Терагерцовый анализатор газовых смесей на основе туннельных наноструктур для медицинской диагностики и систем безопасности

Проведён анализ литературы, посвященной методам и приборам газового анализа. Исследована конкурентоспособность существующих приборов газового анализа. Проведена разработка и апробация технологии изготовления туннельных наноструктур. Разработан проект лабораторного технологического регламента по изготовлению туннельных наноструктур на основе Nb/AlN/NbN и Nb/AlOx/Nb. Проведено материально-техническое обеспечение выполнения технологических работ." В результате сделанного анализа было проведено обоснование актуальности методов ТГц спектроскопии в медицинской диагностике заболеваний на основе исследования газовых составляющих выдыхаемого человеком воздуха. Проведено обоснование актуальности разрабатываемого прибора, способного на ранних стадиях обнаруживать ряд заболеваний с целью предотвращения их развития. К ним относятся заболевания крови, дыхательного тракта, пищеварительной системы, астма, онкология и другие. За счёт собственных средств института было закуплено криогенное оборудование и программное обеспечение для компьютерного моделирования и математического расчёта как технологических процессов и параметров, необходимых для реализации прибора, в том числе ТГц схем, так и самого прибора в целом. Закупленное криогенное оборудование будет использовано при экспериментальных исследованиях лабораторного макета анализатора на дальнейших этапах работ.

Компьютерное моделирование туннельных наноструктур
  Моделирование и численный расчёт основных элементов ТАГС на основе туннельных наноструктур (выполняется ННГУ – Сторона 2 Консорциума)
  Разработка алгоритмов работы ТАГС

Проведено компьютерное моделирование туннельных наноструктур; моделирование и численный расчёт основных элементов терагерцового анализатора газовых смесей на основе туннельных наноструктур. Разработаны алгоритмы работы терагерцового анализатора газовых смесей. Оптимизирована технология изготовления наноструктур. Доработан лабораторный технологический регламент. Разработана методика исследования концентрации веществ-маркеров с помощью терагерцового анализатора газовых смесей. Проведено моделирование установки терагерцового анализатора газовых смесей, в том числе криогенной системы замкнутого цикла, разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец. Изготовлены экспериментальные образцы чувствительных элементов на основе туннельных наноструктур; экспериментальный образец измерительной ячейки; экспериментальный образец терагерцового анализатора газовых смесей в соответствии с ЭКД.

Разработаны программы и методики испытаний терагерцового анализатора газовых смесей (ТАГС) и его основных элементов - чувствительного элемента на основе туннельных наноструктур Nb/AlOx/Nb и Nb/AlN/NbN, измерительной ячейки с системой напуска газовой смеси. Проведены лабораторные испытания чувствительного элемента ТАГС. Проведены лабораторные испытания измерительной ячейки. Апробированы алгоритмы работы ТАГС для проведения медицинских исследований выдыхаемого воздуха на примере газов NO, CO, CH3COCH3, NH3, H2O2.

Разработаны программы и методики испытаний терагерцового анализатора газовых смесей (ТАГС) и его основных элементов - чувствительного элемента на основе туннельных наноструктур Nb/AlOx/Nb и Nb/AlN/NbN, измерительной ячейки с системой напуска газовой смеси. Проведены лабораторные испытания чувствительного элемента ТАГС. Проведены лабораторные испытания измерительной ячейки. Апробированы алгоритмы работы ТАГС для проведения медицинских исследований выдыхаемого воздуха и исследований по обнаружению опасных веществ в газовой смеси. Разработаны технические требования на проведение измерений концентрации веществ-маркеров в газовой смеси при помощи ТАГС. Разработан проект ТЗ на проведение ОКР по теме «Разработка мобильного терагерцового анализатора газовых смесей».