Понедельник 07 июля 2025 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Магнитное поле Земли помогло физикам СПбГУ создать недорогой анализатор жидкостей


Магнитное поле Земли помогло физикам СПбГУ создать недорогой анализатор жидкостей

Четверг, 26 Апреля 2018 16:45

Участники конкурса «Start-up СПбГУ — 2018» создали прибор, способный анализировать состав и свойства жидкостей с помощью явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Разработка, цена которой будет вдвое ниже зарубежных аналогов, может исследовать нефтяные эмульсии, водные растворы, определять содержание атомов водорода в топливе или молекул воды в продуктах. Кроме того, с его помощью можно узнать, какая жидкость хранится в закрытых контейнерах из немагнитных металлов.

 

Главное преимущество прибора — низкая стоимость, сообщили журналисту Planet Today в пресс-службе. Сегодня в мире можно купить только две аналогичных разработки: новозеландского производства — за 20 000 долларов — и американского — за 10 000 долларов. Цена отечественного варианта, по оценкам будущих предпринимателей, окажется в несколько раз ниже — около 300 000 рублей. При этом прибор имеет очень широкую сферу применения: его можно использовать в пищевой, химической или нефтяной промышленности.

 

Датчик прибора представляет собой куб со стороной 40 сантиметров, стенки которого сделаны из немагнитных металлов — алюминия и меди, что помогает уменьшить электромагнитные помехи. Внутри куба находится катушка индуктивности, в которую помещается образец исследуемого вещества. На него в течение нескольких секунд воздействуют сильным магнитным полем, затем в течение нескольких миллисекунд — слабым радиоимпульсом. В итоге ядра вещества излучают радиосигнал, который с помощью компьютера преобразуется в спектр. Этот спектр у каждого вещества свой, благодаря чему исследователи могут отличить вещества друг от друга подобно тому, как людей отличают по отпечаткам пальцев.

 

Обычно, главная часть ЯМР-спектрометров — это большой и мощный сверхпроводящий магнит с очень однородным полем. Создавать и обслуживать его крайне сложно, поэтому стоит такой аппарат достаточно дорого. Однако капитан команды, аспирант СПбГУ кандидат физико-математических наук Павел Куприянов при содействии сотрудников кафедры ядерно-физических методов исследования создал прибор, в котором этот элемент заменяет самый доступный магнит — планета Земля.

 

«Земное поле — это просто подарок, — объясняет физик. — Магнитные силовые линии на поверхности планеты параллельны, поэтому поле очень однородное. Но при работе в лаборатории возникает ряд проблем: земное поле искажается из-за арматуры в стенах, компьютеров, оборудования и других металлических предметов. Поэтому на каркасе датчика располагаются дополнительные катушки, которые исправляют неоднородность поля. Кроме того, различные приборы, находящиеся в соседних помещениях, создают электромагнитные помехи, от которых спасает экранирующий куб из меди и алюминия».

 

Но самая большая проблема, как рассказывает Павел, — это изменяющиеся магнитные поля, накладывающиеся на магнитное поле Земли, которые вызывают мощные электроприборы, а также электротранспорт. Они сильно влияют на качество ЯМР-спектра. Физикам СПбГУ удалось решить эту проблему, включив в систему второй ЯМР-датчик, сигнал которого используется для коррекции спектра. На метод получения спектров ЯМР в земном поле с помощью второго опорного датчика недавно был получен патент, авторами которого являются Павел и его научный руководитель, профессор СПбГУ, доктор физико-математических наук Владимир Чижик.

 

Еще одна интересная особенность прибора — возможность анализировать жидкости, которые находятся внутри тонких металлических контейнеров из немагнитных металлов (алюминия, меди, цинка и других). Это может оказаться полезным, например, в работе спецслужб: таким способом можно определить содержимое закрытой пивной банки, если есть подозрения, что человек пытается пронести запрещенные жидкости в места скопления людей.

 

 

Хотя обычно подобные приборы предназначены в первую очередь для лабораторных работ в вузах — с их помощью студенты учатся понимать явление ядерно-магнитного резонанса, Павел Куприянов отмечает, что ЯМР в земном поле можно использовать и для полевых научных исследований. Например, специалисты из Новой Зеландии с помощью ЯМР-технологии изучали содержание морской воды в антарктических льдах, а ученые на Урале так исследуют грунтовые воды без бурения.

 

Сегодня под научным руководством Владимира Чижика над проектом также работают физик-аспирант Андрей Чудин, студентка направления «Прикладные физика и математика» Вероника Мамонтова, магистрантка направления «Химия» Валерия Баранаускайте и студентка направления «Менеджмент» Светлана Супранович.

 

К финалу конкурса в мае команда планирует представить новую версию прибора, которая будет в несколько раз меньше нынешней. Она будет предназначена для лабораторных работ студентов, и на ней также можно будет делать анализ состава жидкостей по ЯМР-спектру. В будущем участники команды надеются заинтересовать своими разработками предприятия пищевой промышленности, специалистов по безопасности, строительные фирмы, аналитические лаборатории, учреждения геологоразведки, спецслужбы, медицинские центры и другие учреждения.

 
 

 
Волкова Алена Опубликовано в Наука   Теги Наука
Читайте также
Жизнь после смерти: как клетки трансформируются в новые организмы Жизнь после смерти: как клетки трансформируются в новые организмы Недавние исследования показывают, что клетки человеческого организма продолжают жить и даже трансформироваться после смерти тела, сообщает «МедиаПоток». Несмотря на то, что сердце и мозг прекращают работу, клетки не умирают мгновенно.…
Археологи обнаружили в Таджикистане 2000-летний кувшин с именем женщины Археологи обнаружили в Таджикистане 2000-летний кувшин с именем женщины Археологи на юге Таджикистана обнаружили глиняный кувшин возрастом 2000 лет с личной надписью, в которой указано имя его владелицы: Сагкина. Это открытие имеет редкое историческое и культурное значение. Найденный на…
Северный Ледовитый океан оставался открытым во время ледниковых периодов Северный Ледовитый океан оставался открытым во время ледниковых периодов Ученые годами спорили о том, покрывал ли гигантский толстый шельфовый ледник весь Северный Ледовитый океан во время самых холодных ледниковых периодов. Теперь новое исследование, опубликованное в Science Advances, оспаривает эту…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 120 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 120 украинских БПЛА Средства ПВО уничтожили и перехватили 120 украинских БПЛА над регионами РФ и Азовским морем за ночь. Об этом сообщили в Минобороны России. В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО уничтожены…
Путин посмертно наградил генерал-майора Михаила Гудкова второй звездой Героя Путин посмертно наградил генерал-майора Михаила Гудкова второй звездой Героя Президент РФ Владимир Путин наградил второй медалью "Золотая Звезда" посмертно замглавкома ВМФ России, экс-командира 155-й отдельной гвардейской бригады гвардии генерал-майора Михаила Гудкова, погибшего в Курской области. "За мужество и героизм,…
Маск заявил, что изменил свое мнение о Трампе из-за увеличения дефицита бюджета США Маск заявил, что изменил свое мнение о Трампе из-за увеличения дефицита бюджета США Американский предприниматель Илон Маск заявил, что он поменял свое отношение к президенту США Дональду Трампу из-за политики американского лидера, которая ведет к увеличению дефицита бюджета страны. "Увеличение дефицита с достигнутого…
Тема дня
Внуки нацистов пришли в Европе к власти  Внуки нацистов пришли в Европе к власти 

Многие нынешние европейские политики являются потомками нацистов времен Второй мировой. Недавно спис...

Фото
В России запатентована система классификации симптомов постковида В России запатентована система классификации симптомов постковида

Специалистами Санкт-Петербургского государственного университета разработана и запатентована система...

Опрос

Какое время продлится напряженность в отношениях между Россией и Азербайджаном?

 

Анекдот дня

Когда телефон был привязан к стене, люди были свободны...

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

КАК ЗАРАБОТАТЬ НА ИИ ЕСЛИ ТЫ НЕ ПРОГРАММИСТ?
ПРОФЕССИИ, КОТОРЫЕ ВЫМРУТ ЧЕРЕЗ 5 ЛЕТ И ЧТО С ЭТИМ ДЕЛАТЬ?
Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".