непригодна из-за потери упругих свойств при нагреве выше нескольких сотен градусов. Доступной альтернативой являются жаропрочные сплавы, например инконель. При температурах выше 800 °C необходимо использовать гаскеты из тугоплавких металлов (Ta, Nb, W, Mo, Re) и сплавов на их основе. Следует, однако, помнить, что при высоких температурах алмаз перестает быть инертным материалом и может взаимодействовать с металлической гаскетой. При этом происходит образование карбидов металлов и гаскета «приваривается» к наковальням (англ. gasket welding). Единственным тугоплавким металлом, не образующим карбидов, является рений, справедливо считающийся лучшим материалом для изготовления гаскет.

При исследовании вещества в алмазной ячейке методами, использующими рентгеновское излучение, возникает проблема его взаимодействия с материалом гаскеты. Это взаимодействие выражается в поглощении излучения или генерации сильного паразитного сигнала, затрудняющих получение и обработку экспериментальных данных. Решением проблемы является прозрачный для рентгеновского излучения материал, пригодный для изготовления гаскет. Долгое время единственным таким материалом являлся бериллий. Гаскеты из мягкого бериллия, однако, непригодны при давлениях выше нескольких ГПа и тем более в высокотемпературных экспериментах. Хотя специальная обработка металла позволяет придать бериллиевым гаскетам достаточную жёсткость для работы при давлениях в первые десятки ГПа, токсичность бериллия всё же сильно ограничивает его использование в лабораториях. Потребность в прозрачных для рентгеновского излучения гаскетах, стабильных в мегабарном диапазоне, привела к созданию неметаллических гаскет. Они изготавливаются путём прессования порошкообразной основы, смешанной с пластификатором типа эпоксидной смолы. В качестве основы используются сверхтвёрдые материалы на основе лёгких элементов, такие как аморфный бор, кубический нитрид бора (c-BN) и алмаз. Полученные гаскеты обдавливаются и сверлятся обычным способом. Характерной особенностью прессованных гаскет из сверхтвёрдых материалов является повышенная жёсткость, позволяющая избегать чрезмерного уменьшения толщины рабочего объёма при давлениях выше 50 ГПа.

Сжимающая среда

С точки зрения механики конструкция алмазной ячейки предназначена для создания одноосного сжатия. Такое сжатие не является гидростатическим, то есть при воздействии его на образец в последнем возникают сдвиговые напряжения (англ. shear stresses). В кристаллических фазах сдвиговые напряжения приводят к появлению локальных деформаций решётки (англ. strains), проявляющихся в уширении дифракционных и спектральных пиков. Для устранения описанных эффектов необходимо преобразовать одноосное сжатие во всестороннее, то есть гидростатическое. На практике это достигается заполнением рабочей камеры с образцом жидкой сжимающей средой (англ. pressure-transmitting medium). Такой подход, однако, имеет существенное ограничение: при достаточно высоком давлении любая жидкость кристаллизуется. В частности, для экспериментов при комнатной температуре не известно ни одного вещества, способного сохранять жидкое состояние при давлениях больших 15 ГПа.

В случаях, когда сжатие в гидростатических условиях по каким-либо причинам невозможно, вместо него может быть реализовано псевдогидростатическое сжатие (англ. quasihydrostatic compression). Оно подразумевает использование сжимающих сред с низкой прочностью на сдвиг, то есть таких, в которых релаксация сдвиговых напряжений происходит в течение времени, достаточно короткого по сравнению с длительностью эксперимента. Релаксацию сдвиговых напряжений также можно ускорить путём нагрева. Многие сжимающие среды могут обеспечивать псевдогидростатические условия при давлениях существенно больших давления кристаллизации:

Характеристики распространённых сжимающих жидкостей при комнатной температуре[11] (для смесей приведены объёмные доли)
Давление кристаллизации, ГПа Предел псевдогидростатичности, ГПа
Силиконовое масло < 2
Вода 0,9 2,5
Изопропиловый спирт 4,3
Глицерин + вода (3 : 2) 5,3
Пентан + изопентан (1 : 1) 7,4
Метанол 8,6
Метанол + этанол (4 : 1) 10,4
Метанол + этанол + вода (16 : 3 : 1) 14,5
Водород 5,7 177
Азот 2,4 13,0
Гелий 11,8 60—70
Неон 4,7 16
Аргон 1,2 9
Ксенон 55

Используемые сжимающие среды в соответствии с их состоянием при стандартных условиях можно разделить на три группы:

Жидкости

Сюда относятся все жидкости, с которыми можно работать при комнатной температуре без использования специального оборудования. В их число входят: вода, органические, фторорганические и кремнийорганические жидкости, а также их смеси. Достоинством их является простота загрузки в ячейку, а недостатком — небольшие давления потери (псевдо)гидростатичности.

Сжиженные газы

К этой группе относятся водород, азот и благородные газы. Поскольку перед загрузкой в ячейку эти газы должны быть сжижены, работа с ними требует специального охлаждающего или сжимающего оборудования. Преимуществом таких сред является широкий диапазон давлений, при которых сохраняются псевдогидростатические условия. Из недостатков сжиженных газов в качестве сжимающей среды следует упомянуть способность гелия и водорода диффундировать в образец и алмазные наковальни, а также сильное поглощение рентгеновского излучения тяжёлыми криптоном и ксеноном.

Твёрдые среды

Хотя твёрдые среды заведомо непригодны для создания гидростатических условий, ряд соединений с низкой прочностью на сдвиг может быть использован в качестве псевдогидростатической сжимающей среды. Чаще всего для этого применяются ионные галогениды (NaCl, KCl, KBr, AgCl), в которых сдвиговые напряжения практически полностью релаксируют при температурах выше 500 °С. Поскольку недостатком этих соединений является химическая активность по отношению к ряду веществ, в качестве альтернативы могут быть использованы более инертные оксиды магния и алюминия. Механические свойства MgO и Al2O3, однако, приводят к созданию сильно негидростатических условий, для релаксации которых необходим нагрев до температур порядка 1000 °С. Важным преимуществом твёрдых сжимающих сред является возможность их использования в качестве дифракционного стандарта для оценки давления в ячейке.

Помимо желаемого диапазона (псевдо)гидростатичности при выборе сжимающей среды важно учитывать и возможность её взаимодействия с исследуемым веществом, гаскетой и наковальнями. Это взаимодействие может выражаться в виде химических реакций, а также в виде более специфического явления — проникновения молекул сжимающей среды в контактирующие с ней твёрдые фазы под действием высокого давления. В качестве известных примеров можно привести сверхгидратацию цеолитов при сжатии в водосодержащей среде[12], внедрение гелия в структуру форстерита[13] и т. п. Наибольшую опасность описанное явление представляет для алмазных наковален, проницаемых для гелия и водорода. Считается, что гелий проникает в алмазы через дефекты полировки рабочей площадки[14]. В результате при давлениях 15-30 ГПа (то есть после кристаллизации гелия) возникает вероятность раскалывания алмазных наковален. Эту вероятность можно уменьшить повышением качества полировки калетт, либо охлаждением наковален до температур жидкого азота. Жидкий водород охотно проникает в алмаз при повышенных температурах, сильно увеличивая риск раскалывания наковальни вне зависимости от качества полировки её поверхности.

Нагрев образца

Первоначально созданная для работы при комнатной температуре, ячейка с алмазными наковальнями была быстро модернизирована для низко- и высокотемпературных экспериментов. На сегодняшний день метод алмазной ячейки не имеет аналогов по доступному диапазону температур и давлений: одним из последних рекордов было создание японскими учёными давления в 377 ГПа при температуре 5700 K для моделирования условий, соответствующих земному ядру[15]. Нагрев образца в ячейке с алмазными наковальнями, может осуществляться двумя основными путями:

Внешний нагрев

В качестве источника тепла для внешнего нагрева (англ. external heating) используется резистивный нагреватель, расположенный вне камеры для образца. Он может нагревать как ячейку целиком, так и только её внутреннюю часть в непосредственной близости от наковален. Во втором случае используются более компактные кольцевые нагреватели и нагрев в целом более эффективен. Главным недостатком внешнего нагрева является то, что помимо образца сильно нагреваются детали ячейки: наковальни, их опоры, корпус и т. п., из-за чего в конструкции ячейки приходится использовать специфические жаропрочные материалы. В случае винтовых ячеек нагрев корпуса ведёт и к неконтролируемому сбросу давления за счёт термического расширения стягивающих винтов. Кроме того, во избежание окисления алмазных наковален и металлических деталей нагретая ячейка должна находиться под вакуумом либо в восстановительной атмосфере. Для создания последней обычно используется обдув аргон-водородной смесью (1-5 об. % H2). Температурный диапазон стабильной работы ячеек с внешним нагревом ограничен графитизацией алмаза, происходящей при температурах близких к 1000 °C.

Внутренний нагрев

Источник тепла для внутреннего нагрева (англ. internal heating) располагается непосредственно внутри рабочего объёма с образцом. С одной стороны, это повышает эффективность нагрева, так как гораздо меньше тепла расходуется на нагрев самой ячейки. С другой стороны, наличие микроскопического источника тепла в непосредственной близости от алмазных наковален, обладающих очень высокой теплопроводностью, неизбежно порождает термические градиенты, в отдельных случаях достигающие нескольких сот градусов на микрометр. В качестве источника тепла для внутреннего нагрева может использоваться либо резистивный микронагреватель, либо прецизионно сфокусированный луч инфракрасного лазера.

Резистивный микронагреватель представляет собой тонкую металлическую проволоку, пропущенную через рабочий объём и подключенную к источнику тока. Важной составляющей такой конструкции является изоляция нагревателя от металлической гаскеты. Для этого применяются различные прокладки, многослойные и неметаллические гаскеты, а также наковальни с внутренними электродами. Основным недостатком описанной схемы является необходимость присутствия в рабочей камере посторонней фазы (нагревателя). При этом не исключена возможность реакции нагревателя с образцом, а также генерация паразитного сигнала. Оптимальным вариантом в данном случае является эксперимент, в котором нагреватель одновременно является и образцом. Максимальные температуры, полученные с помощью резистивного внутреннего нагрева, составляют 2000-3500 K[16].

Наиболее мощным инструментом внутреннего нагрева на сегодняшний день является инфракрасные лазеры (Nd:YAG, гелий-неоновый, углекислотный и др.). Прозрачность алмаза для инфракрасного излучения позволяет сфокусировать лазерный пучок на образце в виде пятна диаметром в несколько десятков микрометров. Важным условием для лазерного нагрева является способность образца поглощать инфракрасное излучение. В случае если это требование не выполняется, в рабочий объём приходится помещать специальные поглотители (Pt, TiC, B). Существенной технической трудностью при лазерном нагреве является термоизоляция образца от наковален, необходимая для предотвращения потери тепла и графитизации последних. Для этого между образцом и наковальнями помещается слой теплоизолятора (NaCl, KBr, CsCl, Al2O3, MgO, BN), в ряде случаев также выступающего в роли сжимающей среды. Максимальные температуры, созданные с помощью лазерного нагрева, превышают 6000 K.

Следует отметить, что оценка температуры в ячейке с внутренним нагревом представляет собой нетривиальную задачу из-за крайней сложности расположения термопары непосредственно в точке нагрева. Решением является спектральный метод, позволяющий по спектру теплового излучения образца вычислять температуру последнего. Ограничением метода является невысокая точность (±100 °C), обусловленная использованием идеализированных зависимостей теплового спектра от температуры.

Оценка давления

Как упоминалось выше, широкое распространение метод ячейки с алмазными наковальнями получил только после появления способов быстрой и точной оценки давления в образце. Существующие на сегодняшний день способы можно разделить на следующие группы:

Люминесцентные стандарты

Стандарты этой группы представляет собой соединения, спектры люминесценции которых имеют известную зависимость от давления. Возбуждается люминесценция лазерным излучением в диапазоне 400—500 нм. К числу известных люминесцентных стандартов относятся рубин (Cr3+:Al2O3), александрит (BeAl2O4), а также ряд допированных редкоземельными элементами соединений. Впервые в качестве люминесцентного стандарта был использован рубин[2], широко применяемый и сегодня. Недостатком рубина является сильное уширение спектральных линий и падение их интенсивности с ростом температуры, ограничивающие использование этого стандарта в высокотемпературных экспериментах[17]. Лучшее поведение при высоких температурах демонстрирует Sm2+:SrB4O7, дающий спектр с сильной одиночной линией, фиксируемой до 900 K.

Рамановские стандарты

Рамановские стандарты представляют собой фазы, линии в спектре комбинационного рассеяния которых закономерно смещаются с ростом давления. В качестве примеров рамановских стандартов можно привести кубический нитрид бора и алмаз с изотопным составом 13C (последнее необходимо, чтобы исключить перекрытие с сигналом от алмазных наковален). Одним из преимуществ этих соединений является устойчивость и инертность в широком диапазоне температур и давлений.

Дифракционные стандарты

В качестве дифракционных стандартов используются кристаллические фазы с хорошо известным уравнением состояния (англ. equation of state, EoS). По дифракции рентгеновского излучения от стандарта несложно вычислить параметры его элементарной ячейки, по которым, в свою очередь, однозначно определяется давление. Помимо устойчивости и инертности при высоких давлениях и температурах дифракционный стандарт должен демонстрировать простую дифракцонную картину, не препятствующую анализу дифракции непосредственно от образца. Последнему требованию лучше всего удовлетворяют фазы кубической сингонии. Среди дифракционных стандартов выделяются ионные галогениды (NaCl, CaF2, CsCl), ковалентные оксиды (SiO2, Al2O3, MgO), а также металлы (Al, Cu, Au, Pd, Pt). Поскольку перечисленные фазы характеризуются достаточно плотной структурой, заметное сжатие наблюдается в них при давлениях в несколько ГПа и выше. Некоторые из дифракционных стандартов могут использоваться в качестве сжимающей среды (см. выше), и наоборот, кристаллизующиеся при высоких давлениях благородные газы могут использоваться в качестве дифракционных стандартов. На сегодняшний день именно дифракционные стандарты считаются наиболее надёжным методом оценки давления в аппаратах высокого давления в самом широком диапазоне температур и давлений. В частности, калибровка оптических (люминесцентных и рамановских) стандартов проводится на базе шкал стандартов дифракционных.

Фазовые переходы

Фазовые переходы также могут быть использованы в качестве индикатора давления. Хотя такие индикаторы позволяют судить только о нахождении образца в поле стабильности той или иной модификации стандарта, они широко используются при калибровке аппаратуры высокого давления. Фиксируются фазовые переходы с помощью дифракции, оптических и электрических методов и т. п. Спектр соединений, используемых в качестве стандартов с фазовыми переходами весьма обширен, и выбор их сильно зависит от запланированного в эксперименте диапазона температур и давлений. При работе с алмазными ячейками такие стандарты используются редко.

Применение

Напишите отзыв о статье "Ячейка с алмазными наковальнями"

Примечания

  1. [nvlpubs.nist.gov/nistpubs/sp958-lide/100-103.pdf The Diamond Anvil Pressure Cell] (англ.)
  2. 1 2 R.A. Forman, G.J. Piermarini, J.D. Barnett & S. Block, Pressure Measurement Made by the Utilization of Ruby Sharp-Line Luminescence, Science 1972, 176, 284—285 (англ.)
  3. [www.almax-industries.com/Plate_Dac.html Almax Industries] (англ.)
  4. [www.llnl.gov/str/December04/Weir.html Putting the Squeeze on Materials] (англ.)
  5. [web.archive.org/web/20120424221652/www.almax-industries.com/images/pdf/ArtikelHPR.pdf New Anvil Designs in Diamond-Cells] (англ.)
  6. H.K. Mao & P.M. Bell, Design of a Diamond-Window, High-Pressure Cell for Hydrostatic Pressures in the Range 1 bar to 0.5 Mbar, Carnegie Institute of Washington Year Book 1975, 74, 402—405 (англ.)
  7. L. Merrill & W.A. Basset, Miniature Diamond Anvil Pressure Cell for Single Crystal X-ray Diffraction Studies, Review of Scientific Instruments 1974, 45, 290—294 (англ.)
  8. [web.archive.org/web/20120424221739/www.almax-industries.com/images/pdf/Jozef_Zaug.pdf New Diamond Cell for Single-Crystal X-ray Diffraction] (англ.)
  9. R. Letoullec, J.P. Pinceaux & P. Loubeyre, The Membrane Diamond Anvil Cell: A New Device for Generating Continuous Pressure and Temperature Variations, High Pressure Research 1988, 1, 77-90 (англ.)
  10. A. Van Valkenburg, Visual Observations of High Pressure Transitions, Review of Scientific Instruments 1962, 33, 1462 (англ.)
  11. R. Miletich, D.R. Allan & W.F. Kuhs, High-Pressure Single-Crystal Techniques, Reviews in Mineralogy & Geochemistry 2000, 41, 445–519 (англ.)
  12. О. В. Холдеев, И. А. Белицкий, Б. А. Фурсенко и С. В. Горяйнов, Структурные фазовые превращения в натролите при высоких давлениях, Доклады АН СССР 1987, 297, 946—950
  13. R.T. Downs, C.-S. Zha, T.S. Duffy & L.W. Finger, The Equation of State of Forsterite to 17.2 GPa and Effects of Pressure Media, American Mineralogist 1996, 81, 51-55 (англ.)
  14. K. Takemura, Hydrostatic Experiments up to Ultrahigh Pressures, Journal of the Physical Society of Japan 2007, 76A, 202—205 (англ.)
  15. S. Tateno, K. Hirose, Y. Ohishi & Y. Tatsumi, The Structure of Iron in Earth’s Inner Core, Science 2010, 330, 359—361 (англ.)
  16. M.I. Eremets, High Pressure Experimental Methods, Oxford University Press 1996 (англ.)
  17. F. Datchi, A. Dewaele, P. Loubeyre, R. Letoullec, Y. Le Godec & B. Canny, Optical Pressure Sensors for High-Pressure — High-Temperature Studies in a Diamond Anvil Cell, High Pressure Research 2007, 27, 447—463 (англ.)
  18. [prl.aps.org/ Phys.Rev.Lett. 85 1262 (2000)]
  19. [elementy.ru/lib/431467 Монстры сверхплотного мира]
  20. [elementy.ru/news/430773 Элементы — новости науки: Металлический водород — сверхпроводник с наибольшей критической температурой?]


Отрывок, характеризующий Ячейка с алмазными наковальнями

Жизнь старого князя Болконского, князя Андрея и княжны Марьи во многом изменилась с 1805 года.
В 1806 году старый князь был определен одним из восьми главнокомандующих по ополчению, назначенных тогда по всей России. Старый князь, несмотря на свою старческую слабость, особенно сделавшуюся заметной в тот период времени, когда он считал своего сына убитым, не счел себя вправе отказаться от должности, в которую был определен самим государем, и эта вновь открывшаяся ему деятельность возбудила и укрепила его. Он постоянно бывал в разъездах по трем вверенным ему губерниям; был до педантизма исполнителен в своих обязанностях, строг до жестокости с своими подчиненными, и сам доходил до малейших подробностей дела. Княжна Марья перестала уже брать у своего отца математические уроки, и только по утрам, сопутствуемая кормилицей, с маленьким князем Николаем (как звал его дед) входила в кабинет отца, когда он был дома. Грудной князь Николай жил с кормилицей и няней Савишной на половине покойной княгини, и княжна Марья большую часть дня проводила в детской, заменяя, как умела, мать маленькому племяннику. M lle Bourienne тоже, как казалось, страстно любила мальчика, и княжна Марья, часто лишая себя, уступала своей подруге наслаждение нянчить маленького ангела (как называла она племянника) и играть с ним.
У алтаря лысогорской церкви была часовня над могилой маленькой княгини, и в часовне был поставлен привезенный из Италии мраморный памятник, изображавший ангела, расправившего крылья и готовящегося подняться на небо. У ангела была немного приподнята верхняя губа, как будто он сбирался улыбнуться, и однажды князь Андрей и княжна Марья, выходя из часовни, признались друг другу, что странно, лицо этого ангела напоминало им лицо покойницы. Но что было еще страннее и чего князь Андрей не сказал сестре, было то, что в выражении, которое дал случайно художник лицу ангела, князь Андрей читал те же слова кроткой укоризны, которые он прочел тогда на лице своей мертвой жены: «Ах, зачем вы это со мной сделали?…»
Вскоре после возвращения князя Андрея, старый князь отделил сына и дал ему Богучарово, большое имение, находившееся в 40 верстах от Лысых Гор. Частью по причине тяжелых воспоминаний, связанных с Лысыми Горами, частью потому, что не всегда князь Андрей чувствовал себя в силах переносить характер отца, частью и потому, что ему нужно было уединение, князь Андрей воспользовался Богучаровым, строился там и проводил в нем большую часть времени.
Князь Андрей, после Аустерлицкой кампании, твердо pешил никогда не служить более в военной службе; и когда началась война, и все должны были служить, он, чтобы отделаться от действительной службы, принял должность под начальством отца по сбору ополчения. Старый князь с сыном как бы переменились ролями после кампании 1805 года. Старый князь, возбужденный деятельностью, ожидал всего хорошего от настоящей кампании; князь Андрей, напротив, не участвуя в войне и в тайне души сожалея о том, видел одно дурное.
26 февраля 1807 года, старый князь уехал по округу. Князь Андрей, как и большею частью во время отлучек отца, оставался в Лысых Горах. Маленький Николушка был нездоров уже 4 й день. Кучера, возившие старого князя, вернулись из города и привезли бумаги и письма князю Андрею.
Камердинер с письмами, не застав молодого князя в его кабинете, прошел на половину княжны Марьи; но и там его не было. Камердинеру сказали, что князь пошел в детскую.
– Пожалуйте, ваше сиятельство, Петруша с бумагами пришел, – сказала одна из девушек помощниц няни, обращаясь к князю Андрею, который сидел на маленьком детском стуле и дрожащими руками, хмурясь, капал из стклянки лекарство в рюмку, налитую до половины водой.
– Что такое? – сказал он сердито, и неосторожно дрогнув рукой, перелил из стклянки в рюмку лишнее количество капель. Он выплеснул лекарство из рюмки на пол и опять спросил воды. Девушка подала ему.
В комнате стояла детская кроватка, два сундука, два кресла, стол и детские столик и стульчик, тот, на котором сидел князь Андрей. Окна были завешаны, и на столе горела одна свеча, заставленная переплетенной нотной книгой, так, чтобы свет не падал на кроватку.
– Мой друг, – обращаясь к брату, сказала княжна Марья от кроватки, у которой она стояла, – лучше подождать… после…
– Ах, сделай милость, ты всё говоришь глупости, ты и так всё дожидалась – вот и дождалась, – сказал князь Андрей озлобленным шопотом, видимо желая уколоть сестру.
– Мой друг, право лучше не будить, он заснул, – умоляющим голосом сказала княжна.
Князь Андрей встал и, на цыпочках, с рюмкой подошел к кроватке.
– Или точно не будить? – сказал он нерешительно.
– Как хочешь – право… я думаю… а как хочешь, – сказала княжна Марья, видимо робея и стыдясь того, что ее мнение восторжествовало. Она указала брату на девушку, шопотом вызывавшую его.
Была вторая ночь, что они оба не спали, ухаживая за горевшим в жару мальчиком. Все сутки эти, не доверяя своему домашнему доктору и ожидая того, за которым было послано в город, они предпринимали то то, то другое средство. Измученные бессоницей и встревоженные, они сваливали друг на друга свое горе, упрекали друг друга и ссорились.
– Петруша с бумагами от папеньки, – прошептала девушка. – Князь Андрей вышел.
– Ну что там! – проговорил он сердито, и выслушав словесные приказания от отца и взяв подаваемые конверты и письмо отца, вернулся в детскую.
– Ну что? – спросил князь Андрей.
– Всё то же, подожди ради Бога. Карл Иваныч всегда говорит, что сон всего дороже, – прошептала со вздохом княжна Марья. – Князь Андрей подошел к ребенку и пощупал его. Он горел.
– Убирайтесь вы с вашим Карлом Иванычем! – Он взял рюмку с накапанными в нее каплями и опять подошел.
– Andre, не надо! – сказала княжна Марья.
Но он злобно и вместе страдальчески нахмурился на нее и с рюмкой нагнулся к ребенку. – Ну, я хочу этого, сказал он. – Ну я прошу тебя, дай ему.
Княжна Марья пожала плечами, но покорно взяла рюмку и подозвав няньку, стала давать лекарство. Ребенок закричал и захрипел. Князь Андрей, сморщившись, взяв себя за голову, вышел из комнаты и сел в соседней, на диване.
Письма всё были в его руке. Он машинально открыл их и стал читать. Старый князь, на синей бумаге, своим крупным, продолговатым почерком, употребляя кое где титлы, писал следующее:
«Весьма радостное в сей момент известие получил через курьера, если не вранье. Бенигсен под Эйлау над Буонапартием якобы полную викторию одержал. В Петербурге все ликуют, e наград послано в армию несть конца. Хотя немец, – поздравляю. Корчевский начальник, некий Хандриков, не постигну, что делает: до сих пор не доставлены добавочные люди и провиант. Сейчас скачи туда и скажи, что я с него голову сниму, чтобы через неделю всё было. О Прейсиш Эйлауском сражении получил еще письмо от Петиньки, он участвовал, – всё правда. Когда не мешают кому мешаться не следует, то и немец побил Буонапартия. Сказывают, бежит весьма расстроен. Смотри ж немедля скачи в Корчеву и исполни!»
Князь Андрей вздохнул и распечатал другой конверт. Это было на двух листочках мелко исписанное письмо от Билибина. Он сложил его не читая и опять прочел письмо отца, кончавшееся словами: «скачи в Корчеву и исполни!» «Нет, уж извините, теперь не поеду, пока ребенок не оправится», подумал он и, подошедши к двери, заглянул в детскую. Княжна Марья всё стояла у кроватки и тихо качала ребенка.
«Да, что бишь еще неприятное он пишет? вспоминал князь Андрей содержание отцовского письма. Да. Победу одержали наши над Бонапартом именно тогда, когда я не служу… Да, да, всё подшучивает надо мной… ну, да на здоровье…» и он стал читать французское письмо Билибина. Он читал не понимая половины, читал только для того, чтобы хоть на минуту перестать думать о том, о чем он слишком долго исключительно и мучительно думал.


Билибин находился теперь в качестве дипломатического чиновника при главной квартире армии и хоть и на французском языке, с французскими шуточками и оборотами речи, но с исключительно русским бесстрашием перед самоосуждением и самоосмеянием описывал всю кампанию. Билибин писал, что его дипломатическая discretion [скромность] мучила его, и что он был счастлив, имея в князе Андрее верного корреспондента, которому он мог изливать всю желчь, накопившуюся в нем при виде того, что творится в армии. Письмо это было старое, еще до Прейсиш Эйлауского сражения.
«Depuis nos grands succes d'Austerlitz vous savez, mon cher Prince, писал Билибин, que je ne quitte plus les quartiers generaux. Decidement j'ai pris le gout de la guerre, et bien m'en a pris. Ce que j'ai vu ces trois mois, est incroyable.
«Je commence ab ovo. L'ennemi du genre humain , comme vous savez, s'attaque aux Prussiens. Les Prussiens sont nos fideles allies, qui ne nous ont trompes que trois fois depuis trois ans. Nous prenons fait et cause pour eux. Mais il se trouve que l'ennemi du genre humain ne fait nulle attention a nos beaux discours, et avec sa maniere impolie et sauvage se jette sur les Prussiens sans leur donner le temps de finir la parade commencee, en deux tours de main les rosse a plate couture et va s'installer au palais de Potsdam.
«J'ai le plus vif desir, ecrit le Roi de Prusse a Bonaparte, que V. M. soit accueillie еt traitee dans mon palais d'une maniere, qui lui soit agreable et c'est avec еmpres sement, que j'ai pris a cet effet toutes les mesures que les circonstances me permettaient. Puisse je avoir reussi! Les generaux Prussiens se piquent de politesse envers les Francais et mettent bas les armes aux premieres sommations.
«Le chef de la garienison de Glogau avec dix mille hommes, demande au Roi de Prusse, ce qu'il doit faire s'il est somme de se rendre?… Tout cela est positif.
«Bref, esperant en imposer seulement par notre attitude militaire, il se trouve que nous voila en guerre pour tout de bon, et ce qui plus est, en guerre sur nos frontieres avec et pour le Roi de Prusse . Tout est au grand complet, il ne nous manque qu'une petite chose, c'est le general en chef. Comme il s'est trouve que les succes d'Austerlitz aurant pu etre plus decisifs si le general en chef eut ete moins jeune, on fait la revue des octogenaires et entre Prosorofsky et Kamensky, on donne la preference au derienier. Le general nous arrive en kibik a la maniere Souvoroff, et est accueilli avec des acclamations de joie et de triomphe.
«Le 4 arrive le premier courrier de Petersbourg. On apporte les malles dans le cabinet du Marieechal, qui aime a faire tout par lui meme. On m'appelle pour aider a faire le triage des lettres et prendre celles qui nous sont destinees. Le Marieechal nous regarde faire et attend les paquets qui lui sont adresses. Nous cherchons – il n'y en a point. Le Marieechal devient impatient, se met lui meme a la besogne et trouve des lettres de l'Empereur pour le comte T., pour le prince V. et autres. Alors le voila qui se met dans une de ses coleres bleues. Il jette feu et flamme contre tout le monde, s'empare des lettres, les decachete et lit celles de l'Empereur adressees a d'autres. А, так со мною поступают! Мне доверия нет! А, за мной следить велено, хорошо же; подите вон! Et il ecrit le fameux ordre du jour au general Benigsen
«Я ранен, верхом ездить не могу, следственно и командовать армией. Вы кор д'арме ваш привели разбитый в Пултуск: тут оно открыто, и без дров, и без фуража, потому пособить надо, и я так как вчера сами отнеслись к графу Буксгевдену, думать должно о ретираде к нашей границе, что и выполнить сегодня.
«От всех моих поездок, ecrit il a l'Empereur, получил ссадину от седла, которая сверх прежних перевозок моих совсем мне мешает ездить верхом и командовать такой обширной армией, а потому я командованье оной сложил на старшего по мне генерала, графа Буксгевдена, отослав к нему всё дежурство и всё принадлежащее к оному, советовав им, если хлеба не будет, ретироваться ближе во внутренность Пруссии, потому что оставалось хлеба только на один день, а у иных полков ничего, как о том дивизионные командиры Остерман и Седморецкий объявили, а у мужиков всё съедено; я и сам, пока вылечусь, остаюсь в гошпитале в Остроленке. О числе которого ведомость всеподданнейше подношу, донеся, что если армия простоит в нынешнем биваке еще пятнадцать дней, то весной ни одного здорового не останется.
«Увольте старика в деревню, который и так обесславлен остается, что не смог выполнить великого и славного жребия, к которому был избран. Всемилостивейшего дозволения вашего о том ожидать буду здесь при гошпитале, дабы не играть роль писарскую , а не командирскую при войске. Отлучение меня от армии ни малейшего разглашения не произведет, что ослепший отъехал от армии. Таковых, как я – в России тысячи».
«Le Marieechal se fache contre l'Empereur et nous punit tous; n'est ce pas que с'est logique!
«Voila le premier acte. Aux suivants l'interet et le ridicule montent comme de raison. Apres le depart du Marieechal il se trouve que nous sommes en vue de l'ennemi, et qu'il faut livrer bataille. Boukshevden est general en chef par droit d'anciennete, mais le general Benigsen n'est pas de cet avis; d'autant plus qu'il est lui, avec son corps en vue de l'ennemi, et qu'il veut profiter de l'occasion d'une bataille „aus eigener Hand“ comme disent les Allemands. Il la donne. C'est la bataille de Poultousk qui est sensee etre une grande victoire, mais qui a mon avis ne l'est pas du tout. Nous autres pekins avons, comme vous savez, une tres vilaine habitude de decider du gain ou de la perte d'une bataille. Celui qui s'est retire apres la bataille, l'a perdu, voila ce que nous disons, et a ce titre nous avons perdu la bataille de Poultousk. Bref, nous nous retirons apres la bataille, mais nous envoyons un courrier a Petersbourg, qui porte les nouvelles d'une victoire, et le general ne cede pas le commandement en chef a Boukshevden, esperant recevoir de Petersbourg en reconnaissance de sa victoire le titre de general en chef. Pendant cet interregne, nous commencons un plan de man?uvres excessivement interessant et original. Notre but ne consiste pas, comme il devrait l'etre, a eviter ou a attaquer l'ennemi; mais uniquement a eviter le general Boukshevden, qui par droit d'ancnnete serait notre chef. Nous poursuivons ce but avec tant d'energie, que meme en passant une riviere qui n'est рas gueable, nous brulons les ponts pour nous separer de notre ennemi, qui pour le moment, n'est pas Bonaparte, mais Boukshevden. Le general Boukshevden a manque etre attaque et pris par des forces ennemies superieures a cause d'une de nos belles man?uvres qui nous sauvait de lui. Boukshevden nous poursuit – nous filons. A peine passe t il de notre cote de la riviere, que nous repassons de l'autre. A la fin notre ennemi Boukshevden nous attrappe et s'attaque a nous. Les deux generaux se fachent. Il y a meme une provocation en duel de la part de Boukshevden et une attaque d'epilepsie de la part de Benigsen. Mais au moment critique le courrier, qui porte la nouvelle de notre victoire de Poultousk, nous apporte de Petersbourg notre nomination de general en chef, et le premier ennemi Boukshevden est enfonce: nous pouvons penser au second, a Bonaparte. Mais ne voila t il pas qu'a ce moment se leve devant nous un troisieme ennemi, c'est le православное qui demande a grands cris du pain, de la viande, des souchary, du foin, – que sais je! Les magasins sont vides, les сhemins impraticables. Le православное se met a la Marieaude, et d'une maniere dont la derieniere campagne ne peut vous donner la moindre idee. La moitie des regiments forme des troupes libres, qui parcourent la contree en mettant tout a feu et a sang. Les habitants sont ruines de fond en comble, les hopitaux regorgent de malades, et la disette est partout. Deux fois le quartier general a ete attaque par des troupes de Marieaudeurs et le general en chef a ete oblige lui meme de demander un bataillon pour les chasser. Dans une de ces attaques on m'a еmporte ma malle vide et ma robe de chambre. L'Empereur veut donner le droit a tous les chefs de divisions de fusiller les Marieaudeurs, mais je crains fort que cela n'oblige une moitie de l'armee de fusiller l'autre.
[Со времени наших блестящих успехов в Аустерлице, вы знаете, мой милый князь, что я не покидаю более главных квартир. Решительно я вошел во вкус войны, и тем очень доволен; то, что я видел эти три месяца – невероятно.
«Я начинаю аb ovo. Враг рода человеческого , вам известный, аттакует пруссаков. Пруссаки – наши верные союзники, которые нас обманули только три раза в три года. Мы заступаемся за них. Но оказывается, что враг рода человеческого не обращает никакого внимания на наши прелестные речи, и с своей неучтивой и дикой манерой бросается на пруссаков, не давая им времени кончить их начатый парад, вдребезги разбивает их и поселяется в потсдамском дворце.
«Я очень желаю, пишет прусской король Бонапарту, чтобы ваше величество были приняты в моем дворце самым приятнейшим для вас образом, и я с особенной заботливостью сделал для того все нужные распоряжения на сколько позволили обстоятельства. Весьма желаю, чтоб я достигнул цели». Прусские генералы щеголяют учтивостью перед французами и сдаются по первому требованию. Начальник гарнизона Глогау, с десятью тысячами, спрашивает у прусского короля, что ему делать, если ему придется сдаваться. Всё это положительно верно. Словом, мы думали внушить им страх только положением наших военных сил, но кончается тем, что мы вовлечены в войну, на нашей же границе и, главное, за прусского короля и заодно с ним. Всего у нас в избытке, недостает только маленькой штучки, а именно – главнокомандующего. Так как оказалось, что успехи Аустерлица могли бы быть положительнее, если б главнокомандующий был бы не так молод, то делается обзор осьмидесятилетних генералов, и между Прозоровским и Каменским выбирают последнего. Генерал приезжает к нам в кибитке по Суворовски, и его принимают с радостными и торжественными восклицаниями.
4 го приезжает первый курьер из Петербурга. Приносят чемоданы в кабинет фельдмаршала, который любит всё делать сам. Меня зовут, чтобы помочь разобрать письма и взять те, которые назначены нам. Фельдмаршал, предоставляя нам это занятие, ждет конвертов, адресованных ему. Мы ищем – но их не оказывается. Фельдмаршал начинает волноваться, сам принимается за работу и находит письма от государя к графу Т., князю В. и другим. Он приходит в сильнейший гнев, выходит из себя, берет письма, распечатывает их и читает письма Императора, адресованные другим… Затем пишет знаменитый суточный приказ генералу Бенигсену.
Фельдмаршал сердится на государя, и наказывает всех нас: неправда ли это логично!
Вот первое действие. При следующих интерес и забавность возрастают, само собой разумеется. После отъезда фельдмаршала оказывается, что мы в виду неприятеля, и необходимо дать сражение. Буксгевден, главнокомандующий по старшинству, но генерал Бенигсен совсем не того же мнения, тем более, что он с своим корпусом находится в виду неприятеля, и хочет воспользоваться случаем дать сражение самостоятельно. Он его и дает.
Это пултуская битва, которая считается великой победой, но которая совсем не такова, по моему мнению. Мы штатские имеем, как вы знаете, очень дурную привычку решать вопрос о выигрыше или проигрыше сражения. Тот, кто отступил после сражения, тот проиграл его, вот что мы говорим, и судя по этому мы проиграли пултуское сражение. Одним словом, мы отступаем после битвы, но посылаем курьера в Петербург с известием о победе, и генерал Бенигсен не уступает начальствования над армией генералу Буксгевдену, надеясь получить из Петербурга в благодарность за свою победу звание главнокомандующего. Во время этого междуцарствия, мы начинаем очень оригинальный и интересный ряд маневров. План наш не состоит более, как бы он должен был состоять, в том, чтобы избегать или атаковать неприятеля, но только в том, чтобы избегать генерала Буксгевдена, который по праву старшинства должен бы был быть нашим начальником. Мы преследуем эту цель с такой энергией, что даже переходя реку, на которой нет бродов, мы сжигаем мост, с целью отдалить от себя нашего врага, который в настоящее время не Бонапарт, но Буксгевден. Генерал Буксгевден чуть чуть не был атакован и взят превосходными неприятельскими силами, вследствие одного из таких маневров, спасавших нас от него. Буксгевден нас преследует – мы бежим. Только что он перейдет на нашу сторону реки, мы переходим на другую. Наконец враг наш Буксгевден ловит нас и атакует. Оба генерала сердятся и дело доходит до вызова на дуэль со стороны Буксгевдена и припадка падучей болезни со стороны Бенигсена. Но в самую критическую минуту курьер, который возил в Петербург известие о пултуской победе, возвращается и привозит нам назначение главнокомандующего, и первый враг – Буксгевден побежден. Мы теперь можем думать о втором враге – Бонапарте. Но оказывается, что в эту самую минуту возникает перед нами третий враг – православное , которое громкими возгласами требует хлеба, говядины, сухарей, сена, овса, – и мало ли чего еще! Магазины пусты, дороги непроходимы. Православное начинает грабить, и грабёж доходит до такой степени, о которой последняя кампания не могла вам дать ни малейшего понятия. Половина полков образуют вольные команды, которые обходят страну и все предают мечу и пламени. Жители разорены совершенно, больницы завалены больными, и везде голод. Два раза мародеры нападали даже на главную квартиру, и главнокомандующий принужден был взять баталион солдат, чтобы прогнать их. В одно из этих нападений у меня унесли мой пустой чемодан и халат. Государь хочет дать право всем начальникам дивизии расстреливать мародеров, но я очень боюсь, чтобы это не заставило одну половину войска расстрелять другую.]
Князь Андрей сначала читал одними глазами, но потом невольно то, что он читал (несмотря на то, что он знал, на сколько должно было верить Билибину) больше и больше начинало занимать его. Дочитав до этого места, он смял письмо и бросил его. Не то, что он прочел в письме, сердило его, но его сердило то, что эта тамошняя, чуждая для него, жизнь могла волновать его. Он закрыл глаза, потер себе лоб рукою, как будто изгоняя всякое участие к тому, что он читал, и прислушался к тому, что делалось в детской. Вдруг ему показался за дверью какой то странный звук. На него нашел страх; он боялся, не случилось ли чего с ребенком в то время, как он читал письмо. Он на цыпочках подошел к двери детской и отворил ее.
В ту минуту, как он входил, он увидал, что нянька с испуганным видом спрятала что то от него, и что княжны Марьи уже не было у кроватки.
– Мой друг, – послышался ему сзади отчаянный, как ему показалось, шопот княжны Марьи. Как это часто бывает после долгой бессонницы и долгого волнения, на него нашел беспричинный страх: ему пришло в голову, что ребенок умер. Всё, что oн видел и слышал, казалось ему подтверждением его страха.
«Всё кончено», подумал он, и холодный пот выступил у него на лбу! Он растерянно подошел к кроватке, уверенный, что он найдет ее пустою, что нянька прятала мертвого ребенка. Он раскрыл занавески, и долго его испуганные, разбегавшиеся глаза не могли отыскать ребенка. Наконец он увидал его: румяный мальчик, раскидавшись, лежал поперек кроватки, спустив голову ниже подушки и во сне чмокал, перебирая губками, и ровно дышал.
Князь Андрей обрадовался, увидав мальчика так, как будто бы он уже потерял его. Он нагнулся и, как учила его сестра, губами попробовал, есть ли жар у ребенка. Нежный лоб был влажен, он дотронулся рукой до головы – даже волосы были мокры: так сильно вспотел ребенок. Не только он не умер, но теперь очевидно было, что кризис совершился и что он выздоровел. Князю Андрею хотелось схватить, смять, прижать к своей груди это маленькое, беспомощное существо; он не смел этого сделать. Он стоял над ним, оглядывая его голову, ручки, ножки, определявшиеся под одеялом. Шорох послышался подле него, и какая то тень показалась ему под пологом кроватки. Он не оглядывался и всё слушал, глядя в лицо ребенка, его ровное дыханье. Темная тень была княжна Марья, которая неслышными шагами подошла к кроватке, подняла полог и опустила его за собою. Князь Андрей, не оглядываясь, узнал ее и протянул к ней руку. Она сжала его руку.
– Он вспотел, – сказал князь Андрей.
– Я шла к тебе, чтобы сказать это.
Ребенок во сне чуть пошевелился, улыбнулся и потерся лбом о подушку.
Князь Андрей посмотрел на сестру. Лучистые глаза княжны Марьи, в матовом полусвете полога, блестели более обыкновенного от счастливых слёз, которые стояли в них. Княжна Марья потянулась к брату и поцеловала его, слегка зацепив за полог кроватки. Они погрозили друг другу, еще постояли в матовом свете полога, как бы не желая расстаться с этим миром, в котором они втроем были отделены от всего света. Князь Андрей первый, путая волосы о кисею полога, отошел от кроватки. – Да. это одно что осталось мне теперь, – сказал он со вздохом.


Вскоре после своего приема в братство масонов, Пьер с полным написанным им для себя руководством о том, что он должен был делать в своих имениях, уехал в Киевскую губернию, где находилась большая часть его крестьян.
Приехав в Киев, Пьер вызвал в главную контору всех управляющих, и объяснил им свои намерения и желания. Он сказал им, что немедленно будут приняты меры для совершенного освобождения крестьян от крепостной зависимости, что до тех пор крестьяне не должны быть отягчаемы работой, что женщины с детьми не должны посылаться на работы, что крестьянам должна быть оказываема помощь, что наказания должны быть употребляемы увещательные, а не телесные, что в каждом имении должны быть учреждены больницы, приюты и школы. Некоторые управляющие (тут были и полуграмотные экономы) слушали испуганно, предполагая смысл речи в том, что молодой граф недоволен их управлением и утайкой денег; другие, после первого страха, находили забавным шепелявенье Пьера и новые, неслыханные ими слова; третьи находили просто удовольствие послушать, как говорит барин; четвертые, самые умные, в том числе и главноуправляющий, поняли из этой речи то, каким образом надо обходиться с барином для достижения своих целей.
Главноуправляющий выразил большое сочувствие намерениям Пьера; но заметил, что кроме этих преобразований необходимо было вообще заняться делами, которые были в дурном состоянии.
Несмотря на огромное богатство графа Безухого, с тех пор, как Пьер получил его и получал, как говорили, 500 тысяч годового дохода, он чувствовал себя гораздо менее богатым, чем когда он получал свои 10 ть тысяч от покойного графа. В общих чертах он смутно чувствовал следующий бюджет. В Совет платилось около 80 ти тысяч по всем имениям; около 30 ти тысяч стоило содержание подмосковной, московского дома и княжон; около 15 ти тысяч выходило на пенсии, столько же на богоугодные заведения; графине на прожитье посылалось 150 тысяч; процентов платилось за долги около 70 ти тысяч; постройка начатой церкви стоила эти два года около 10 ти тысяч; остальное около 100 та тысяч расходилось – он сам не знал как, и почти каждый год он принужден был занимать. Кроме того каждый год главноуправляющий писал то о пожарах, то о неурожаях, то о необходимости перестроек фабрик и заводов. И так, первое дело, представившееся Пьеру, было то, к которому он менее всего имел способности и склонности – занятие делами.
Пьер с главноуправляющим каждый день занимался . Но он чувствовал, что занятия его ни на шаг не подвигали дела. Он чувствовал, что его занятия происходят независимо от дела, что они не цепляют за дело и не заставляют его двигаться. С одной стороны главноуправляющий выставлял дела в самом дурном свете, показывая Пьеру необходимость уплачивать долги и предпринимать новые работы силами крепостных мужиков, на что Пьер не соглашался; с другой стороны, Пьер требовал приступления к делу освобождения, на что управляющий выставлял необходимость прежде уплатить долг Опекунского совета, и потому невозможность быстрого исполнения.
Управляющий не говорил, что это совершенно невозможно; он предлагал для достижения этой цели продажу лесов Костромской губернии, продажу земель низовых и крымского именья. Но все эти операции в речах управляющего связывались с такою сложностью процессов, снятия запрещений, истребований, разрешений и т. п., что Пьер терялся и только говорил ему:
– Да, да, так и сделайте.
Пьер не имел той практической цепкости, которая бы дала ему возможность непосредственно взяться за дело, и потому он не любил его и только старался притвориться перед управляющим, что он занят делом. Управляющий же старался притвориться перед графом, что он считает эти занятия весьма полезными для хозяина и для себя стеснительными.
В большом городе нашлись знакомые; незнакомые поспешили познакомиться и радушно приветствовали вновь приехавшего богача, самого большого владельца губернии. Искушения по отношению главной слабости Пьера, той, в которой он признался во время приема в ложу, тоже были так сильны, что Пьер не мог воздержаться от них. Опять целые дни, недели, месяцы жизни Пьера проходили так же озабоченно и занято между вечерами, обедами, завтраками, балами, не давая ему времени опомниться, как и в Петербурге. Вместо новой жизни, которую надеялся повести Пьер, он жил всё тою же прежней жизнью, только в другой обстановке.
Из трех назначений масонства Пьер сознавал, что он не исполнял того, которое предписывало каждому масону быть образцом нравственной жизни, и из семи добродетелей совершенно не имел в себе двух: добронравия и любви к смерти. Он утешал себя тем, что за то он исполнял другое назначение, – исправление рода человеческого и имел другие добродетели, любовь к ближнему и в особенности щедрость.
Весной 1807 года Пьер решился ехать назад в Петербург. По дороге назад, он намеревался объехать все свои именья и лично удостовериться в том, что сделано из того, что им предписано и в каком положении находится теперь тот народ, который вверен ему Богом, и который он стремился облагодетельствовать.
Главноуправляющий, считавший все затеи молодого графа почти безумством, невыгодой для себя, для него, для крестьян – сделал уступки. Продолжая дело освобождения представлять невозможным, он распорядился постройкой во всех имениях больших зданий школ, больниц и приютов; для приезда барина везде приготовил встречи, не пышно торжественные, которые, он знал, не понравятся Пьеру, но именно такие религиозно благодарственные, с образами и хлебом солью, именно такие, которые, как он понимал барина, должны были подействовать на графа и обмануть его.
Южная весна, покойное, быстрое путешествие в венской коляске и уединение дороги радостно действовали на Пьера. Именья, в которых он не бывал еще, были – одно живописнее другого; народ везде представлялся благоденствующим и трогательно благодарным за сделанные ему благодеяния. Везде были встречи, которые, хотя и приводили в смущение Пьера, но в глубине души его вызывали радостное чувство. В одном месте мужики подносили ему хлеб соль и образ Петра и Павла, и просили позволения в честь его ангела Петра и Павла, в знак любви и благодарности за сделанные им благодеяния, воздвигнуть на свой счет новый придел в церкви. В другом месте его встретили женщины с грудными детьми, благодаря его за избавление от тяжелых работ. В третьем именьи его встречал священник с крестом, окруженный детьми, которых он по милостям графа обучал грамоте и религии. Во всех имениях Пьер видел своими глазами по одному плану воздвигавшиеся и воздвигнутые уже каменные здания больниц, школ, богаделен, которые должны были быть, в скором времени, открыты. Везде Пьер видел отчеты управляющих о барщинских работах, уменьшенных против прежнего, и слышал за то трогательные благодарения депутаций крестьян в синих кафтанах.