Разработка системы визуализации гамма-излучения для мониторинга радиоактивных загрязнений
Работу над проектом Анна Васильева, аспирант кафедры оптико-электронных приборов и систем (ОЭПиС), начала одновременно с подготовкой кандидатской диссертации. Изначально в рамках работы предполагалось реализовать спектрометр гамма-излучения, но в ходе анализа состояния исследований выяснилось, что система визуализации будет более эффективной, к тому же подобных разработок сегодня пока существует немного, отмечает она.
«Особенность разработки заключается в том, что гамма-канал основан на твердотельном кремниевом фотоумножителе (или Si-ЭФУ) – перспективном детекторе частиц, который практически не применяется для визуализации гамма-излучения. Сегодня для этой цели, как правило, применяются ПЗС или КМОП детекторы. Мы предполагаем, что применение Si-ЭФУ поможет улучшить характеристики систем визуализации гамма-излучения», — рассказывает руководитель проекта Анна Васильева.
Разработка решает проблему детектирования и визуализации источников гамма-излучения. Она может использоваться в системах безопасности для предупреждения чрезвычайных ситуаций, связанных с радиоактивным излучением, а также в промышленности и при экологическом мониторинге для проведения планового радиационного картирования местности.
На данном этапе в рамках проекта уже выполнен анализ современного состояния исследований и проработаны принципиальные решения построения системы. Основная работа рассчитана на ближайшие два года, полученный объем финансирования на время реализации проекта составляет 3,5 млн рублей, уточняет Анна Васильева.
В результате планируется изготовить опытный образец системы, а также провести испытания, в том числе с применением радиоактивных источников. В будущем основными потребителями системы могут стать атомные электростанции, которые смогут использовать ее для мониторинга и оперативной диагностики оборудования, а также предотвращения и оперативного реагирования в случае возникновения радиационных аварий, службы безопасности (применение системы: предотвращение угрозы радиационного терроризма в местах массового скопления людей, а также ее использование при таможенном и пограничном контроле), а также службы экологического мониторинга, резюмирует она.
Разработка лазерного диодного модуля с волоконным выходом для аддитивных технологий
Особенность проекта заключается в разработке высокоэффективного лазерного диодного модуля, который сможет работать непрерывно, рассказывает Екатерина Котова, руководитель проекта, ассистент кафедры световых технологий и оптоэлектроники (СТО). Такие модули имеют широкий спектр применений: это и ИК-подсветка для видеонаблюдения, накачка твердотельных лазеров, медицинская сфера, и аддитивные технологии.
Главными преимуществами лазерных диодных модулей является их высокая эффективность, низкая стоимость и компактность. Благодаря этим свойствам они выгодно выделяются на фоне волоконных и СО2-лазеров, широко применяемых в промышленных 3D-принтерах, объясняет она. Однако в России производят линейки лазерных диодов и устройств на их основе, которые работают только в квазинепрерывном (по большому счету, в короткоимпульсном) режиме.
«Создание модулей непрерывного режима работы является сложной задачей, приходится решать целый комплекс отдельных вопросов. Это, в частности, создание эффективного теплоотвода: при недостаточном отведении тепла лазерные диоды перегреваются и деградируют, что приводит к снижению его выходных параметров и даже может привести к выходу из строя всего устройства. Это также создание высокоэффективной оптической системы внутри модуля, мы должны собрать всю оптическую энергию от нескольких источников и уместить ее в одном маленьком оптическом волокне для дальнейшей передачи к месту использования. И наконец, это технология сборки и настройки элементов всей системы, чтобы не растерять весь технический потенциал, заложенный при разработке, и обеспечить высокие технические характеристики на выходе, — комментирует Екатерина Котова. — Можно сказать, что мы собираем всю систему из отдельных составляющих, и каждая составляющая должна быть настроена идеально и в сумме давать максимальную эффективность».
Таким образом, необходимо, чтобы источник излучения (лазерный модуль) потреблял мало электрической энергии, был максимально компактным и при этом выдавал как можно больше оптической энергии на выходе, работал стабильно и долго. Обладающий таким набором параметров источник излучения позволит увеличить доступность аддитивных технологий, а также улучшить технические характеристики устройств, в которых необходимо использовать компактный и эффективный источник излучения. Ярким примером здесь может служить 3D-принтер: излучающий модуль является одним из ключевых элементов для построения печатающих головок в 3D-принтерах, причем на данный момент он составляет примерно 60% от стоимости всего устройства, приводит пример Екатерина Котова.
Она уточняет, что в будущем проект позволит не только реализовать высокоэффективный лазерный модуль, при этом повысив квалификацию и опыт его команды разработчиков, но и отработать реальное применение и внедрение в различных устройствах. Работа рассчитана на два года, общий объем финансирования составляет 5 млн рублей, включая собственное финансирование из средств кафедры СТО.
Сейчас проект находится на этапе перехода от научно-исследовательской части к опытно-конструкторской: разработчики подготовили обзор современного состояния данного направления, сформировали требования к основным частям лазерного модуля, определили состав изделия, а также проработали принципиальную конструкцию и схему построения. В ближайшее время будет сформирована окончательная команда, которая займется дальнейшей работой над проектом по разработанному плану вплоть до реализации модуля уже «в железе».
Разработка приемо-передающей системы на основе технологии Light ID
Проект Арины Кремлевой, ассистента кафедры световых технологий и оптоэлектроники, направлен на создание собственной системы на базе технологии Light ID, в основе которой — объединение широко применяемого светодиодного освещения с возможностью передачи данных.
Как уточняет руководитель проекта, передача информации с помощью Light ID модуля открывает множество возможностей и обладает рядом уникальных преимуществ перед другими источниками информации.
Во-первых, его можно внедрять в любые объекты с искусственным освещением, никак не меняя их визуально (что особенно актуально для объектов культурного значения). При этом с помощью технологии у пользователя есть возможность получить информацию о любом объекте. Важный момент: подключение к сети Интернет не требуется.
Кроме того, устройство реализовано таким образом, что позволяет динамически изменять передаваемую информацию пользователю, не меняя освещение, либо сам модуль Light ID. Еще один удобный фактор: вся принимающая часть реализована программно и доступна для скачивания на мобильный телефон. И наконец, реализация интеллектуальной системы освещения возможна на местах с уже существующим освещением без необходимости замены осветительных модулей, отмечает Арина Кремлева. Эти преимущества делают данную технологию крайне простой в обращении для конечных потребителей и не требует от них специальных навыков для ее использования.
«Основная проблема, решаемая в этом проекте, — создание новой информационной среды города как для местных жителей, так и для туристов. Заранее скачав приложение на свой телефон, вы получаете информацию о достопримечательностях, музейных экспонатах, улицах, домах и других объектах, которые подсвечиваются светодиодами. Наш модуль расскажет вам обо всем этом в "прямом эфире", даже не нужно подключаться к интернету и тратить мобильный трафик. Просто наведите телефон на подсвечиваемый объект, и вся информация у вас на ладони», — рассказывает Арина Кремлева.
Реализация проекта рассчитана на два года, полученный объем финансирования составляет 3,5 млн рублей. Сейчас проект находится на ранней стадии разработки: есть прототип, передающий информацию с одной платы на другую, в ближайшее время команда проекта планирует провести комплекс экспериментальных исследований, а также разработать удобную программу для мобильного телефона. Одной из ключевых перспектив проекта, как отмечает Арина Кремлева, является использование модуля в реализации комплексной программы развития Петербурга (проект реализуется Высшей школой светового дизайна Университета ИТМО совместно с санкт-петербургским государственным унитарным предприятием «Ленсвет»).
