Szerkesztőség Terjesztés Könyvlista Index Előkészületben Szórólapok

Terebess szórólapok
« szórólapok listája

A KÍNAI BRONZTÜKÖR

Kínában a bronztükör (tung-csing) a mindennapok nélkülözhetetlen használati cikkének számított egészen az üvegtükör megjelenéséig. A régészeti feltárások során napvilágra került nagyszámú lelet azt mutatja, hogy nemcsak a szépítkezésnek, de a temetési szertartásoknak is fontos kelléke volt. A telihold jelképének tartották, de a néphit démonokat, kísérteteket távoltartó erőt is tulajdonít neki, éppen ezért pl. a házasság alkalmával sohasem hiányozhatott a mennyasszony nyakából.

Már az i.e. 11. századból származó bronztükröt is találtak, igaz ez még az eget szimbolizáló szertartási eszköz volt, és nem későbbi funkciójában használták. Széleskörben elterjedt cikké az i.e. 5. századtól vált. Ekkor leginkább állatfejekkel, virágmintákkal és sárkány-főnix motívumokkal díszítették. A Nyugati-Han-dinasztia idején (i.e. 206-i.sz. 24) jelentek meg a madár- és az egészalakos állatminták. Ekkor tűnnek fel hátlapjukon a jókívánságok írásjegyei is, pl. „Emlékezz rám, ne felejts el!” vagy „Jó szerencsét és végtelen örömet!”.

A bronztükör legáltalánosabb formája eredetileg a tízenegynéhány cm-es átmérőjű kör volt, amely kényelmesen simult a tenyérbe.

A Szung- és a Jüan-dinasztiák idején (10-14. sz.) a köralak mellett megjelentek a szögletes, rombusz és nyolcszögletű formák is. A tükörként használt felületet hihetetlenül simára csiszolták vagy amalgámmal és higannyal polírozták, foncsorozták. Az üvegtükör használatára csak a mandzsu Csing-diansztia (1644-1911) idején tértek át.

Találtak olyan bronztükröket is, amelyeket „varázstükörnek” nevezték el különleges sajátságaik alapján. Ha ezekkel – szembefordítva a fénnyel – rávilágítunk egy sima felületre, a fénykörben a tükör hátlapjának mintáját, írásjegyét vagy egyéb más díszítő figurát lehet felismerni. Ez nemcsak a nagyközönséget ejtette ámulatba, de a szakembereknek is hosszas fejtörést okozott. Valójában a hátlapnak semmi köze sincs a jelenséghez. Először is, a még polírozatlan bronzlap konvex felületére egy fémszerszámmal erősen belekaparják, karcolják a kívánt mintát, amit majd a többszöri átcsiszolás, polírozás szinte teljesen eltűntet. Láthatatlan az emberi szem számára, de a fény már ilyen könnyen be nem csapható. Tehát a varázslatos jelenséget a konvex felület aprócska deformációjával érik el.

Miután megfejtették a varázstükör titkát, ma már nagyszámban készítenek különféle mintákat vető bronztükröket. Nemcsak Kínában, hanem szerte a világon elegáns, praktikus ajándéktárgynak számítanak. Sokan szenvedélyesen gyűjtik ezeknek a csodás kis remekműveknek, mind a hagyományos, mind a „bűvös” változatát.

 

Dr. Riesz Ferenc
A japán varázstükör
Forrás: www.sulinet.hu/eletestudomany/archiv/2000/0002/varazst/ajapnvar.htm

A távoli Keleten – Kínában, Japánban – készült különleges tulajdonságú
„varázstükrök” viselkedésének elvét, a „varázstükör”-elvet
újabban a mikroelektronikában alkalmazzák.

A XIX. század első felében a Távol-Keletről különös, „mágikus” tulajdonságú – japán vagy kínai eredetű – tükrök kerültek Európába. A 10–20 centiméter átmérőjű, néhány milliméter vastag, kissé domború, bronzból készült tükör ránézésre közönséges darabnak látszik, ha viszont a felületét párhuzamos fénysugár (például egy résen bevilágító napfény) éri, valamilyen ábrát vetít egy távolabbi (néhány méterre levő) felületre.
A „mágikus” tükrök hátoldalán domborműszerű ábra található, amely többnyire (de nem minden esetben) megfelel a kivetített képnek, s ezzel mintegy az átlátszóság illúzióját kelti (lásd a 42. oldal két képét). E tükrök neve japánul Makyoh (jelentése varázstükör). Az első varázstükröket a feljegyzések szerint Kr. e. 100 körül készítették Kínában.
A varázstükör készítésének a titka (ma ezt technológiának vagy „know-how”-nak neveznénk) Kr. u. 200 körül Japánba is átkerült, ahol titkos, nemzedékről nemzedékre öröklődő hagyományként őrizték, és többnyire valamilyen vallási közösséghez való tartozást fejezett ki. Sok fennmaradt varázstükör Buddha- vagy Krisztus-képet ábrázol (a kereszténység 1549-ben, Xavéri Szent Ferenc térítése nyomán jelent meg Japánban, és a XVII. században súlyos üldöztetést szenvedett). Japán XIX. század végi modernizációjával (Meiji-restauráció,* 1868) aztán ez a hagyomány is elsüllyedt, feledésbe merült.
A varázstükrök ámulatba ejtették a szemlélőket, és titkuk megfejtésével számos kutató megpróbálkozott. Sir David Brewster, a kimagasló optikai munkásságáról ismert skót fizikus 1832-ben a ma is létező Philosophical Magazine című folyóiratban közzétette feltevését, amely szerint a tükör hátoldalának a megmunkálása közben a fém sűrűsége megváltozik, és ez valamilyen módon megváltoztatja az elülső felületről visszaverődő fény polarizációját.* Más feltevés szerint a megmunkálás a fény elnyelődésének a mértékét változtatja meg. E magyarázatok azonban nem voltak igazán kielégítők.

Domborzati minta

A helyes magyarázatot végül a régebben Japánban dolgozó Ayrton és Perry találta meg 1879-ben. Különböző optikai beállításokkal egyértelműen megállapították, hogy a varázstükör-jelenséget a felület kismérvű, szabad szemmel észrevehetetlen (néhány méter sugarú) görbületei okozzák. (Lásd az ábrákat és a későbbi részletesebb magyarázatot). Az 1970-es évektől kezdődően japán és kínai kutatók jóval korszerűbb optikai és egyéb eszközökkel újra tanulmányozták a varázstükröket, és vizsgálataik igazolták Ayrton és Perry eredményeit. A görbült felületrészek domború, illetve homorú tükörként viselkednek, így a tükröt megvilágító párhuzamos fénynyalábot – a mintázatnak megfelelően – fókuszálják, illetve defókuszálják, ezzel világos, illetve sötét foltokat hozva létre az ernyőn; így alakul ki az észlelt kép (1. ábra). A varázstükörhatás szempontjából fontos, hogy a tükröt párhuzamos fénynyaláb vagy pontszerű fényforrás világítsa meg.

1. ábra. A varázstükör képalkotásának vázlata

Hogyan alakul ki a tükröző felületen a domborzati minta? Ennek megértéséhez tekintsük át a varázstükör készítésének módját! Az első lépés az öntőforma kialakítása, ez már tartalmazza a hátoldali dombormű negatívját. A tükör anyagaként 80 százalék rézből, 15 százalék ónból és 5 százalék ólomból álló bronzötvözetet használnak. A kiöntés és az öntőforma eltávolítása után következik a kulcsfontosságú lépés: az előoldal megmunkálása. Ez reszelésből, majd egyre finomabb szemcséjű, különféle porokkal (egy különleges, Japánban előforduló kőzet finom porával, majd faszénporral) végzett csiszolásból áll. A művelet folyamán erőteljes nyomást fejtenek ki a tükörre. A nyomás következtében a tükör ott, ahol a hátoldali mintázata miatt vékonyabb, egy kissé behajlik, a csiszolás onnan kevesebb anyagot távolít el, így a nyomást megszüntetve a felület egy kissé domború lesz. Ekképp alakul ki a felületen a szabad szemmel nem látható, a hátoldali képnek megfelelő domborzat. Más magyarázat szerint a tükröző felületi domborzat kialakulásában az olvadék megdermedése közben a lehűlő anyagban az egyenetlen vastagság miatt keletkező mechanikai feszültségek is szerepet játszanak.

Japán varázstükör hátoldala (balra) és a tükör
párhuzamos lézersugaras megvilágításával kapott kép (jobbra)

A „mágikus” hatás eléréséhez a tükör anyagának, méreteinek, az öntés és a csiszolás technológiájának a pontos összehangolására van szükség. Az így kialakított felületet végül foncsorbevonattal teszik tükörfényessé. A foncsor tulajdonképpen ónt és ólmot tartalmazó higany-amalgám. A foncsorbevonatot addig dörzsölik, amíg a végleges tükröző felület ki nem alakul.
A tükör hátoldalára megtévesztésül egy másik képet tartalmazó lemezt is erősíthetnek; így készülnek azok a tükrök, amelyek a hátoldalitól eltérő képet vetítenek ki.

Mikroelektronikai alkalmazás

A varázstükörelv napjainkban új, érdekes alkalmazásra talált. A mikroelektronikai iparnak az integrált áramkörök gyártásának alapanyagául tökéletesen sima, tükrös felületű, minél kisebb görbületű, hibamentes félvezető egykristályszeletekre van szüksége. Már az ideális síktól való kis eltérés is megnehezíti vagy lehetetlenné teszi a szelet további megmunkálását, vagy rontja a szeletből készülő áramkörök kihozatalát. E hibák kialakulásában részben hasonló okok játszanak szerepet, mint az ősi varázstükör elkészítésében. A félvezető szeleteket ugyanis – akárcsak a varázstükröket – polírozzák. Eközben a szeletben levő maradékfeszültségek vagy anyagi hibák hatására az anyageltávolítás sebessége helyileg megváltozhat, s így a sík felület helyett valamilyen domborzat alakulhat ki. Ezenkívül számos, az integrált áramkörök gyártásában alkalmazott technológiai lépés (hőkezelés, rétegleválasztás) görbülést, vetemedést okozhat. A síkjelleg vizsgálata ezért – mind a szeletgyártók, mind a felhasználók szempontjából – kulcsfontosságú. Megfelelő vizsgálati eljárás birtokában még a felhasználás előtt kiválogathatók a hibás szeletek, s ezzel számos felesleges, drága technológiai lépés megtakarítható. Előnyös, ha a vizsgálati módszer gyorsan ad eredményt, és vizsgálat közben semmiféle eszköz nem érinti a felületet.

2. ábra.
Egy korszerű varázstükörelvű vizsgálóberendezés vázlata

A varázstükörelv ezeknek az igényeknek kitűnően megfelel. Az első alkalmazásról 1977-ben számoltak be – a hagyományok szellemében – japán kutatók, ezt később számos közlemény követte. Szilíciumszeletek nagy tömegű, automatizált vizsgálatára alkalmas varázstükörelvű berendezés ma már kereskedelmi forgalomban is kapható. Megfelelő optikai elrendezéssel a módszer érzékenysége a félvezetőipar szigorú követelményeit is kielégíti. Beszámoltak már 0,5 milliméter távolságon 0, 05 mikrométer mély felületi hiba detektálásáról is (összehasonlításképpen: egy emberi hajszál átmérője körülbelül 60 mikrométer). Az eljárás azonban a látszólag egyszerű elv ellenére is eddig csupán minőségi, kvalitatív vizsgálatokra volt alkalmas. Ennek az az oka, hogy a felületi domborzat és a keletkező kép kapcsolata, vagyis a képalkotás fizikája nincs még kellőképpen tisztázva.

Hazai kutatás

Az MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézetében az OTKA támogatásával – kezdeti kísérleti előzmények után – kezdődött kutatás célja a varázstükör képalkotási mechanizmusának a tisztázása és a módszer alkalmazása különféle technológiai problémák megoldására (2. ábra). Intézetünkben e célra egyedi berendezést építettünk.
A vizsgált szelet fölött gyűjtőlencse van, amelynek az a szerepe, hogy a pontszerű fényforrás fényét párhuzamossá tegye, illetve eltolja a kamera tárgysíkját. Így a rendszer optikailag egyenértékű az eredeti elrendezéssel (párhuzamos a megvilágítás és távoli a felfogóernyő), ugyanakkor a berendezés mérete is ésszerű korlátok közt marad. A vizsgált mintára négyzetháló képe is kivetíthető, amely a minta nagy léptékű deformációjáról ad fontos információt. A számítógépes képmegjelenítés és -feldolgozás a kvantitatív, reprodukálható vizsgálatok alapfeltétele, valamint ez teszi lehetővé a képek egyszerű tárolását, visszakeresését.

Szilícium-szeletek varázstükör-képe:
(a) vágási és csiszolási nyomokkal, (b) hátoldali karcokkal,
(c) integrált áramköri ábrákkal
(Kenichi Hibino szívességéből, a Japán Fizikai Társulat hozzájárulásával)
(A cikk ez évi pályázatunkon második díjat nyert)

Az ismertetett berendezéssel intézetünkben készült néhány jellegzetes képpel mutatjuk be a módszer alkalmazását. Egy szilíciumszelet Makyoh képén megfigyelhetjük, hogy a szabad szemmel tökéletesen tükrösnek látszó felületen valójában vágási, csiszolási nyomok vannak (a). Az eljárás érzékenységére jellemző, hogy egy szilíciumszelet hátoldalán ejtett karc is jól kivehető képet hoz létre (b). (Ez a példa ismét az eredeti varázstükörre utal: ott is a hátoldali kép leképezése valósul meg.) Az eljárás korlátozás nélkül alkalmazható megmunkált (azaz integrált áramköri ábrákat tartalmazó) szeletek deformációjának a vizsgálatára is. A szelet deformációja például torzítja a négyzethálós mintázat képét (c).
Végül megjegyezzük, hogy a módszer – elvéből következően – anyagtól független, így bármilyen tükör jellegű felület (például optikai elemek, tárolólemezek felülete) is vizsgálható vele.