МОСКВА, 14 авг — РИА Новости. Ученые НИТУ "МИСиС" предложили технологию создания высокоточных датчиков на основе легированного оптоволокна для профилактики аварий в атомной, космической и добывающей промышленности.
"Международная команда ученых под руководством приглашенного профессора кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников НИТУ "МИСиС" Александра Кирьянова в сотрудничестве с Центром оптических исследований (г. Леон, Мексика) и Исследовательским институтом керамики и стекла (г. Калькутта, Индия) разработала технологию создания высокоточных автономных датчиков на основе оптоволокна", — рассказала ректор НИТУ "МИСиС" Алевтина Черникова.
Созданное оптоволокно легировано редкоземельными и переходными металлами — эрбием, гольмием, висмутом, а также наночастицами серебра и кремния. Состав и соотношение лигандов (химических добавок) в кварцевой основе волокна оригинальны и обеспечивают уникальные свойства полученных волокон. Результаты исследования опубликованы журнале Laser Physics Letters.
Датчики на основе такого оптоволокна эффективно и с высокой точностью регистрируют радиационное излучение различного типа в широком диапазоне доз, ультравысокие (до 1700°С) температуры, химический состав и электромагнитные поля. Протяженность оптоволокна позволяет проводить дистанционно удаленные измерения, например, полномасштабно мониторить состояние глубокой нефтяной скважины, шахты, трубопровода, агрегатов АЭС. Благодаря уникальным характеристикам приборы на его основе будут востребованы в строительстве и геотехнике, аэрокосмической и нефтегазовой промышленности, сильноточной энергетике, включая атомную.
Оптоволоконный датчик представляет собой или небольшое по размерам, "точечное" устройство (которое, в свою очередь, может быть элементом многокомпонентных детектирующих сетей, или интеррогаторов), или "пространственно распределенный контур", способный собирать информацию о детектируемых параметрах на больших расстояниях ("длинный датчик"). В первом случае чувствительными элементами датчиков могут быть записанные в волокне Брэгговские решетки (спектрально-селективные фильтры). Их параметры, то есть спектры отражения и пропускания, сильно зависят от состояния окружающей среды, — давления, температуры, деформаций — и, соответственно, служат основой детектирования.
В формате "длинного датчика" чувствительным элементом является вся длина используемого волокна. Эксплуатируется оно либо в "пассивном" режиме (и тогда детектируемыми параметрами являются, например, изменения в спектрах поглощения и пропускания легированного оптоволокна), либо в "активном", когда оно является компонентом лазера (и тогда детектируемыми параметрами являются, например, релаксационная частота, оптический спектр или режим генерации лазера).
Как пояснил руководитель проекта Александр Кирьянов: "Исследования в рамках данного проекта нацелены на создание, комплексное исследование и применение волоконных датчиков второго типа с использованием специально разрабатываемых легированных волокон, полученных, в том числе, методом нано-инжиниринга. Такие волокна могут стать надежным решением при работе в агрессивных средах, когда прибор на их основе находится в экстремальных условиях – к примеру, при термо-мониторинге нефтяных скважин или дозиметрии на АЭС".
