| |
|
|
gh
«НАНОСЛЕД» ИДЕТ ПО СЛЕДУ
|
Черноголовка Московской области
,
Институт физики твердого тела РАН
30.11.2007
|
Российские ученые создают небольшой, но очень эффективный прибор – портативный газоанализатор. По назначению он аналогичен носу специально обученной собаки, однако, в отличие от последней, не просто обнаружит примеси опасных веществ в воздухе, но и определит их количество и химическую структуру. BODY_P: Альтернативой натасканным на наркотики и взрывчатку собакам сможет стать газоанализатор, который разрабатывают ученые из Института физики твердого тела РАН (г. Черноголовка) вместе с коллегами из Научно-производственного центра «Аспект» при Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна). Более того, если собака при всем желании не способна рассказать, что именно она унюхала, то умный прибор не просто обнаружит примеси опасных веществ в воздухе, но и идентифицирует их.
|
|
Автор исследования:
Классен Николай Владимирович, кандидат физико-математических наук, зав. лабораторией оптической прочности и диагностики кристаллов
, Черноголовка Московской области
Дополнительную информацию можно узнать здесь:
+7 (496) 522-4694, факс +7 (496) 524-9701, моб. тел +7(903) 716-16-31
или klassen@issp.ac.ru
|
|
|
Фотографии и рисунки:
|
|
|
Ключевые слова:
|
По замыслу разработчиков прибор будет работать так. Воздухозаборник будет непрерывно прокачивать воздух через два специальных фильтра. Один из них – это тончайшие, менее половины миллиметра в диаметре капилляры в пластинах из искусственного сапфира. Зачем нужен такой экзотический и, очевидно, не дешевый фильтр? Дело в том, что на пластину регулярно подается электрический разряд. В его пламени примеси органических веществ сгорают, и по спектру излучения можно установить химический состав полученной плазмы - такой анализ называют атомно-эмиссионным. В принципе этот метод используют давно, но обычно соответствующий спектрометр – это крупный и довольно дорогой прибор. Однако, как выяснили исследователи, его можно сделать вполне компактным, размером в полкирпича и куда более легким.
Так вот, оказалось, что сапфир обладает поистине бесценными качествами как раз для такого рода анализов. Во-первых, он выдерживает высокие электрические поля и температуры, поэтому один и тот же фильтр можно использовать многократно – ему практически «ничего не делается». А во-вторых, его свойства как диэлектрика позволяют при небольших энергетических затратах формировать разряд необходимой мощности - поэтому прибор можно сделать сравнительно компактным.
Однако установить элементный состав пробы – это еще полдела. Ведь из одного и того же набора атомов различных элементов могут состоять молекулы совершенно разных веществ. Поэтому нужен еще один, независимый источник сведений о составе примесей – и, соответственно, второй фильтр.
На этот раз фильтр служит еще и своеобразным накопителем анализируемых веществ. По замыслу авторов, на эту роль лучше всего подходит тот же сапфир с полыми капиллярами, но на этот раз внутренние стенки капилляра будут покрыты слоем особого вещества. На этом слое искомые молекулы будут осаждаться и, соотвественно, накапливаться - концентрироваться, в отличие от небольших молекул основных компонентов воздуха, таких как азот, кислород, углекислый газ и пары воды.
В этом фильтре-концентраторе состав накопленных молекул анализируют с помощью другого метода – по спектру так называемого комбинационного рассеяния. Для этого фильтр просвечивают лучом лазера (сапфир, который выдерживает высокую плотность лазерного излучения, да и еще и прозрачен в широкой области оптического спектра, и тут оказывается более чем уместен). Анализируемые молекулы в строгом соответствии со своей структурой взаимодействуют с лазерным лучом, рассеивая его, благодаря чему эту их структуру можно установить.
Компьютер, на который поступают оба вида спектров (колебательный спектр молекул примесей и атомно-эмиссионный спектр составляющих их атомов и фрагментов молекул), анализирует полученные данные и сравнивает их со своей базой данных, в которую заранее закладывают эталонные спектры различных потенциально опасных веществ. И при совпадении результатов с эталоном немедленно реагирует, причем не просто дает знать, что в атмосфере, окружающей объекты-носители (это могут быть люди, багаж или автомобили), есть примеси опасных веществ, как это сделал бы специально обученный пес, но и точно сообщает – примеси каких именно веществ обнаружил газоанализатор.
На самом деле прибора в собранном виде пока нет – авторы еще разрабатывают его. Отдельные элементы либо уже сделаны, либо ученые знают, как их сделать, хотя, чтобы, как говорится, довести прибор до ума, придется еще поработать, а на это нужны время и средства. А некоторые компоненты авторы не просто сделали, но уже и используют. Например, важнейшую деталь – сапфировый фильтр – успешно применяют их коллеги из Германии для определения в воздухе производственных цехов некоторых токсичных газов. Конечно, ученые так устроены, что все равно разработают и сделают то, что им интересно. Но при адекватном финансировании это будет гораздо быстрее.
***
|
|
"Журнал 'Химия и жизнь - XXI век' "
|
|
| Пустая строка |
|
|
|
|
Адрес редакции журнала 'Химия и жизнь - XXI век': 105005, Москва, Лефортовский пер., д.8
(7-095) 267-54-18,
(7-095)267-54-18