Новые приборы и аппаратные комплексы

Индустрия наносистем

Технологии диагностики наноматериалов и наноустройств

Научные исследования и разработки

Материалы для электроники и радиотехники

ядерный магнитный резонанс, спектрометр

Мершиев Иван Георгиевич

15.11.1993

-

236041

Калининград, Невского 14

Калининградская область

КАЛИНИНГРАД

8(921) 610-0086

-

ivan.mershiev@gmail.com

-

-

БФУ им. И. Канта

физика

БФУ им. И. Канта

ассистент

Стипендиат DAAD

-

Разработка прибора, способного проводить релаксационные эксперименты ЯМР в слабом поле и обладающий малыми габаритами и энергопотреблением.

Разработать компактную систему ЯМР-анализа

На сегодняшний момент на мировом рынке преобладают стационарные варианты ЯМР-релаксометров (приборов, предназначенных для проведения релаксационных измерений в слабом поле), рассчитанные на специализированные области производства. Основными производителями таких приборов являются компании Bruker (Германия) и Jeol (Япония), ориентировочная стоимость на сегодняшний день – около 40 тыс. долларов. Задача данной НИР – разработка прибора, способного производить ЯМР-измерения в слабом и неоднородным поле, что снижает требования к размеру и массе магнита, снижает стоимость прибора, повышает его мобильность и эксплуатационные характеристики. При этом современная элементная база позволяет расширить частотный диапазон, в котором могут проводиться измерения, до 80-100 МГц без существенного усложнения конструкции, что позволит также использовать датчики с более сильным полем

На этапе проектирования отдельные модули приборов изготавливаются в виде независимых блоков. В дальнейшем планируется их объединение в один модуль, включающий в себя цифровой трансивер, радиочастотный усилитель и блок питания

-

-

-

-

-

-

-

Основная планируемая область применения – анализ нефти и нефтепродуктов. Существуют развитые методики, позволяющие определять сернистость и содержание влаги в нефти и продуктах её переработки. Так как ЯМР является неинвазивным методом измерений, возможно применение проточного датчика. Также возможно применение в пищевой и химической промышленности (определение относительного содержания жира и влаги в пищевых продуктах, контроль производства полимеров и пластмасс). Ориентировочная стоимость готового прибора составит 300 000 руб., предполагаемый объём рынка сбыта – 200 единиц в год

В последнее время получают распространение низкополевые мобильные спектрометры ядерного магнитного резонанса для проведения релаксационных измерений. Такие устройства позволяют определять соотношение содержащихся в образце веществ, а также определять наличие примесей. Спектр применений мобильных ЯМР –установок очень широк: определение содержания влаги в веществе, степени его пористости, медицинская диагностика, фармакология, анализ почвы, применение в нефтяной, пищевой и химической отраслях промышленности. В России рынок подобных устройств слабо развит, поэтому было примято решение разработать ЯМР-прибор, который мог бы эксплуатироваться в промышленных условиях. Работа проводится на базе лаборатории магнитно-резонансных методов исследования вещества, которая располагает современным оборудованием для проведения ЯМР-исследований для широкого круга задач – от проведения базовых релаксационных измерений до определения химической структуры сложных органических молекул. В качестве основы для разработки была выбрана проверенная схема с преобразованием частоты. На этапе разработки используется датчик на основе постоянного магнита с полем 0,314 Тесла, что соответствует частоте 14 МГц. В ходе первого года работы были разработаны и испытаны основные блоки, относящиеся к аналоговой части устройства (усилитель мощности, предварительный усилитель, смеситель частоты), блоки синтеза частоты и формирования импульсов. Схема с преобразованием частоты позволяет сделать приёмный тракт более устойчивым к синфазным помехам и использовать АЦП с меньшей полосой пропускания, но большей разрядностью. В результате выполнения проекта планируется создать портативный ЯМР-спектрометр, способный выполнять основные измерительные методики, в частности, измерение Т1 и Т2 релаксации в жидкостях и твёрдых телах. Прибор будет работать с внешними датчиками с полем до 1 Тесла и обладать компактными габаритами и весом до 5 кг (без датчика).

Разработка системы управления синтезом частоты и формирователя импульсов на основе ПЛИС. Разработка и изготовление гетеродинной системы приёма сигнала с использованием цифрового синтеза частоты. Расчёт и оптимизация аналоговой схемы приёма сигнала и согласования с датчиком. Разработка и изготовление модуля питания для цифровой и аналоговой частей устройства. Разработка интерфейса управления устройством. Объединение отдельных модулей устройства в единый блок. Испытания прибора, апробация методик регистрации сигнала.

БФУ им. И. Канта

-

-

-

Нет

БФУ им. И. Канта

-

-

-

Да

НИР/Лабораторные испытания

Да ,Программа УМНИК Фонда содействия Инновациям

-

Нет

Нет

Нет

Да

Да

Да

Да

Да

Да