Сложные лабораторные исследования могут остаться в прошлом. Благодаря изобретению самарских ученых любой смартфон, фотоаппарат или видеокамера смогут заменить сложнейшую лабораторию и в считанные секунды сделать анализ любого вещества.
Функционал в компактности
Анализатор называется гиперспектрометр, такие приборы существуют и используются достаточно давно. Ученым из Самары удалось сделать сверхкомпактную версию этого устройства, которую можно установить на любое фото- или видеоустройство, например, на камеру мобильного телефона. Эту насадку диаметром всего 25 миллиметров можно широко использовать для определения качества воды, почвы, продуктов питания и многого другого.
Разработчики предполагают, что компактное устройство найдет применение в быту. По данным Всемирной организации здравоохранения, причиной более 200 заболеваний являются небезопасные продукты питания, содержащие болезнетворные бактерии и вредные химические вещества. Еще один фактор риска - водные ресурсы, которые могут быть отравлены химикатами в том числе из-за загрязнения почвы. Все эти опасные вещества гиперспектрометр выявляет с легкостью. Для получения точных данных о составе достаточно просто навести устройство на анализируемый образец.
Над созданием компактных, легких и при этом надежных спектрометров в Самаре работают на протяжении нескольких лет.
В основе работы прибора лежит оптический принцип.
«Изображающие спектрометры разделяют пучок света не на три цветовые составляющие, как, например, фотокамера, а на множество - на 10, на 30, на 100. В зависимости от их количества мы по-разному называем эти приборы, - рассказывает заведующий Научно-исследовательской лабораторией автоматизированных систем научных исследований (НИЛ-35), профессор кафедры технической кибернетики Самарского университета Роман Скиданов. - Если спектральных каналов от 10 до 30 - это мультиспектрометр, а если, скажем, 100 и более - гиперспектрометр».
Сущие копейки
Новая разработка ученых вуза - это миниатюрная версия компактного гиперспектрометра. Ученые занимаются созданием конструкции оптической насадки диаметром 25 мм и длиной 30-40 мм.
Самарский анализатор уже воплощен «в металле». Его масса не превышает 300 граммов. После установки на фото- или видеоустройство он позволит делать анализ для каждого пикселя изображения. Предназначено устройство для решения задач в промышленности и сельском хозяйстве. Насадка поможет дистанционно определять влажность почвы, содержание в ней удобрений. Также такую гиперспектрометрическую насадку можно монтировать на аппаратуру беспилотных летательных аппаратов для выполнения различных задач дистанционного зондирования Земли.
«Если сверхкомпактный гиперспектрометр установить на смартфон, у каждого появится возможность ориентироваться в окружающей среде. Это очень важно, ведь, к примеру, доступ к безопасным продуктам питания - важнейший фактор для поддержания жизни. А экологическая среда, понимание того, заражены ли вода и почва вокруг - залог здоровья», - отметил президент Самарского университета академик РАН Виктор Сойфер.
Инженерам удалось сделать анализатор доступным по цене. По словам разработчиков, стоимость дифракционной решетки, основного компонента гиперспектрометра, не превысит нескольких сот рублей.
Для сравнения: китайский аналог, запатентованный в 2016 году учеными из Поднебесной, для своей работы использует оптическую схему, которая нуждается в сложной и высокоточной настройке, что значительно ограничивает возможности прибора, а также делает его дорогим.
Ученые самарского университета предложили «прививку» от хакерских атак 
Самарские и Крымские ученые нашли способ сотовой связи без базовых станций 
Офис на восьми ножках. Самарские ученые придумали «шагающие» здания 
Ученые Самары «вырастили» с помощью 3D-печати камеру сгорания авиадвигателя