电力系统的调度员或工厂的运行员,不久只要眨一下眼睛,就能启闭开关或闸阀。

截肢者使用这种“眼跟踪系统”能指挥人造假肢活动。飞行员不用手能驾驶飞机遨游天空。

眼跟踪系统实质上是把电子计算机控制的传感器与聚焦在眼角膜上的光学设备相配合,并通过测得的眼角膜反射光的角度,准确的确定这一特殊视线的位置。事实上,是该系统确定了这一特殊视线的焦点,如果焦点“离开”开关,电子计算机作同样反应,于是开关掉闸。

眼跟踪系统可适用于电力调度中心或发电厂,以加快运行人员与计算机室间的联络。操作人员只要把目光聚焦在计算机显示器上的一个特殊点上,发出指令就可启闭开关。同样的操作人员只要把焦点转移到断路器的闸阀上,就可发出启闭开关的信号。

眼跟踪系统设备已经在广告工业应用多年,用来决定人们对印刷广告和商业性电视的反应。医学界把这种设备用来观察和诊断某些神经紊乱的病人。

目前,正在为空军飞行员设计一种眼跟踪系统;把一组传感器、光学仪器和微型阴极射线管组装在飞行帽上、构成这一系统叫做“明亮的眼睛”。这种系统能使飞行员不用手可操纵导弹发射和驾驶飞机。还能增强飞行员前方的空间和水平视野。如果在这个系统上再增加一套专门的红外线传感器,还能使飞行员在夜间和恶劣气候条件下辨识视野下的景物。

[吕美铭译自《电力与照明》,1982年6月号]

根据宇宙信息进行地震预报

按照现代观点,地震孕育的最后阶段与地球岩石破裂有关,因为后者会引起地球表面和大气层中的电磁异常。据初步推测,地震电磁场,即震前地壳中产生的非常大的脉冲电流会在大气层中引起次生辐射。

由此,M. Б. 戈赫别格、В. A. 皮利O科、О. A. 波霍捷洛夫(苏联科学院舒明达地球物理所)等科学家用人造地球卫星上的仪器记录了关于电磁场扰动的信号,试图寻找孕震区上空的电磁场变化。另外,美国“地球物理观测卫星6号”在离地球800 ~ 1000公里处作轨道飞行,卫星上的磁力仪连续记录到了在10 ~ 1000赫兹范围内变化的地球电磁信号。苏联科学家推断,在地球表面和电离层形成的导波中,地震电磁“信号”的传布能使人们观测到脉冲,正是这种甚低频脉冲与地震孕育有关。事实上,他们在卫星传送的信号中已发现了三个这类脉冲。

卫星在地球表面飞行,有时会飞过地球内部的地震孕育区。但是,有关孕震的“信息”只有在下列一定的条件下才能接收到:① 卫星需在夜间飞越即将发震的地区上空(因为白天的低频无线电波几乎会完全被电离层吸收);② 地震有相当的能量,震级在5.5级以上;③ 未来地震的震源深度不小于80公里;④ 信号在震前几个小时内收到而不是震后。

寻找震源引起宇宙电磁变化的最大困难在于必须考虑其他事变。如,卫星灵敏磁力仪记录的雷电放电;磁层中的高能量微粒脉冲等。但是,业已证实,这些脉冲的幅度均小于孕震“信号”的脉冲幅度。

我们认为有必要让卫星在离地球更近的轨道上飞行,以继续试验和进行确切的试验说明。

[俞庆联译自 ПРИРОДА,1933年5月]

化敏管也许能拯救危急病人的生命

英国纽卡斯尔大学化学系的科学家们已经开始进行一种传感器件的临床试验,该传感器件也许会成为危急病人的救星。在施行外科手术时,用这种敏感器件来测量病人血液中的化学变化。该项试验的研究者是亚瑟 · 考文顿(Arthur Covington)和阿拉斯泰尔 · 西包尔德(Alastair Sibbald),他们认为,这是目前世界上第一次利用化敏元件——化敏管(对化学剂敏感的场效应晶体管)进行人体试验。

化敏管也是硅片的一种。在硅片中,流过电子栅的某种电荷随着外部施加的第二种电荷的作用而交替地发生变化。在化敏管中,主电荷方向的改变是通过该电荷流动通道周围离子浓度的变化来实现的。用一种能吸收高离子的薄膜覆盖化敏管的部分表面,然后把处理后的化敏管浸入含有该种离子的溶液,根据经过该装置的电流量就能检测出该种离子是否存在与否以及数量的变化。

在纽卡斯尔大学,考文顿和他领导的研究小组已经研制了分别对氢、钠、钾、钙和氯等血液中常见离子有敏感性的薄膜。试验中,医生们将测量病人血液中氢离子和钾离子的浓度变化。

化敏管体积很小,能装进针头,从而可用作体内探头。但是元件中的某些有毒物质,会对病人产生一种威胁。不过,纽卡斯尔大学的研究人员已经研制出一种微小的隔室,仅让血样进入。这种隔室已经在W包尔德本人身上做了试验。他发现,凝血是一个严重的问题。为了解决这个问题,他们对隔室做了重新设计。

这种化敏管必须极为可靠,并要有足够的精度,以便检测出小至10微伏的电压变化。纽卡斯尔大学的科学家为他们的化敏装置配备了一台电子计算机,从而能对化敏管进行校准和测量。该系统测出一个数据仅需30秒,而一般分析议要花很长时间。由于分析结果出得太晚而经常贻误了抢救时机。外科手术中,外伤继发感染常常会引起血液中锌离子数量的迅速变化,对病人的生命产生严重威胁。新的化敏器件将能迅速提供有关数据以便对病人进行及时抢救。

化敏管较便宜而且比普通电极要小得多。传统的离子选择电极长约15厘米,直径1厘米,价值25到50英镑,约可使用6个月。化敏管的一般尺寸为两毫米见方,价值大约是50便士,虽然化敏管的寿命仅为6个星期。

生产化敏管可能具有数百万美元的经济利益。因此,世界各国都十分关注这类装置的进展。西包尔德认为,化敏管要在医疗中得到普遍使用尚需多年努力;目前的化敏管受温度变化的影响太大。但是他相信,这种装置不久会在其他领域里得到应用。例如化敏管能够用于测量水中氟或流入河流中的硝酸盐的含量。

[弘彬译自New Scientist,1983年6月]

固氮新途径

在世界上一些沙漠地带,大气中的氮能在没有微生物和闪电的帮助下得以固定。这个使人惊讶的结论是圣地亚哥加利福尼亚大学的化学家G · 施劳泽(G. Schrauzer)和由他领导的一个试验小组得出的。他们用来自地球上三个大陆沙漠里的沙进行试验后发现,阳光在钛微粒和极其少量的铁的相互作用下,最终在沙砾中消散。这种现象促成大气中的氮分解为氨和很少量的联氨(肼)。据施劳泽估计,这个试验结果表明,在全世界沙漠表面,每年有超过一千万吨的氮以非生物形式固定。

氮对植物生长有着极其重要的意义,当今农业上正使用着大量的氮肥。在一般情况下,植物以两种方式取得生长所需的氮:依靠土壤和豆类植物根瘤中某些细菌的活动获取氨;或从闪电过程中形成的少量氧化氮中得到硝酸盐。

建筑在土壤矿物质之上的非生物固氮理论虽然一直为人们所考虑,但其中绝大多数未被人们接受,但斯克拉沃泽目前从事的工作,正是依据这些理论、及对半导体应用于太阳能转换的基础研究之上的。

对太阳能科学家来说,最理想的半导体材料是一种具有二氧化钛结晶形态的金红石,这是因为来自太阳、位于近紫外线的光向金红石提供了有足够能量来穿过带阴的电子,这些电子还携带有足以把水分解成氢和氧的能量。几个世纪以来,在研究提高上述分解过程的效率方面曾作了许多努力。

与此同时,早在1977年,施劳泽就已发现,在掺入少量铁之后,金红石在光和水的帮助下能将氮合成氨。很显然,首先进行的是水的分解,释放出的氢随后固定了氮。

根据上述理论,施劳泽和他的小组从沙漠中不同地点取来沙子,对沙子进行分析并消毒,接着通过光用沙来使氮转变为氨和微量的联氨。不出所料,大部分活性沙中都含有类似金红石那样的钛矿物质和少量的铁,这和施劳泽早些时候做的试验完全一致。尽管沙漠十分干燥,但却宵足够的水以化学形式依附在沙中,来进疗非生物固氮。施劳泽预计,用这种办法可以获得目前每年固氮的10%。该方法在沙漠地区比在那些有着肥沃土壤和充沛降水的地区具有更重大的意义。目前,生物方式仍是固氮的主要手段。

[袁辛译自New Scientist,1933年9月]