Суббота 08 августа 2026 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
Nature: галактики действительно начинают вращаться еще до своего рождения Nature: галактики действительно начинают вращаться еще до своего рождения Почему галактики вращаются? Этот вопрос мучает астрономов уже около 100 лет, с тех пор как было обнаружено, что туманные вращающиеся сгустки на ночном небе на самом деле являются спиральными галактиками,…
Осетр может прожить более 400 лет — намного дольше, чем считалось Осетр может прожить более 400 лет — намного дольше, чем считалось В Северной Америке обитает рыба, которая может вырасти до размеров самого высокого человека и иметь вес, равный его росту. Считалось, что эти озерные чудовища доживают до невероятного возраста — около…
Жизнь на Земле могла возникнуть из неживой материи сразу дважды Жизнь на Земле могла возникнуть из неживой материи сразу дважды Сам факт нашего существования — это череда удивительных случайностей, история которых насчитывает более 4 миллиардов лет. Одной из самых больших трудностей была самая первая: как жизнь возникла из первобытного бульона…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 397 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 397 украинских БПЛА Российские средства ПВО перехватили и уничтожили за ночь над регионами РФ и акваторией Азовского моря 397 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными силами…
ВС России ударили по предприятию военной промышленности и складу ГСМ в Киеве ВС России ударили по предприятию военной промышленности и складу ГСМ в Киеве Российские военные ночью нанесли групповой удар по предприятию военной промышленности и складу ГСМ в Киеве. Об этом сообщили в Минобороны России. "Сегодня ночью Вооруженными силами Российской Федерации нанесен групповой удар…
В России с 1 марта 2027 года банки будут отказывать в переводах при вредоносном ПО В России с 1 марта 2027 года банки будут отказывать в переводах при вредоносном ПО Российские банки с 1 марта 2027 года будут отказывать клиентам в переводе денег, если на их устройстве обнаружено вредоносное программное обеспечение (ПО), следует из Федерального закона № 210-ФЗ от 26…
Тема дня
Три исламских государства окончательно потеряли надежду на США Три исламских государства окончательно потеряли надежду на США

Турция, Пакистан и Саудовская Аравия создали совместный военный блок. Уже можно встретить термин «Ис...

Фото
Древние геномы раскрывают, как миграция и диета повлияли на предков японцев Древние геномы раскрывают, как миграция и диета повлияли на предков японцев

Два древних генома из Японии позволяют исследователям более детально изучить, как миграция, климат и...

Опрос

Кто первый посягнет на западные регионы Украины?

 

Анекдот дня

Ощущение, что кто-то просыпается и говорит: "Алиса, сделай ещё хуже."

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)".