Исследования уральских физиков в области парамагнитного резонанса воплотились в опытной серии из четырех спектрометров, которые уже в следующем году планируется запустить в серийное производство. И это только начало нового направления импортозамещения.
Мировой рынок спектрометров, основанных на явлении электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), сегодня поделен между немецкими и японскими производителями. Предлагаются либо гигантские, размером в полкомнаты и весом 3-5 тонн многофункциональные агрегаты ценой 2-2,5 миллиона долларов, либо настольные приборы ценой 50-100 тысяч долларов, но уже совсем с другими, куда более ограниченными характеристиками. Прибор, созданный уральскими физиками, при всей своей портативности способен выполнять измерения с точностью "взрослой" техники за счет уникального безмодуляционного принципа регистрации сигнала. Само явление парамагнитного резонанса открыл в 1944 году казанский ученый Евгений Завойский. Прорыв в прикладной науке - заслуга уральских физиков, которые развивают свои идеи более 30 лет. До стадии проекта изыскания велись в академической среде, подпитываемые только энтузиазмом и научным интересом.
- В эпоху поисков, в 60-х годах прошлого века, спектрометры ЭПР без модуляции пытались делать, но приборы получались такие сложные и капризные, что на них мог работать только их создатель, и то лишь в особо удачный день, - рассказывает разработчик Александр Рокеах, заведующий сектором Института естественных наук УрФУ. - А нашей машиной, скажу без ложной скромности, может управлять любой лаборант.
По мнению авторов, реализация оригинальных идей стала возможной из-за совершенствования элементной базы, которая позволила, например, сотовым телефонам в виде неподъемных аппаратов превратиться в аккуратные девайсы, а телевизорам - из громоздких "комодов" в стеновые панели, в сотни раз более сложные технически, но более простые в использовании. Новые технологические решения нашлись и для ЭПР-спектрометра, и восемь из них ученые защитили патентами. Возможности применения уральского прибора неисчерпаемы. По сути, прибор отслеживает особенности отдельных частиц вещества. Эта "слежка", например, позволяет диагностировать рак на ранних стадиях либо контролировать качество таблеток на субмолекулярном уровне. Аппарат измеряет степень радиационного воздействия и может использоваться для контроля за радиационной обработкой пищевых продуктов: мяса, овощей, молока и прочих. Он пригодится при поиске полезных ископаемых, определении примесей в нефти, в кристаллах самоцветов… Возможность присмотреться к связям атомов полезна практически в любой сфере деятельности - от лечения насморка и определения качества пива до запуска ракет. Разработка соответствующих методик - дело физиков-экспериментаторов.
- Пока мы сосредоточились на областях, где возможно массовое применение ЭПР-спектрометров - медицине и дозиметрии. Радиационная обработка все шире применяется в пищевой промышленности, ювелирном деле, но аппаратный радиационный контроль высокодозных процессов до сих пор остается актуальной задачей, - рассказывает Александр Черепанов, доцент кафедры экспериментальной физики, заместитель директора Центра по работе с предприятиями УрФУ. - Нет ограничений для использования спектрометров для высокоточных измерений в других научных отраслях - химии, биологии, ботанике. Вот только люди, которые что-то понимают в парамагнитном резонансе, обычно гораздо хуже разбираются в биологии и наоборот… Но, думаю, в конце концов мы найдем точки соприкосновения.
Три года назад, когда физики выполнили макет прибора, ученые скооперировались с инженерами, что заметно ускорило проект. В партнерстве с университетом и при поддержке государства на сумму около 190 миллионов рублей уральское предприятие сегодня заканчивает организацию нового приборостроительного производства и уже выпустило первую опытную партию. Еще один участник проекта - малое инновационное предприятие "Спектр", резидент "Сколково". Помимо участия в разработке прибора и методик его применения оно ведет активную работу по продвижению продукта, в том числе и на международный рынок.
- Ориентировочно в следующем году мы запустим спектрометр в серийное производство, - поделился директор МИП Андрей Тарарков. - Пока устанавливаем контакты с потенциальными покупателями.