Исследователи из Института мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения РАН (Томский научный центр) разработали новые оптические газоанализаторы, отличающиеся от используемых сегодня. Они недороги и в то же время позволяют проводить точные измерения в реальном времени, пишет «Наука в Сибири».

Сегодня для анализа многокомпонентных газовых смесей (воздуха или же технических смесей газов) используют газовые хроматографы или масс-спектрометры. Первые требуют расходных материалов и не могут вести измерения в режиме реального времени. Вдобавок они нуждаются в частых проверках градуировки. Вторые — очень дорогостоящие приборы и требуют квалифицированного обслуживания.

Разработчики нового типа приборов предлагают иной подход — комбинационное рассеяние света, или эффект Рамана. Так называют неупругое рассеяние излучения на молекулах, при котором частота вторичного излучения заметно меняется. Принципиальное отличие такого рассеяния от «обычного» рэлеевского в том, что в его спектре появляются линии, которых нет в спектре первичного (возбуждающего) света. Поскольку число и расположение появившихся линий определяется молекулярным строением анализируемого вещества (или смеси), посредством новых линий можно точно установить его химический состав.

В настоящее время большую заинтересованность в таких решениях проявляет промышленность. ООО "Газпром трансгаз Томск" заинтересовала возможность анализировать природный газ быстро, точно и без расходных материалов. Совместно с данной компанией был выполнен ряд научно-исследовательских работ, разработаны оригинальные технические решения, обеспечивающие требуемую чувствительность, и создан первый рабочий прототип устройства-газоанализатора на комбинационном рассеянии. Эффективность разработанного анализатора подтверждена независимой экспертизой во Всероссийском НИИ метрологии им. Д.И. Менделеева (Санкт-Петербург).

Сегодня разработчики стоят перед решением задачи следующего уровня. Если при анализе углеводородов нужно было обеспечить предельную чувствительность на уровне пятитысячной доли процента, то при исследовании состава атмосферного воздуха этот параметр должен быть еще выше — многие его загрязнители опасны даже при крайне малой доле содержания в атмосфере. На сегодняшний день уже готовится к испытаниям новая, улучшенная, версия анализатора.

Помимо отслеживания чистоты воздуха такие приборы пригодятся и в медицине, например при диагностике целого ряда бронхолегочных заболеваний — астмы, бронхита, хронической обструктивной болезни легких. При них состав выдыхаемого воздуха еле заметно меняется, в нем может быть больше ацетона или других соединений. Это направление развивается совместно с Сибирским государственным медицинским университетом. Предполагается, что анализ состава выдыхаемого воздуха поможет поставить точный диагноз и пациентам, страдающим заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Вскоре ученые приступят к исследованию первых образцов на добровольцах. Не исключено, что в будущем прибор может быть установлен прямо в факультетских клиниках.

источник