ПОРТАТИВНОЕ
ГЕОХИМИЧЕСКОЕ И ГЕОФИЗИЧЕСКОЕ
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
Актуальной для геохимических методов поиска полезных ископаемых, экологического и специального контроля является проблема создания портативных, высокочувствительных и одновременно экспрессных приборов для работы во внелабораторных условиях.
В коллективе Отделения геохимического и геофизического приборостроения Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН (в недавнем прошлом КТИ ГЭП) ведутся разработки ряда направлений приборостроения: по газовому анализу следовых количеств органических веществ в различных средах окружающей среды, по ядерно-физическим методам элементного анализа, волновым методам интроскопии оптически непрозрачных сред. История разработок восходит к постановкам задач по решению проблемы обнаружения взрывчатых веществ.
 |
| Зам. директора ИНГГ СО РАН д.т.н. Владимир Матвеевич Грузнов, зав. лабораторией к.т.н. Алексей Леонидович Макась с сотрудниками: с.н.с. Михаилом Львовичем Трошковым и м.н.с. Андреем Сергеевичем Кудрявцевым. |
Только новые физико-химические идеи могут обеспечить создание приборов, удовлетворяющих достаточно жестким требованиям, предъявляемым к обнаружителям: это в первую очередь быстрая реакция обнаружителей в сочетании с высокой чувствительностью. Так, для газоаналитических методов — быстрая регистрация предельно малых (следовых) количеств органических веществ, для элементного анализа с проникающим нейтронным излучением — быстрая идентификация органических веществ в сложных помеховых условиях, для электромагнитных методов интроскопии — обнаружение и идентификация слабых неоднородностей грунтов, для гидроакустических — оперативный обзор пространства с идентификацией обнаруженных объектов.
 |
Ведущий инженер-электроник Дмитрий Зинченко.
|
В области газового анализа коллективом были развиты новые принципы дистанционного вихревого пробоотбора, экспрессной поликапиллярной хроматографии, эффективного ионизационного детектирования веществ, селективной спектрометрии приращения ионной подвижности, портативной скоростной хромато-масс-спектрометрии.
В области элементного анализа созданы методы идентификации веществ по их элементному составу.
В области интроскопии разработаны: фазочувствительный метод селекции металлических неоднородностей в грунте, метод пространственной селекции объектов по амплитудно-фазовому сравнению отраженных сигналов.
 |
Новое поколение экспрессных хроматографических обнаружителей (ЭХО) с воздухом в качестве газа-носителя и принципиально новым детектором с перестраиваемой селективностью и иодификация ЭХО-ФИД для геохимической съемки и экологического контроля (зав. отделом Михаил Николаевич Балдин, инженер 1 категории Евгений Владимирович Карташов).
|
Развиваются несколько газоаналитических методов, в том числе физические основы экспрессной газовой хроматографии с воздухом в качестве газа-носителя. В этом случае в портативных приборах исчезает баллон с инертным газом, приборы становятся более компактными, отпадает необходимость запасаться инертным газом при работе в полевых условиях. На этой основе созданы новые портативные газовые хроматографы ЭХО для работы в полевых условиях. Приборы содержат несколько быстросменных устройств ввода газообразных и жидких проб, поликапиллярные колонки для быстрого разделения веществ в пробе, в том числе совершенно новые варианты газоадсорбционных колонок, разработанных Институтом катализа им. Г. К. Борескова, и уникальные конструкции чувствительных детекторов. Два типа приборов приказами министров приняты к использованию спецслужбами.
 |
Ведущий программист Людмила Викторовна Блинова за отладкой программ управления газовым хроматографом.
|
Разработана новая схема спектрометра приращения ионной подвижности, обеспечивающая его работу при изменении климатических условий в широком диапазоне. Эта технология является основой современных ручных обнаружителей и аналитических приборов. Проведен цикл исследований ряда актуальных для построения приборов по этой технологии физических процессов и констант. В частности, исследовано влияние температуры и концентрации паров воды в воздухе на химическую ионизацию при атмосферном давлении нитротолуолов, образующих ионы в конкурирующих реакциях захвата электрона и отрыва протона; определены коэффициенты переноса некоторых типов ионов органических веществ в воздухе, как функции напряженности электрического поля, температуры и концентрации паров воды; получены характеристики кинетики термодесорбции взрывчатых веществ с различных поверхностей. Результаты исследований значительно расширяют области применения этого аналитического метода.
 |
Д.ф.-м.н. Игорь Александрович Буряков с образцом аналитического блока спектрометра приращения ионной подвижности, содержащего схему, исключающую влияние параметров атмосферы на результаты анализа.
|
Аналитические схемы хромато-масс-спектрометрического анализа смеси веществ с сильно различающимися температурами кипения реализованы в первом российском мобильном хромато-масс-спектрометре (МХМС). МХМС приказом министра обороны РФ принят на снабжение в составе передвижных аналитических лабораторий.
Создан образец малогабаритного масс-спектрометра с ионизацией при атмосферном давлении. Исследуются особенности химической ионизации при атмосферном давлении веществ, актуальных в экологическом и специальном контроле, геохимической съемке, для электронной промышленности.
 |
С.н.с. лаборатории систем мониторинга Игорь Николаевич Злыгостев, главный конструктор инженерных гидролокаторов.
|
В области гидролокации на мелководье теоретически и экспериментально обоснован новый метод определения азимутального угла курсового препятствия без применения сложных сканирующих устройств. В основе метода лежит амплитудно-фазовое сравнение отраженных сигналов, принятых по трем различным парциальным диаграммам направленности антенны, содержащей минимум три ряда отдельных пьезокерамических элементов. Используются: суммарная диаграмма направленности, получаемая путем синфазного сложения сигналов части элементов антенны, разностная диаграмма, получаемая противофазным сложением сигналов, и фазоопорная диаграмма, формируемая средним рядом антенны. Новый метод использован при создании двух типов бортовых инженерных гидролокаторов с амплитудно-фазовой селекцией объектов в мелких водоемах глубиной до нескольких метров с одновременным определением скорости плавсредства. Государственные испытания гидролокаторов подтвердили их высокие характеристики при работе в сложных условиях мелких водоемов. Работа также закончилась выходом приказа заказчика об использовании гидролокаторов.
В 90-х годах с появлением первых персональных компьютеров приобрели лицензию на программу «Автокад». Уже в те времена это была довольно мощная программа, полностью заменившая конструкторам кульман. По мере развития программного обеспечения для конструкторов в сторону трехмерного моделирования нами была освоена и эта возможность, и уже в 1995-1996 гг. мы проектировали наши приборы на основе трехмерных моделей, созданных в «Автокаде». С появлением троицы «Inventor», «SolidWorks» и «Solid Edge» нами был сделан выбор в пользу «SolidWorks» от фирмы «Dassault Systemes», на котором сегодня мы и продолжаем работать. Конструктора, которые были обучены работать на компьютере в объеме, в трехмерном измерении, вряд ли вернутся к традиционным способам проектирования, которое предполагает проектирование на плоскости в нескольких проекциях. Человек, освоивший трехмерное моделирование на компьютере, работает более продуктивно, делает меньше ошибок, меньше занимается оформительством при создании конструкторской документации (КД), перекладывая львиную долю работы на компьютер. Благодаря использованию «SolidWorks» мы существенно сократили сроки разработки и проектирования деталей и узлов наших приборов, повысилась собираемость изделий, сократилось время на проверку и согласование КД.
 |
Инженер и одновременно токарь высокой квалификации Максим Владимирович Кузнецов.
|
Экспериментальные исследования и успешные разработки приборов по государственным заказам невозможно вести без квалифицированных рабочих кадров. В составе отделения работает экспериментальный цех под руководством опытнейшего начальника Владимира Яковлевича Кузнецова. Изготовление деталей и сборку исследовательских стендов, высокочувствительных портативных приборов, содержащих точную механику, миниатюрные газовые магистрали, объемы с высоким вакуумом, высокочастотные электронные блоки ведут рабочие высшей квалификации, в том числе: слесарь В. А. Глебов, фрезеровщик В. Н. Гончаренко, молодой, но уже опытный токарь С. О. Соловей. Рабочие цеха непосредственно участвуют в выборе тех или иных технических решений с учетом технологии изготовления. Опыт рабочих часто помогает инженерам и конструкторам найти оптимальные и надежные технические решения элементов приборов.
Наш корр.
Фото В. Новикова
стр. 3
|
