Суббота 19 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
В Азербайджане обнаружен монументальный военный курган возрастом 3800 лет В Азербайджане обнаружен монументальный военный курган возрастом 3800 лет На продуваемых ветрами равнинах Джейранчёля на западе Азербайджана сделано монументальное открытие. Там был обнаружен курган среднего бронзового века возрастом 3800 лет, который, как полагают, является местом захоронения огромного воина. Эти…
На Сицилии найдены обломки корабля VI века до н. э. с фрагментами мачты и каната На Сицилии найдены обломки корабля VI века до н. э. с фрагментами мачты и каната На юго-восточном побережье Сицилии, недалеко от города Санта-Мария-дель-Фокалло на территории Испики (Рагуза), группа археологов обнаружила останки греческого корабля, датируемого VI–V веками до нашей эры. Находка стала результатом шестой подводной археологической…
BJS: ложка Диокла - инструмент для извлечения стрел из ран в греко-римском мире BJS: ложка Диокла - инструмент для извлечения стрел из ран в греко-римском мире Международная группа исследователей опубликовала исследование, в котором попыталась прояснить форму, внешний вид и характеристики любопытного артефакта греко-римской эпохи — так называемой ложки Диокла, хирургического инструмента, использовавшегося для извлечения стрел из…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 73 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 73 украинских БПЛА Силы ПВО уничтожили и перехватили 73 украинских беспилотника над регионами России за ночь. Из них 10 дронов сбили над Московским регионом, в том числе 3 летевших на Москву дрона. Об…
Президент Путин скорректировал порядок проверки ложно отказавшихся от гражданства Украины Президент Путин скорректировал порядок проверки ложно отказавшихся от гражданства Украины Президент России Владимир Путин скорректировал регламент действий госорганов при обнаружении того, что отказавшийся от украинского паспорта гражданин РФ фактически продолжает им пользоваться. С соответствующим указом ознакомился ТАСС. Речь идет о…
В ЕС согласовали 18-й пакет санкций против России В ЕС согласовали 18-й пакет санкций против России Послы ЕС после двух месяцев дискуссий согласовали 18-й пакет санкций против России, сообщил журналистам дипломатический источник в Брюсселе. ТАСС собрал главное о содержании нового пакета рестрикций. Сообщается, что 18-й пакет…
Тема дня
Военные приготовления Запада работают против него же  Военные приготовления Запада работают против него же 

На новом витке обострения с Западом инструментов – таких, чтоб враги не использовали за прошедшие го...

Фото
Древний метеоритный кратер может быть на 800 млн лет моложе, чем считалось Древний метеоритный кратер может быть на 800 млн лет моложе, чем считалось

Ранее в этом году исследователи объявили об открытии, по их мнению, старейшего в мире ударного крате...

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.

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)".