Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

БЮРО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ. ИЮНЬ 1999 №6

КАРМАННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Неусыпный контроль необходим в современном городе за состоянием окружающей среды. В одной лишь Москве существует множество точек, в которых желательно постоянно проверять состав воздуха. Это, однако, весьма недешево: приходится брать пробы воздуха и проводить их хроматографический анализ на стационарных или мобильных экологических комплексах при помощи сложных и дорогостоящих методик. Поэтому реальное число контролируемых в Москве "горячих" точек едва достигает двух десятков.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Но всегда ли необходим столь детальный контроль? Ведь не исключено, что именно на этот раз состав воздуха вполне приемлем и вредные составляющие в нем не превышают норм ПДК - предельно допустимых концентраций. Возможность знать это заранее могла бы сэкономить немало средств за счет уменьшения числа так называемых "холостых" анализов. Обеспечивает такую возможность разработанный в Институте химических проблем микроэлектроники (Москва) новый прибор - ИОЗ-1 - автономный индикатор органических загрязнений. В апреле нынешнего года он был представлен на выставке "Инновации-99" на ВВЦ (Москва).

"Сердце" прибора - миниатюрный газовый сенсор, принцип действия которого основан на изменении проводимости тончайшей газочувствительной металлооксидной пленки. Эта проводимость меняется при взаимодействии пленки с легколетучими органическими соединениями - подобными тем, что загрязняют атмосферу в черте города.

Для повышения чувствительности прибора в нем применен пленочный платиновый нагреватель, который поддерживает такую температуру пленки, при которой ее чувствительность максимальна. Механическую же прочность и стабильность конструкции определяет теплопроводящая подложка из сапфира.

Режим работы сенсора задается и анализируется электронной схемой на основе микропроцессора. В приборе заранее устанавливают необходимую для каждого конкретного случая величину порога сигнализации. И если допустимый порог превышается хотя бы по одному из параметров, то прибор включает звуковую сигнализацию, а его цифровой индикатор показывает значение превышения. Это означает, что атмосфера загрязнена выше предельно допустимого уровня и требует более глубокого и соответственно - более дорогого химического анализа.

Аналогичные сенсоры используются и в ряде других разработок института - в датчиках, измерителях, регуляторах концентрации влаги и газов - метана, озона, сероводорода т. д. Такие приборы успешно используются специалистами ОАО "Газпром", НПО "Химавтоматика", муниципальных и иных служб.

ВПОЛНЕ КОНКУРЕНТОСПОСОБНАЯ РАЗРАБОТКА

"Ноутбук для первоклассника" - так называлась одна из наших публикаций в № 9 за 1996 год. В ней рассказывалось о первом созданном в России портативном компьютере "Компи", предназначенном в основном для младших школьников и не требующем при общении с ним никаких специальных навыков. Не обязательно даже уметь читать, потому что в "Компи" есть речевой синтезатор, способный дать малышу совет, сделать ему замечание или похвалить. А большой жидкокристаллический экран ноутбука совершенно безопасен для здоровья ребенка. Разработан первый отечественный ноутбук Российской инновационной корпорацией РИКОР (Москва) совместно с рядом оборонных предприятий и при непосредственном участии Российской академии образования.

Особенность "Компи" в том, что он хотя и может подсоединяться - через модем - к глобальной компьютерной сети, но, вообще-то говоря, рассчитан на создание своей собственной. Как, впрочем, и еще пять проектов - уже зарубежных, которые одновременно с ним вышли в финал международной премии Бангебана (Швеция) за выдающиеся достижения в области информатики и коммуникационных технологий в номинации "Создание новых информационных направлений". Еще, разумеется, не факт, что именно нашему проекту вручит в июне эту премию король Швеции, но сам выход в финал уже говорит об уровне разработки и ее конкурентоспособности.

КАПЛЯ ВОДЫ ВМЕСТО АКВАРИУМА

Малогабаритный акустический микроскоп, созданный специалистами Института биохимической физики Российской академии наук, был одним из экспонатов выставки "Инновации-99" на ВВЦ (Москва). Кардинально уменьшенные размеры этого прибора (10х10х10 см) позволяют установить его в обычный оптический микроскоп - вместо сменной головки с оптическими объективами и тем самым расширить сферу его применения.

Сегодня акустическое микроскопирование используется во многих областях науки, техники, промышленности и медицины.

В металлургии и химической промышленности проводят с его помощью неразрушающий контроль микроструктуры материалов, в микроэлектронике - неразрушающий контроль микросхем, в авиакосмической и нефтегазовой промышленности - контроль сварных и других соединений. Широко используется оно и в медицине, в частности - в офтальмологии, а также при исследованиях костной, зубной и мягких тканей и всякого рода имплантатов. Аналогом акустического микроскопирования может служить всем известное УЗИ - их объединяет общий термин "акустическая визуализация". Разница между ними - в рабочей частоте: для УЗИ она не превышает 7 мГц, а для акустического микроскопирования располагается в диапазоне от 15 до 50 мГц. Именно более высокая частота, а следовательно меньшая длина волны, позволяет акустическому микроскопу видеть мельчайшие детали - микроструктуру непрозрачных тел.

Сам принцип его действия относительно прост. Поданный на пьезокристалл короткий электрический импульс преобразуется в ультразвуковое излучение и поступает на линзу, фокусирующую его таким образом, чтобы фокус оказался внутри (или, если это необходимо, на поверхности) исследуемого материала. А чтобы обеспечить между материалом и линзой хороший акустический контакт, между ними располагают жидкость - как правило, воду. Проще сказать, опускают линзу и материал в резервуар с водой ("аквариум").

Порожденное ультразвуковым пучком отраженное излучение возвращается на ту же самую линзу в виде эха, а затем - на тот же самый пьезокристалл, где снова преобразуется в электрический сигнал. Его параметры - амплитуду, фазу, время прибытия, а также координаты точки фокуса запоминает компьютер. После этого акустический объектив переезжает в следующую точку. Перемещают его шаговые двигатели по линейным направляющим, которые составляют механическую сканирующую систему - наиболее массивную часть акустического микроскопа.

Применив в своей новой разработке самые современные прецизионные малогабаритные механические устройства, специалисты Лаборатории (Центра) акустической микроскопии ИБХФ РАН сумели резко снизить вес сканирующей системы и, следовательно, прибора в целом. А размеры его удалось уменьшить главным образом за счет исключения из его состава традиционного "аквариума". В лаборатории разработана новая конструкция акустического объектива, позволяющая обходиться всего лишь каплей воды, брызнутой на линзу. Уменьшились габариты акустического микроскопа и благодаря использованию в его электронном блоке самых последних достижений современной микроэлектроники. И, наконец, все это в совокупности снизило стоимость прибора, что тоже немаловажно.

ГУБКА ДЛЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Новый поглощающий материал разработан в Институте химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (г. Красноярск). И очень возможно, что эта разработка позволит кардинально решить проблему транспортировки и захоронения радиоактивных отходов.

Такая проблема появилась вместе с атомной промышленностью, поскольку отработанное ядерное топливо в виде жидких отходов надо было куда-то девать (см. "Наука и жизнь" № 2, 1993 г.). Поначалу - и у нас, и за рубежом - его просто сливали в реки, озера, моря, позднее стали закачивать в глубоко расположенные подземные линзы. Но оказалось, что и это небезопасно, поскольку землетрясения могут спровоцировать выброс жидких радиоактивных веществ на поверхность. И тогда была разработана технология их преобразования в твердые радиоактивные отходы, куда менее опасные и легче контролируемые. Из жидких отходов просто выпаривают воду, а образовавшийся осадок перемешивают с жидким стеклом. После застывания полученное вещество запаивают в бочки и отправляют в хранилище. При этом способе, однако, желательно иметь выпаривающие установки в местах появления жидких радиоактивных отходов - с тем, чтобы не транспортировать жидкие. Да и сама твердая масса получается неоднородной, что не способствует ее прочности.

Разработанный в Красноярске пористый материал состоит из стеклокристаллических микросфер, в которые радиоактивная жидкость заливается и в которых кристаллизуется. После этого материал нагревают, его поры закрываются, и жидкость оказывается запаянной внутри них и распределенной достаточно равномерно. Сам материал изготовляют из природного вещества - недорогого и относительно легко добываемого, а производят его в виде блоков удобной формы, пригодных к транспортировке.

Созданный в Красноярске материал успешно проходит испытания в ряде российских ядерных центров и в недалеком будущем может принести стране немалую прибыль.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «БНТИ (Бюро научно - технической информации)»