Неон, Neon, Ne(6)

В 1898 году в Старом Свете при исследовании с помощью спектроскопа первых порций газа, испаряющихся из жидкого воздуха, шотландский химик Уильям Рамзай (Рэмзи) совместно с Моррисом Уильямом Трейвером обнаружили в них новый газ Неон (Ne 6) - инертный газ, содержащийся в воздухе в микроскопических количествах. Это был уже третий инертный газ, открытый учёными после аргона и гелия.

Рамзай так рассказывает о выборе названия для этого элемента:

"Когда мы в первый раз рассматривали его спектр, при этом находился мой 12-летний сын.
- Отец, - сказал он, - как называется этот красивый газ?
-Это ещё не решено, - ответил я.
- Он новый? - полюбопытствовал сын.
- Новооткрытый, - возразил я.
- Почему бы в таком случае не назвать его Novum, отец?
- Это не подходит, потому что "novum" - не греческое слово, - ответил я.
- Мы назовем его "неоном", что по-гречески значит "новый".
Вот таким-то образом газ получил своё название".

У.Рамзай, М.У.Трейвер

Неон и реклама

В том же 1898 году, на закате "золотого" XIX столетия, служащий компании-производителя электроприборов "General Electric" Даниэль МакФарлан Мур изготовил газосветную лампу, наполненную двуокисью углерода (СО2) - углекислым газом. Лампа, дающая равномерное свечение, имела длину до 6 (!!!) м. Но углекислый газ отнюдь не инертен, и в результате химических реакций внутри лампы его количество постоянно сокращалось. Иначе говоря, лампа требовала дозаправки. Вообще вся система освещения, основанная на "трубках Мура", как их тогда называли, была весьма громоздкой и дорогой, что помешало ее повсеместному внедрению.

И тут в газосветном деле засияла французская инженерная мысль. Изначально парижанин Жорж Клод даже и не думал о неоне, а тем более о рекламе. Он родился 24 сентября 1870 г., а свои эксперименты над газами начал в самом конце XIX в., работая инженером в Парижской школе физики и химии. Клод занимался поиском пути недорогого выделения сжиженного кислорода из воздуха, а вместо этого открыл относительно дешевый способ выделения спектроскопически чистых газов - неона и аргона. Кислород никак не хотел выделяться в чистом виде. Он неизменно появлялся с "отходами" - инертными газами. В то время их свойства были уже описаны, и Клод понимал, что примеси инертных газов никак не мешают тем целям, для которых он получал кислород. Но его, как талантливого инженера, занимал вопрос их применения.

Вспомнив о заокеанских светящихся трубках, он стал - пока только ради эксперимента - под низким давлением заполнять инертными газами запаянные стеклянные сосуды. Наполненные неоном трубки под действием электрических разрядов светились ярким красным светом! Аргон давал голубое свечение. Теперь инженерная мысль Клода заработала в ином направлении. К 1907 году Клод усовершенствовал метод дешевого выделения очищенных благородных газов, а к 1910-му году, в качестве образца, вместо азота он заполнил этими газами трубки Мура. Клод решил привлечь внимание общественности к неоновому свету и выставил в Grand Palais пока еще не рекламную, а художественную композицию с использованием неоновых трубок. Увидев "неземной свет", знакомый Клода Жак Фонсекью предложил использовать благородные газы для нужд наружной рекламы. Год спустя появился патент на неоновую рекламу, а вместе с ним и фирма Claude Neon Lights, Inc.

Клод мечтал украшать своими лампами дома как снаружи, так и внутри. На период Первой мировой войны дело затормозилось, но в начале 1920-х гг. мир настиг рекламный бум. Неоновые вывески поспели как раз вовремя. В 1919 г. засветилась красно-голубым светом Парижская опера. В этом же цветовом сочетании первая реклама появляется в США. В 1923 г. представитель марки Packard в Америке купил для рекламы автомобилей две вывески по $1250 каждая.

В 20-е гг. словосочетание "Неон Клода" было настолько устойчиво, что многие американцы были уверены, что "Неон" - это имя изобретателя. Светящиеся вывески становились все более популярны. К тому времени владельцы даже небольших ресторанчиков и магазинов, наконец, поняли, что привлекательная и яркая вывеска увеличивает посещаемость и прибыль как минимум в два раза. И трубки с неоном перешли из области научных экспериментов в область бизнеса. В городах США стали появляться бесчисленные нелицензионные маленькие заводики по производству неоновой рекламы. Появилась настоящая конкуренция, которая помогла неону расширить технические возможности рекламных вывесок. Стали разрабатываться фирменные логотипы, реклама начала приобретать характер искусства.

В России в начале XX в., однако, неоновая реклама, скорее всего, не существовала. В начале 20-х, когда мир переживал вышеупомянутый рекламный бум, бывшая Российская империя лежала в руинах. Из этих руин поднималась новая эпоха, в которой коммерческой наружной рекламе явно не было места. Однако в осветительных и декоративных целях неоновый свет начал-таки находить применение, но значение вывесок, в том числе и неоновых, в условиях отсутствия конкуренции было все-таки не рекламным, а декоративно-информационным, а иногда и агитационным. Впервые в целях рекламы применил газосветную трубку московский инженер-светотехник А.Селезнев. В 1931 г. им была изготовлена неоновая вывеска "САД" для городского парка имени Прямикова недалеко от Таганской площади. В дальнейшем было создано несколько газосветных неоновых установок. В 1934 г. в СССР для расширения гаммы цветности впервые было применено напыление люминофорного порошка на внутренние стенки трубки. Серьезное производство в СССР неоновых вывесок началось лишь в 60-е гг., однако качество их было далеко не лучшим. Именно поэтому среди неоновых вывесок советского периода мы встречаем в основном крупные крышные установки, фасадные вывески и не найдем маленьких, ювелирно сделанных картинок и надписей. Технология тех лет просто не позволяла их делать. В Москве долгие годы единственный завод «Газосвет» на улице Полярной обеспечивал скромные потребности больших универмагов, продуктовых и некоторых других магазинов. Если кто помнит те темные (как в прямом, так и в переносном смысле) времена, тогда большинство неоновых вывесок были белого цвета, со стандартными прямоугольными надписями типа «Универмаг». В их оформлении отсутствовал даже намек на дизайнерскую фантазию. Единственным цветным исключением, пожалуй, были красные буквы «М» у входа в метро. Первое появление в СССР неоновых вывесок иностранного производства относится к концу 80-х гг. Тогда в Москве на крыше одного из домов на Пушкинской площади была размещена крупная установка иностранного производства "Соса-Соlа". И , как говорил первый (и последний) президент СССР, - "процесс пошел". В начале 90-х Россию, а заодно и все остальные республики постсоветского пространства с опозданием в 70 лет настиг-таки "рекламный бум", как на заре прошлого столетия он настиг мир.

Очевидно, что со временем производители вывесок полностью прекратят использовать неон в качестве внутренней подсветки для объемных букв, и эта ниша будет полностью занята светодиодами. Тем не менее, газосветным трубкам - классическому источнику света в наружной рекламе - еще долгие годы не будет альтернативы в производстве эксклюзивных изделий высокохудожественного дизайна и в вывесках, в которых используется открытый неон.

Для чего еще нужен неон
Еще недавно электровакуумная промышленность и научные лаборатории были единственными потребителями неона. Их нужды могли удовлетворить отделения неоногелиевой смеси установок малой и средней мощности.

Воздух – единственный реальный источник неона. В процессе разделения воздуха низкотемпературной ректификацией самые летучие его компоненты – гелий и неон – уходят в первую фракцию. Ее отбирают из-под крышки конденсатора воздухоразделительного аппарата. В этой первичной смеси неона с гелием – от 3 до 10% (остальное – азот). Это вполне естественно, ведь в 1000 л воздуха неона только 18,2 см3, а гелия 5 см3. Смесь направляют в дефлегматор, где большая часть азота конденсируется, и содержание неона и гелия в смеси повышается до 35...40%. В другом аппарате – дефлегматоре-адсорбере, где конденсация азота сочетается с адсорбцией, удается почти полностью освободиться от азота. В зависимости от степени очистки получаемая неоно-гелиевая смесь содержит 30...75% Ne и 10...25% Не.

Техника обычно довольствуется неоногелиевой смесью, но иногда нужен и чистый неон. Поэтому смесь легких инертных газов разделяют адсорбционно-термическим методом на угле при глубоком холоде или замораживают неон до твердого состояния.

В последние годы положение стало меняться. На неон как хладагент предъявляет спрос интенсивно развивающаяся криогенная техника, и ей нужно куда больше неона, чем традиционным потребителям. Впрочем, понятие о количествах тут относительное. Даже на установке, перерабатывающей в час 170 тыс. м3 воздуха, за сутки получают всего восемь сорокалитровых баллонов неона (под давлением 150 атм.). Сегодня спрос на неон превышает его производство.

Какие качества неона привлекли к нему внимание криогенщиков? Определенную роль играет нехватка гелия, что заставило искать заменяющие его холодные жидкости. Сжиженный неон создает холод на уровне 43...27° абсолютной шкалы. Этого достаточно для криогенной радиоэлектроники (детекторы инфракрасного излучения, мазеры, лазеры) и отраслей электротехники, которые используют в качестве сверхпроводников сплавы с высокими критическими температурами перехода. Правда, такой и даже более сильный холод может дать и жидкий водород, но его применение чревато опасностью взрывов.

Жидкий неон взрывобезопасен, и, кроме того, у него есть сугубо индивидуальные достоинства. Он тяжелее воды, его скрытая теплота испарения в два раза больше, чем у водорода, и раз в двадцать больше, чем у гелия. Оттого малы потери неона - в современных криостатах он хорошо сохраняется в течение многих месяцев. Неон отводит в 3,3 раза больше тепла, чем такое же по объему количество жидкого водорода, а если пользоваться твердым неоном, то еще на 20% больше.

В неоновом криостате можно с большой точностью регулировать температуру. Для этого достаточно только поддерживать заданное давление: даже при малых изменениях температуры резко меняется упругость паров над жидким пеоном.

При температурах жидкого неона хранят ракетное топливо. В жидком неоне замораживают свободные радикалы, консервируют животные ткани и имитируют условия космического пространства в термобарокамерах. В неоновых криостатах безопасно проводить такие деликатные, не терпящие тепла реакции, как прямой синтез Н2О2 из жидкого озона и атомарного водорода или получение фторидов кислорода (О2F2, О3F2 и О4F2).

Подвижность неона, малая его растворимость в жидкостях организма позволяют заменять гелий в искусственном безазотном воздухе неоногелиевой смесью. Таким воздухом дышат океанавты, водолазы, вообще люди, работающие при повышенных давлениях, чтобы избежать азотной эмболии и азотного наркоза. Легкий неоногелиевый воздух облегчает также состояние больных, страдающих расстройствами дыхания. У неоногелиевого воздуха есть одно преимущество перед воздухом, в котором азот заменен чистым гелием, – он меньше охлаждает организм, так как теплопроводность его меньше.

Неоном снаряжают те лампы, в которых нельзя заменить его более дешевым аргоном. Большинство ламп наполняется не чистым неоном, а неоно-гелиевой смесью с небольшой добавкой аргона, чтобы понизить напряжение зажигания. Поэтому свечение ламп имеет оранжево-красный цвет. Оно видно на далекие расстояния, невозможно спутать его с другими источниками света, туман ему не помеха. Эти качества делают газосветные неоновые лампы незаменимыми для сигнальных устройств разнообразного назначения. Неон светит на маяках, неоновыми лампами обозначают вершины высотных зданий и телевизионных башен, границы аэродромов, водных и воздушных трасс.