Радиофизик создаст сенсор для безопасной работы с авиационным топливом

Магистрант радиофизического факультета ТГУ Богдан Кушнарев разрабатывает полупроводниковый газовый сенсор для обнаружения следовых концентраций паров авиационного керосина на аэродромах и авианосцах. Прибор поможет предотвратить чрезвычайные ситуации во время работы или транспортировки топлива, а также снизить риск экологических катастроф.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) токсичных паров авиационного керосина в воздухе рабочей зоны – 300 мг/куб.м. Даже небольшое превышение концентрации этих реагентов вредно для здоровья, а в насыщенном кислородом воздухе они образуют взрывоопасную смесь, которая при проливах топлива может вызвать возгорание и экологические катастрофы.

– Для предотвращения чрезвычайных ситуаций необходим непрерывный мониторинг воздуха. Сейчас для этого используются дорогостоящие системы контроля, включающие электрохимические или оптические датчики. У них ограничен диапазон рабочих температур, давлений, влажности воздуха, концентраций сопутствующих компонентов. Они требуют частой поверки, характеризуются длительным временем срабатывания (до 1,5 минут) и сообщают об уже свершившейся ЧС, но не предупреждают о ее возможности, когда катастрофу еще можно предотвратить, – рассказывает Богдан Кушнарев.

Под руководством старшего научного сотрудника СФТИ, канд. физ.-мат. наук Надежды Максимовой радиофизик планирует создать полупроводниковый газовый сенсор на основе тонких (до 100 нм) пленок диоксида олова с использованием технологии, разработанной в лаборатории полупроводниковых приборов СФТИ. Размеры сенсора составят 0,8 х 0,8 мм, допустимая температура окружающей среды при эксплуатации – от -20°С до +50°С, при транспортировке – от -40°С до +50°С. 

– Как правило, в датчиках используются толстые пленки толщиной 500–1000 нм, их производят и в России, и за рубежом, – говорит Богдан Кушнарев. – Однако тонкие пленки до 100 нм имеют ряд преимуществ. Они обладают высокой чувствительностью, которая в общем случае повышается с уменьшением размера микрокристаллов. Технология получения тонких пленок позволяет на одной сапфировой подложке диаметром 30 мм изготавливать до 500 сенсоров с близкими характеристиками.

Работу планируется закончить в 2020 году. Созданный сенсор можно будет использовать в системах контроля ПДК паров авиационного керосина на аэродромах и авианосцах.

Проект магистранта РФФ поддержан программой «УМНИК» Фонда содействия инновациям. В конкурсе участвуют проекты молодых инноваторов (до 30 лет). Жюри оценивает научную новизну проекта, актуальность идеи, план реализации и перспективу коммерциализации.