Студент магистратуры Национального исследовательского ядерного университета МИФИ Ярослав Леонов разработал и собрал спектрометр для высокоскоростной диагностики плазмы. Данное устройство необходимо прежде всего для диагностики работы двигательных установок для космических спутников, конструируемых в НИЯУ МИФИ. В первой версии прибора молодой ученый использовал две детали из подручных средств — бритвенные лезвия и дифракционную решетку.
Как рассказал Ярослав Леонов, интерес к космической тематике привел его в лабораторию плазменных ракетных двигателей МИФИ, где он занялся разработкой прибора, который позволяет измерять электронную температуру плазмы.
«Спектрометр нужен для определения параметров плазмы на выходе из двигателя, точнее — для измерения электронной температуры. Это позволяет понимать, какие процессы происходят в плазме, что, в свою очередь, может использоваться для повышения эффективности самого двигателя», — пояснил молодой ученый.
Созданный студентом прибор уникален. Необходимость в собственной разработке возникла из-за ограничений готовых промышленных приборов. Существующие спектрометры обладали слишком низким временным разрешением, тогда как длительность импульса созданного в МИФИ двигателя VERA составляет всего 100 миллисекунд. В распоряжении лаборатории уже была высокоскоростная камера, способная снимать со скоростью до 10 миллисекунд на кадр, но без подходящей диспергирующей системы она не могла дать полной информации о динамике температуры плазмы.
«Спектрометр был реализован чуть ли не из подручных средств. В первой итерации я использовал два бритвенных лезвия и дифракционную решётку», — рассказал Ярослав Леонов.
В дальнейшем он доработал систему, добавив конденсорную и коллиматорную линзы для сбора и фокусировки света.
В рамках бакалаврской работы студенту уже удалось определить электронную температуру плазмы на выходе из сопла двигателя с высоким временным разрешением. Сейчас, в магистерской диссертации, он занимается исследованием распределения этих параметров по сечению.
Созданный прибор, по словам разработчика, может найти применение и за пределами его проекта.
«Спектрометр годится для высокоскоростной диагностики плазмы с большими концентрациями и относительно высокими температурами. Его можно использовать, например, на токамаке "МИФИСТ", а также на установках других институтов и научных центров», — отметил Ярослав Леонов.
Он добавил, что видит у своей разработки хороший экспортный потенциал, особенно на фоне зарубежных аналогов, стоимость которых достигает сотен миллионов рублей.
Молодой ученый по совместительству работает в созданном при МИФИ малом инновационном предприятии «СТАР» (Спутниковые Технологии и Астроразработки), где занимается своей научной работой, привлекает школьников и студентов к космическим проектам и организует студенческие команды для профильных конкурсов.