Вторник 08 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
Математики создали тетраэдр, который всегда приземляется на одну и ту же сторону Математики создали тетраэдр, который всегда приземляется на одну и ту же сторону Четырехсторонняя фигура, которая всегда будет покоиться на одной и той же стороне, независимо от того, на какую сторону она приземляется, была построена математиками спустя десятилетия после того, как впервые было…
Как жара меняет поведение человека, пояснили эксперты Как жара меняет поведение человека, пояснили эксперты Биологи давно подметили, что жара негативно отражается на поведении живых существ. Ряд американских исследований подтверждают, что агрессия у крыс в отношении представителей своего вида активируется при высоких температурах, рассказывает ресурс…
Таинственная надпись на надгробии раскрывает место захоронения графа Дракулы Таинственная надпись на надгробии раскрывает место захоронения графа Дракулы Таинственная надпись, обнаруженная в многовековой гробнице в Неаполе, может наконец-то раскрыть давно потерянное место захоронения графа Дракулы. Исследователи утверждают, что место захоронения, расположенное в часовне Турболо церковного комплекса Санта-Мария-ла-Нова, может…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над территорией России уничтожили три БПЛА МО: за ночь над территорией России уничтожили три БПЛА Российские средства ПВО уничтожили три украинских БПЛА над Белгородской областью за ночь. Об этом сообщили в Минобороны России. "В период с 22:30 мск 7 июля текущего года до 7:00 мск…
Трамп заявил, что США будут и дальше поставлять Украине оружие Трамп заявил, что США будут и дальше поставлять Украине оружие США намерены поставлять Украине оружие. Об этом заявил в понедельник президент США Дональд Трамп, отвечая на вопросы журналистов в начале встречи с премьер-министром Израиля Биньямином Нетаньяху в Белом доме. "Мы…
Нетаньяху номинировал Трампа на Нобелевскую премию мира Нетаньяху номинировал Трампа на Нобелевскую премию мира Премьер-министр Израиля Биньямин Нетаньяху сообщил о номинировании президента США Дональда Трампа на Нобелевскую премию мира. "Хочу передать вам письмо, которое я направил в Нобелевский комитет. Оно номинирует вас на премию…
Тема дня
Почему сделка России и США сейчас не состоится Почему сделка России и США сейчас не состоится

Трамп хочет не сдать, а продать Украину. Или, если быть точнее, обменять ее на какую-то уступку с ро...

Фото
В Аризоне обнаружен самый древний известный птерозавр Северной Америки В Аризоне обнаружен самый древний известный птерозавр Северной Америки

Группа исследователей под руководством Смитсоновского института обнаружила древнейшего известного пт...

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)".