ТЕГИ
Анализатор масс-спектрометры приборы
Умный анализатор масс-спектрометры широко используются в нефтехимии и металлургии, астрономии и космонавтике. разрабатывают в Рязанском радиоуниверситете. Создание опытного образца получило поддержку Правительства области. В Рязанском государственном радиотехническом университете работе в инновационном поле уделяется большое внимание. В числе перспективных направлений – создание масс-спектрометра времяпролетного типа на кафедре промышленной электроники. О приборе, области его применения и проблемах, которые необходимо решить для его создания, корреспондент РВ беседует с профессором кафедры.
Приборостроение масс-спектрометрия
Масс-спектрометрия – новое явление в приборостроении? Нет, но очень перспективное. Развитию масс-спектрометрии придается огромное значение во всех развитых странах мира. Десятки фирм в США, Японии, Германии занимаются разработкой и внедрением таких приборов.
Мировой выпуск масс-спектрометров постоянно растет. Они востребованы рынком несмотря на то, что это сложные, наукоемкие и очень дорогостоящие приборы. Стоимость одного может составлять более миллиона долларов. Финансовые вложения оправданны? Безусловно. Масс-спектрометры используются чуть ли не во всех сферах деятельности, в том числе биологии, медицине, фармакологии. С использованием масс-спектрометров проводится контроль за состоянием пищевых продуктов, мониторинг окружающей среды.
Используются в нефтехимии и металлургии, астрономии и космонавтике
Оборудование, созданное на основе масс-спектрометрического анализа, также используется работниками правоохранительных служб. Здесь и борьба с незаконным оборотом наркотических средств, выявление взрывчатых веществ в местах большого скопления людей. Помимо этого, масс- спектрометры широко используются в нефтехимии и металлургии, астрономии и космонавтике. Это далеко не полный перечень, потому что область применения этих приборов очень широка. В чем заключается преимущество таких приборов перед другими, традиционными, средствами или способами определения, к примеру, наличия наркотических средств в крови или взрывчатки в багаже пассажиров?
Исследовать отдельные молекулы и атомы
Масс-спектрометрические методы позволяют анализировать состав газообразных и твердых веществ на молекулярном и атомарном уровне.
Исследовать отдельные молекулы и атомы, то есть получить очень тонкий анализ структуры вещества. Причем оперативно, в реальном масштабе времени за единицы секунд. К сожалению, в России эта отрасль развита слабо.
Выпуском единичных приборов занимаются несколько фирм и предприятий. В их числе отделение Российской академии наук – ЗАО Эксан физико-технического института им. Иоффе. В среднем в нашей стране производится всего 25 масс-спектрометрических приборов, хотя в ряде отраслей допускается использование только отечественной аппаратуры и оборудования. Например, в военной промышленности, космонавтике или атомной энергетике. Приборы, созданные на основе принципов масс-спектрометрии, там особенно необходимы.
Применение будет говорить не только об определенной продвинутости, но и о гарантированном качестве работы систем и блоков. Но пока Россия отстает по внедрению такого оборудования. Для сравнения. По исследованиям независимых экспертов, в 2007 году совокупность выпуска и реализации масс- спектрометрических приборов в мире оценивалась в 8,4 миллиарда долларов, в 2011 – 9,7 миллиарда долларов. На российском рынке в 2007 году объемы покупки и потребления зарубежной масс-спектрометрической продукции составляли 1 миллиард 128 миллионов рублей, в 2011 – 1,5 миллиарда.
В 2007 году в России выпущено и реализовано 110 приборов, в 2011 уже 226. Области применения у масс-спектрометров разные, получается, что существует множество модификаций? Существует три вида масс-спектрометрических приборов. Магнитные, квадрупольные, времяпролетные. Все превращают вещество в заряженные частицы. Эти частицы начинают бегать, летать, но в зависимости от того, какая у них масса, тяжелые – медленно, легкие – быстрее. Траектория частиц будет различная в электрических и магнитных полях. В принципе, все эти приборы работают на этом эффекте. Электрические магнитные поля действуют по-разному на заряженные частицы с различной массой. Информация на приборе отражается в виде специального спектра.
Написать диаграмму – масс-спектр, то есть определяем количественный или качественный состав вещества. Выводы будут делать специалисты, которые проведут идентификацию по полученной информации. В чем заключается новизна вашего прибора? Мы придумали и развили новый способ времяпролетного разделения этих заряженных частиц, который позволяет улучшить аналитические и коммерческие характеристики. По этой тематике мы получили 8 патентов в течение последних пяти лет. От общего выпуска времяпролетные масс-спектрометры составляют всего тридцать процентов, но у них есть недостаток – не могут проводить анализ частиц с широким диапазоном энергии. Мы пытаемся разработать усовершенствованный прибор, позволяющий улучшить времяпролетные характеристики, и сейчас находимся на стадии создания опытного образца. Эта работа не одного дня.
Затрачено порядка 5-7 лет. Разработали, запатентовали, опубликовали, доложили и только потом начали заниматься разработкой экспериментального образца. С недавнего времени работа продвигается на порядок быстрее.
Участвуем в конкурсах, которые проводит наше Министерство образования и науки.
Оказывает посильную поддержку Российский фонд поддержки малых предприятий в научной сфере. Мы, к слову, такое предприятие создали. Вот так, как говорится, с миру по нитке… Следующий этап – запуск в производство? Не так все просто.
Если прибор действительно оправдывает наши надежды и хорошо работает, мы должны отработать технологии изготовления самого анализатора. В этом и кроется по большому счету оригинальность его создания. От идеи до создания опытного образца – дистанция огромного размера. Не возникает ли опасность, что найдутся более состоятельные и предприимчивые люди и воспользуются вашими уже опубликованными идеями? В каждом приборе существует своя изюминка, и чтобы реализовать этот метод, нужно создать электронную систему, которая будет формировать высокоточное квадрупольное поле. В этом и заключается основная трудность. Мы разрабатываем технологичный способ, который можно запустить в серийное производство, и надеемся, что он будет приемлем по цене и по точности. Если мы этот прибор создадим, то он, конечно же, будет конкурентоспособным. Уверенность в том, что он окажется дешевле своих собратьев и будет иметь лучшие характеристики, у нас есть.
