Неусыпный контроль необходим в современном городе за состоянием окружающей среды. В одной лишь Москве существует множество точек, в которых желательно постоянно проверять состав воздуха. Это, однако, весьма недешево: приходится брать пробы воздуха и проводить их хроматографический анализ на стационарных или мобильных экологических комплексах при помощи сложных и дорогостоящих методик. Поэтому реальное число контролируемых в Москве "горячих" точек едва достигает двух десятков.
Но всегда ли необходим столь детальный контроль? Ведь не исключено, что именно на этот раз состав воздуха вполне приемлем и вредные составляющие в нем не превышают норм ПДК - предельно допустимых концентраций. Возможность знать это заранее могла бы сэкономить немало средств за счет уменьшения числа так называемых "холостых" анализов. Обеспечивает такую возможность разработанный в Институте химических проблем микроэлектроники (Москва) новый прибор - ИОЗ-1 - автономный индикатор органических загрязнений. В апреле нынешнего года он был представлен на выставке "Инновации-99" на ВВЦ (Москва).
"Сердце" прибора - миниатюрный газовый сенсор, принцип действия которого основан на изменении проводимости тончайшей газочувствительной металлооксидной пленки. Эта проводимость меняется при взаимодействии пленки с легколетучими органическими соединениями - подобными тем, что загрязняют атмосферу в черте города.
Для повышения чувствительности прибора в нем применен пленочный платиновый нагреватель, который поддерживает такую температуру пленки, при которой ее чувствительность максимальна. Механическую же прочность и стабильность конструкции определяет теплопроводящая подложка из сапфира.
Режим работы сенсора задается и анализируется электронной схемой на основе микропроцессора. В приборе заранее устанавливают необходимую для каждого конкретного случая величину порога сигнализации. И если допустимый порог превышается хотя бы по одному из параметров, то прибор включает звуковую сигнализацию, а его цифровой индикатор показывает значение превышения. Это означает, что атмосфера загрязнена выше предельно допустимого уровня и требует более глубокого и соответственно - более дорогого химического анализа.
Аналогичные сенсоры используются и в ряде других разработок института - в датчиках, измерителях, регуляторах концентрации влаги и газов - метана, озона, сероводорода т. д. Такие приборы успешно используются специалистами ОАО "Газпром", НПО "Химавтоматика", муниципальных и иных служб.
ВПОЛНЕ КОНКУРЕНТОСПОСОБНАЯ РАЗРАБОТКА
"Ноутбук для первоклассника" - так называлась одна из наших публикаций в № 9 за 1996 год. В ней рассказывалось о первом созданном в России портативном компьютере "Компи", предназначенном в основном для младших школьников и не требующем при общении с ним никаких специальных навыков. Не обязательно даже уметь читать, потому что в "Компи" есть речевой синтезатор, способный дать малышу совет, сделать ему замечание или похвалить. А большой жидкокристаллический экран ноутбука совершенно безопасен для здоровья ребенка. Разработан первый отечественный ноутбук Российской инновационной корпорацией РИКОР (Москва) совместно с рядом оборонных предприятий и при непосредственном участии Российской академии образования.
Особенность "Компи" в том, что он хотя и может подсоединяться - через модем - к глобальной компьютерной сети, но, вообще-то говоря, рассчитан на создание своей собственной. Как, впрочем, и еще пять проектов - уже зарубежных, которые одновременно с ним вышли в финал международной премии Бангебана (Швеция) за выдающиеся достижения в области информатики и коммуникационных технологий в номинации "Создание новых информационных направлений". Еще, разумеется, не факт, что именно нашему проекту вручит в июне эту премию король Швеции, но сам выход в финал уже говорит об уровне разработки и ее конкурентоспособности.
КАПЛЯ ВОДЫ ВМЕСТО АКВАРИУМА
Малогабаритный акустический микроскоп, созданный специалистами Института биохимической физики Российской академии наук, был одним из экспонатов выставки "Инновации-99" на ВВЦ (Москва). Кардинально уменьшенные размеры этого прибора (10х10х10 см) позволяют установить его в обычный оптический микроскоп - вместо сменной головки с оптическими объективами и тем самым расширить сферу его применения.
Сегодня акустическое микроскопирование используется во многих областях науки, техники, промышленности и медицины.
В металлургии и химической промышленности проводят с его помощью неразрушающий контроль микроструктуры материалов, в микроэлектронике - неразрушающий контроль микросхем, в авиакосмической и нефтегазовой промышленности - контроль сварных и других соединений. Широко используется оно и в медицине, в частности - в офтальмологии, а также при исследованиях костной, зубной и мягких тканей и всякого рода имплантатов. Аналогом акустического микроскопирования может служить всем известное УЗИ - их объединяет общий термин "акустическая визуализация". Разница между ними - в рабочей частоте: для УЗИ она не превышает 7 мГц, а для акустического микроскопирования располагается в диапазоне от 15 до 50 мГц. Именно более высокая частота, а следовательно меньшая длина волны, позволяет акустическому микроскопу видеть мельчайшие детали - микроструктуру непрозрачных тел.
Сам принцип его действия относительно прост. Поданный на пьезокристалл короткий электрический импульс преобразуется в ультразвуковое излучение и поступает на линзу, фокусирующую его таким образом, чтобы фокус оказался внутри (или, если это необходимо, на поверхности) исследуемого материала. А чтобы обеспечить между материалом и линзой хороший акустический контакт, между ними располагают жидкость - как правило, воду. Проще сказать, опускают линзу и материал в резервуар с водой ("аквариум").
Порожденное ультразвуковым пучком отраженное излучение возвращается на ту же самую линзу в виде эха, а затем - на тот же самый пьезокристалл, где снова преобразуется в электрический сигнал. Его параметры - амплитуду, фазу, время прибытия, а также координаты точки фокуса запоминает компьютер. После этого акустический объектив переезжает в следующую точку. Перемещают его шаговые двигатели по линейным направляющим, которые составляют механическую сканирующую систему - наиболее массивную часть акустического микроскопа.
Применив в своей новой разработке самые современные прецизионные малогабаритные механические устройства, специалисты Лаборатории (Центра) акустической микроскопии ИБХФ РАН сумели резко снизить вес сканирующей системы и, следовательно, прибора в целом. А размеры его удалось уменьшить главным образом за счет исключения из его состава традиционного "аквариума". В лаборатории разработана новая конструкция акустического объектива, позволяющая обходиться всего лишь каплей воды, брызнутой на линзу. Уменьшились габариты акустического микроскопа и благодаря использованию в его электронном блоке самых последних достижений современной микроэлектроники. И, наконец, все это в совокупности снизило стоимость прибора, что тоже немаловажно.
ГУБКА ДЛЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Новый поглощающий материал разработан в Институте химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (г. Красноярск). И очень возможно, что эта разработка позволит кардинально решить проблему транспортировки и захоронения радиоактивных отходов.
Такая проблема появилась вместе с атомной промышленностью, поскольку отработанное ядерное топливо в виде жидких отходов надо было куда-то девать (см. "Наука и жизнь" № 2, 1993 г.). Поначалу - и у нас, и за рубежом - его просто сливали в реки, озера, моря, позднее стали закачивать в глубоко расположенные подземные линзы. Но оказалось, что и это небезопасно, поскольку землетрясения могут спровоцировать выброс жидких радиоактивных веществ на поверхность. И тогда была разработана технология их преобразования в твердые радиоактивные отходы, куда менее опасные и легче контролируемые. Из жидких отходов просто выпаривают воду, а образовавшийся осадок перемешивают с жидким стеклом. После застывания полученное вещество запаивают в бочки и отправляют в хранилище. При этом способе, однако, желательно иметь выпаривающие установки в местах появления жидких радиоактивных отходов - с тем, чтобы не транспортировать жидкие. Да и сама твердая масса получается неоднородной, что не способствует ее прочности.
Разработанный в Красноярске пористый материал состоит из стеклокристаллических микросфер, в которые радиоактивная жидкость заливается и в которых кристаллизуется. После этого материал нагревают, его поры закрываются, и жидкость оказывается запаянной внутри них и распределенной достаточно равномерно. Сам материал изготовляют из природного вещества - недорогого и относительно легко добываемого, а производят его в виде блоков удобной формы, пригодных к транспортировке.
Созданный в Красноярске материал успешно проходит испытания в ряде российских ядерных центров и в недалеком будущем может принести стране немалую прибыль.
