Координаторы: д-р физ.-мат. наук Курышев Г. Л., д-р физ.-мат. наук Синица С. П.

Исполнители: ИК, ИФП, ИНХ, ИХКиГ, ИТ, ИТПМ, ИСМЭ СО РАН,
НГУ, НИИЛ, ГУ НИИКИ, ИМПС СО РАМН

По первоначальному техническому заданию предполагалось с помощью разрабатываемого в рамках проекта тепловизионного микроскопа поставить методику измерения температурных полей в работающих элементах интегральных схем (транзисторные структуры на основе кремния и арсенида галлия с характерными размерами активных элементов порядка 10 мкм), а также регистрировать в реальном масштабе времени протекание каталитических реакций с использованием таких катализаторов, как никель и платина. (Примеры применения тепловизионного микроскопа показаны на рис. 1). Однако в процессе выполнения проекта круг задач был значительно расширен.

Рис. 1. Применение тепловизионных систем в научных исследованиях. Fig. 1. Application of the thermovision systems in scientific researches.

Было создано несколько модификаций матричного тепловизора со следующими техническими характеристиками:

Степень дискретизации одного кадра	128 ´  128 элементов
Характерное время измерения и вывода одной термограммы	0,05 с
Спектральный диапазон принимаемого ИК-излучения	2,85—3,1 мкм
Предельная чувствительность	0,03 °С
Максимальный размер поля в кадре (зависит от расстояния до объекта) при расстоянии ~ 1,5 м	0,5´ 0,5 м2
Используемый хладоагент	жидкий азот
Время непрерывной работы при однократной заливке жидкого азота не менее (объем сосуда Дьюара криостата — 300 мл)	12 ч
Вес тепловизионной камеры	3,6 кг

Активно велась работа по совершенствованию и расширению области применения тепловизионных методов диагностики в медицинских учреждениях и исследовательских институтах СО РАМН.

Медицинский вариант тепловизора нового поколения “СВИТ 01” изготовлен на основе инфракрасной матрицы и предназначен для получения термографических изображений поверхности тела человека. Тепловизор рекомендован Минздравом РФ к серийному производству и применению в медицинской практике.

Высокое температурное разрешение и быстродействие камеры позволили получать высококонтрастные термограммы и проводить термографическое обследование пациентов с целью раннего диагностирования ряда заболеваний. Компьютерная обработка изображений позволяет выявить мелкие гипер- и гипотермические участки на термограммах. Тепловизор эффективен при диагностировании таких патологий, как воспаление и опухоли молочных желез, кожи, лимфоузлов, щитовидной и вилочковой желез, придатков, ЛОР-органов, желудочно-кишечного тракта, печени, почек, поражение нервов и сосудов конечностей, сонной артерии, опорно-двигательного аппарата, остеохондрозов, опухолей головного и спинного мозга. Тепловизор показал высокую эффективность при физиологических исследованиях периферийного кровотока, рефлекторных реакций на функциональные пробы, оценки эффективности дозировки препаратов.

На рис. 2 показаны примеры использования тепловизора в медицинской практике.

Рис. 2. Примеры термограмм, полученных с помощью медицинского тепловизора. Fig. 2. Examples of thermogramms, received with the help medical the thermovision receiver.

В рамках работ, выполняемых по проекту и грантам Минпромнауки, были созданы три тепловизора, а также осуществлены:

регистрация распределения температуры в факеле горения водорода в атмосфере при сверхзвуковых скоростях. Данная методика позволяет детально исследовать особенности поведения во времени плазмоидов, образующихся внутри струи;

поставлена методика и начаты исследования процессов поверхностного массотеплопереноса в жидкостях при нагревании и охлаждении. Высокая чувствительность тепловизора позволила наблюдать эффект температурного пространственного расщепления (эффект Бенара) в реальном масштабе времени;

использована другая предельная характеристика тепловизора — быстродействие. С интервалом 0,02 с регистрировалось изменение температуры при скорости нагрева газогенерирующей смеси азида натрия (80 % по массе) и фтористой соли лития (20 % по массе) более 100 град/с. Это позволило понять причины неоднородности протекания последующих реакций горения по площади образцов.

1. T. P. Smirnova, A. M. Badalian, L. V. Yakovkina, N. P. Sysoeva, I. P. Asanov, V. V. Kaichev, V. I. Bukhtiyarov, A. N. Shmakov, V. i. Rakhlin, A. N. Fomina. Silicon Carbonitride Films as a promising material synthesized from novel sources// Chemistry for Sustainable development. 2001.V. 9. P. 23—29.
2. А. М. Бадалян, В. И. Белый, Н. В. Гельфонд, И. К. Игуменов, М. Л. Косинова, Н. Б. Морозова, А. А. Расторгуев, Ю. М. Румянцев, Т. П. Смирнова, Н. И. Файнер, Л. В. Яковкина. Химическое строение и структура тонких пленок, полученных химическим осаждением из газовой фазы// Журнал структурной химии. 2002. № 43. C. 605—628.
3. Б. Г. Вайнер, Г. Н. Камаев, Г. Л. Курышев. Устройство для контроля скрытой границы раздела контактирующих поверхностей (варианты), патент № 2187113, выдан 10 августа 2002 года.
4. В. Н. Овсюк, Г. Л. Курышев, Ю. Г. Сидоров и др. Матричные фотоприемные устройства инфракрасного диапазона. Новосибирск, Наука, СИФ РАН, 2001. С. 10—118.
5. С. Воронцов, В. А. Забайкин, А. А. Смоголев, П. К. Третьяков, В. Ю. Александров, Ю. С. Мнацаканян, А. Н. Прохоров. Экспериментальные исследования характера горения водорода в сверхзвуковом потоке при использовании эллиптических инжекторов// Аэромеханика и газовая динамика. 2002. № 2. с. 67—74.

Всего по проекту опубликовано 10 статей в рецензируемых изданиях и получено два патента.

Оглавление

Далее