Конкурентоспроможні прикладні розробки та новітні технології за пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки
1. Напівпровідникові джерела випромінювання на довжини хвиль 2,5-5,0 мкм
Автори: к.ф.-м.н. Кабацій В. М., д.ф.-м.н Блецкан Д.І., к.ф.-м.н. Головач Й.Й.
Основні характеристики, суть розробки:
Одержані тверді розчини епітаксіальних гетероструктур InGaAs та InAsSbP з високою кристалічною досконалістю шарів і заданим складом. На їх основі виготовлені активні елементи для швидкодіючих джерел ІЧ-випромінювання, матриць та сучасних оптичних сенсорів газів інфрачервоного діапазону спектру 2,5-5,0мкм. Підвищена ефективність роботи напівпровідникових джерел випромінювання у 2–5 разів шляхом нанесення герметизуючих покрить із халькогенідних напівпровідникових стекол різного хімічного складу та форми.
Комплексні дослідження електрофізичних та оптичних параметрів випромінюючих активних елементів дозволили вибрати оптимальні склади твердих розчинів, які забезпечують випромінювання активних елементів на довжинах хвиль, узгоджених із довжиною хвилі власного поглинання газу або компонентів в газовій суміші і представляють практичний інтерес (довжини хвиль 2,7 мкм, 3,32 мкм, 4,27 мкм, 4,67 мкм, що відповідають смугам поглинання парів води, метану (CH4), вуглекислого газу (CO2), окису вуглецю (CO)). Розроблені конструкції напівпровідникових джерел випромінювання на спектральну область 2,5–5,0 мкм містять дискретні, лінійчаті та матричні активні елементи на одну або кілька довжин хвиль випромінювання з можливістю їх одночасного або дискретного електричного живлення. Формування кількох потоків випромінювання, однакових по рівномірному розподілу енергії всередині пучка та рознесених у просторі в різні моменти часу незалежних потоків випромінювання приводить до зменшення похибки при вимірюванні малих концентрацій газів з заданою точністю і чутливістю у випадку збільшення неселективних втрат випромінювання (запиленість середовища, підвищена волога та температура, забрудненість оптичних елементів з часом). Виготовлені експериментальні зразки. Актуальність розробки НДВ зумовлена підвищеними вимогами до безпеки проведення робіт в добувній, переробній і хімічній промисловості, контролю газових викидів в атмосферу.
Патенто-, конкурентоспроможні результати:
Розроблені конструкції напівпровідникових джерел випромінювання не потребують додаткової термостабілізації з використанням мікроохолоджувача і забезпечують стабілізацію потужності і смуги випромінювання при зміні його температури за рахунок зміни температури навколишнього середовища. Серійне виробництво інфрачервоних джерел випромінювання на довжини хвиль 2,5-5,0 мкм в країнах СНД та за кордоном не здійснюється.
Новизна та високий рівень технічних розробок пiдтвердженi отриманими нагородами на міжнародних і національних виставках: Московському Міжнародному салоні промислової власності “Архімед” та міжнародному форумі-виставці “OPTICS-EXPO–2009” м. Москва (РФ); Міжнародному форумі лабораторного, оптичного та контрольно-вимірювального обладнання “Київ.ОптикаТех–2008” м. Київ; Всеукраїнському конкурсі “Інноваційний прорив”–2009. Демонструвались на виставці досягнень науки і технологій України в м. Шанхай (КНР, 2005р.) та м. Ханой (В’єтнам, 2006р.). Отримано 4 патенти на винаходи та 5 патентів на корисну модель в Україні.
Результати впровадження:
Основні результати досліджень впроваджені при викладанні курсу лекцій: «Загальна фізика» і «Електротехніка та основи промислової електроніки» для студентів технологічних спеціальностей МДУ та «Напівпровідникові прилади», «Напівпровідникова оптоелектроніка» і «Фізика сенсорів» для студентів фізичного факультету Ужгородського Національного університету.
2. ОптичнІ інфрачервонІ сенсори газів
Автори: д.х.н. Мигалина Ю.В., д.ф.-м.н Блецкан Д.І., к.ф.-м.н. Кабацій В. М.
Основні характеристики, суть розробки:
Запропоновані способи вимірювання концентрації газу у газовій суміші використовують нові технічні розробки та конструктивні рішення, які задовольняють сучасним вимогам, що ставляться до оптико-електронних сенсорів газів та газоаналізаторів. Нові способи вимірювання концентрації газу у газовій суміші забезпечують високу чутливість, точність, часову та температурну стабільність з одночасним підвищенням їх надійності.
Використання оптико-електронних сенсорів газів у вигляді інтегруючої сфери дозволяє суттєво зменшити довжину оптичної кювети, а також забезпечити використання різної кількості джерел випромінювання на різні довжини хвиль випромінювання для одночасного вимірювання концентрації компонент газу у суміші газів, що особливо важливо при багатокомпонентному аналізі. Показана можливість використання оптико-електронних сенсорів для вимірювання концентрації СН4 в діапазоні концентрацій 0–2,5 % (об’ємна доля СН4 у повітрі) та СО2 в діапазоні концентрацій 0–3 % (об’ємна доля СО2 у повітрі). Приведена похибка вимірювань без врахувань похибки приготування газової суміші не перевищувала ± 1,0 % для СО2 та ± 5,0 % для СН4. Мінімально виміряна концентрація СН4 в повітрі складала 200–250 ppm і 50–100 ppm для СО2 та обмежується співвідношенням сигнал-шум. Виготовлені експериментальні зразки.
Актуальність розробки економічних оптико-електронних сенсорів газів обумовлена глобальним потеплінням на Земній кулі, викликаним парниковим ефектом, застосуванням безперервного контролю забруднення навколишнього середовища й протіканням промислових процесів, вихлопів автомобіля й неповного згоряння палива в печі або каміні, сучасних оздоблювальних матеріалів і впакувань.
Патенто-, конкурентоспроможні результати:
Компактність, вібростійкість, малі габарити і маса, енергоспоживання поряд з великим терміном служби та швидкодією визначають широкий спектр використання оптико-електронних сенсорів газу і роблять їх конкурентоспроможними в якості елементної бази нового покоління для оптоелектроніки та аналітичного приладобудування. Серійне виробництво інфрачервоних джерел випромінювання на довжини хвиль 2,5-5,0 мкм в країнах СНД та за кордоном не здійснюється.
Новизна та високий рівень технічних розробок пiдтвердженi отриманими нагородами на міжнародних і національних виставках: Московському Міжнародному салоні промислової власності “Архімед” та міжнародному форумі-виставці “OPTICS-EXPO–2009” м. Москва (РФ); Міжнародному форумі лабораторного, оптичного та контрольно-вимірювального обладнання “Київ.ОптикаТех–2008” м. Київ; Всеукраїнському конкурсі “Інноваційний прорив”–2009. Демонструвались на виставці досягнень науки і технологій України в м. Шанхай (КНР, 2005р.) та м. Ханой (В’єтнам, 2006р.). Отримано 4 патенти на винаходи та 5 патентів на корисну модель в Україні.
Результати впровадження:
Основні результати досліджень впроваджені при викладанні курсу лекцій: «Загальна фізика» і «Електротехніка та основи промислової електроніки» для студентів технологічних спеціальностей МДУ та «Напівпровідникові прилади», «Напівпровідникова оптоелектроніка» і «Фізика сенсорів» для студентів фізичного факультету Ужгородського Національного університету.
Адреса: вул. Ужгородська, 26, м. Мукачево, Закарпатська обл., 89600,Україна
Тел./факс: (03131) 3-13-43, (03131) 2-11-09. E-mail: nauka@msu.edu.ua
