microbik.ru
1
Лаборатория 1.2.4.
1.Основные направления деятельности лаборатории.

1.1. Оптические (спектральные и поляризационные) характеристики материалов и покрытий космических аппаратов и гелиоэнергетических установок. Оптические свойства наноматериалов – составных частей покрытий широкого назначения.

1.2. Разработка методики получения наноструктур графита (совместно с лаб.3.1) с использованием предварительной обработки образцов пучками протонов и электронов и последующим термовоздействием (омический нагрев и/или дуговой разряд) с целью получения высокоэффективных структур с прогнозируемыми оптическими параметрами.

1.3. Разработка и изготовление контрольно-измерительной оптической аппаратуры для высокотехнологичных предприятий России.

1.4. Исследования теплофизических свойств (активность, растворимость различных газов) в жидкометаллических теплоносителях ядерной энергетики.
2. Структура лаборатории.

2.1. Сковородько С.Н., Менделеев В.Я., Курилович А.В. – п.п.1.1, 1.2, 1.3 основных направлений деятельности лаборатории.

2.2. Вайнштейн С.И., Якимович К.А. – п.п. 1.1, 1.4.
3. Кадровый состав (ФИО, должность, ученая степень).

1. Сковородько Сергей Николаевич, зав.лаб., к.т.н.

2. Менделеев Владимир Яковлевич, с.н.с., к.т.н.

3. Курилович Андрей Викторович, вед.инж., б/с.

4. Якимович Константин Аркадьевич, г.н.с., д.т.н.

5. Вайнштейн Семен Исаакович, в.н.с., к.т.н.
4. Сведения о действующих экспериментальных установках и уникальном оборудовании.

4.1. Экспериментальные установки

4.1.1. “Автоматизированный полярометр-эллипсометр” (разработан и создан в лаборатории 1.2.4).

Предназначен для измерения поляризационных характеристик материалов гелиотехники и композитных материалов космической техники. Измеряемые параметры – параметры Стокса, эллипсометрические параметры, коэффициенты отражения и пропускания, и оптические постоянные (спектральный диапазон 0.4 – 1.3 мкм).

4.1.2. “Высокоточный фотометр на базе гониометра” (разработан и создан в лаборатории 1.2.4).

Предназначен для измерения оптических характеристик наноматериалов в спектральном диапазоне 0.4-1.5мкм. Погрешность измерения интенсивности излучения, % - <0.1.
4.2. Уникальное оборудование

4.2.1. Контактный измеритель профиля поверхности (Taylor Hobson, UK).

Прибор зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под номером 19609-00 от 22.05.2000г и допущен к применению в Российской Федерации.

Основные технические характеристики: измеряемый диапазон высот профиля, Å – 1-3000.

4.2.2. Автоматизированный полярометр-эллипсометр” (разработан и создан в лаборатории 1.2.4).

5. Основные результаты законченных работ (или крупных этапов) за последние 10 лет.

5.1. Показано наличие структурного фазового перехода в жидком цезии при 590 К (J. Non-Crystal. Solids. 2000. V.277. P.182-187).

5.2. Теоретически и экспериментально обнаружена причина деполяризации когерентного излучения, отраженного шероховатой поверхностью (Proceedings of SPIE. 2002. V.4607. P.275-280).

5.3. Теоретически и экспериментально определен верхний предел шероховатости поверхности, при котором ориентация канавок неровностей поверхности не влияет на интенсивность излучения, отраженного в зеркальном направлении (Optics Communications 2006. V. 268. P. 7-14).

5.4. В спектрах монокристаллического кремния экспериментально обнаружена аномальная дисперсия на интервале длин волн 0.81-0.92 мкм и ранее неизвестный переход из валентной зоны в зону проводимости при h1.46эВ (Applied Physics Letters. 2008. V. 93. P.131916).
6. Основные публикации (за последние 10 лет)

6.1. Blagonravov L.A., Skovorod´ko S.N., Krylov A.S., Shpilrain E.e. et al. Phase transition in liquid cesium near 590 K // J. Non-Crystal. Solids. 2000. V.277. P.182-187.

6.2. Mendeleev V. Ya., Skovorod'ko S. N. Experimental study of a reason for depolarization of laser light scattered from a rough surface // Proceedings of SPIE. 2002. V.4607. P.275-280 .

6.3. Менделеев В. Я., Сковородько С. Н. Соотношение для оценки коэффициента отражения очень шероховатой поверхности с приближенно одномерным распределением микронеровностей // Оптика и спектроскопия. 2003. Т. 94. вып.3. С. 497-503.

6.4. Асиновский Э.И., Киселев В.И., Менделеев В.Я., Полищук В.П., Сковородько С.Н. Исследование фазовых превращений на поверхности графита методом Стокс-поляриметрии // ТВТ. 2006. Т.44. №3. С.401-410.

6.5. Mendeleyev V.Ya. Scattering from unidirectional ground steel surfaces in the specular direction // Optics Communications. 2006. V. 268. P. 7-14.

6.6. Благонравов Л.А., Крылов А.С., Мизотин М.М., Сковородько С.Н., Шпильрайн Э.Э. Влияние структурного фазового перехода на электросопротивление жидкого цезия // ТВТ. 2008. Т. 40. №2. С.225-229.

6.7. Mendeleyev V. Ya., Skovorodko S.N., Lubnin E. N., Prosvirikov V. M. Optical constants of silicon in near infrared region // Applied Physics Letters. 2008. V. 93. P.131916.

6.8. Менделеев В.Я., Сковородько С.Н., Курилович А.В., Лубнин Е.Н., Просвириков В.М. Влияние примесей на оптические свойства монокристаллического кремния // Физика и химия обработки материалов. 2009. №4. С.18-25.
7. Интеллектуальная собственность (патенты, зарегистрированные программы для компьютеров, зарегистрированные базы данных).

7.1. Менделеев В.Я., Сковородько С.Н. ”Устройство контроля шероховатости поверхности изделия“ – Патент РФ 2011163.

7.2. Менделеев В.Я., Сковородько С.Н., Терашкевич И.М. “Оптические постоянные монокристаллического кремния, легированного бором, сурьмой и фосфором в спектральном диапазоне 770-1800 нм” Таблицы ГСССД. Свидетельство № ГСССД 226 – 07. 15 с.

7.3. Мозговой А.Г., Шпильрайн Э.Э., Сковородько С.Н. Методика расчетного исследования растворимости инертных газов в жидких металлах в широких диапазонах температур и давлений. Изд-во ГСССД. М. № ГСССД МР 132-2007. 21 с.

7.4. Якимович К.А., Мозговой А.Г. Таблицы стандартных справочных данных “Термодинамические и транспортные свойства гидрида лития и его изотопных модификаций в конденсированном состоянии в диапазоне температур 50...1300 К” // Федеральное агентство по технологическому регулированию и метрологии. Таблицы ГСССД. Свидетельство ГСССД № 220-07, 2007 г., 8 с.
8. Участие в ФЦП (контракты с Федеральным агентством по науке и инновациям), участие в программах Президиума РАН и отделения ОЭММПУ, гранты РФФИ, контракты с правительством Москвы, зарубежные гранты, участие в программе «Государственная поддержка научных школ», гранты молодых ученых (за 2006-2009 гг.).

8.1. РФФИ № 05-02-17505. "Исследование воздействия многоспектрального излучения различной интенсивности на изменение оптико-физических свойств поверхности и материалов, применяемых в гелиоэнергетике и биоэнергетике".

8.2. РФФИ № 04-02-08203 офи_а «Разработка и создание лабораторного образца системы дистанционного контроля нарушенного приповерхностного слоя и шероховатости поверхности кремниевых пластин твердотельной электроники и фундаментальные исследования в обоснование разработки».

8.3. РФФИ №06-08-00056а «Исследование динамики твердофазных превращений на поверхности графита при омическом нагреве».

8.4. НШ-7261.2006.8 Госконтракт №2.445.11.7357 «Создание и освоение новых технологий использования водорода и возобновляемых источников энергии в энергетике».

8.5. РФФИ №07-08-13599-офи_ц. «Разработка экспериментального образца поляризационного анализатора для определения оптических постоянных материалов космической техники в процессе их изготовления и эксплуатации в натурных условия».

8.6. Грант Департамента науки и промышленной политики г. Москвы:

Госконтракт №8/3-20Н-08 «Разработка и создание бесконтактного абсолютного оптического измерителя шероховатости поверхности материалов изделий для производственных условий».
9. Хоздоговора и зарубежные контракты (за 2006-2009 гг.).

Договор №0901-1035/191-2009 от 03.06.2009 г. Заказчик: ЦНИИМАШ.

Тема: Экспериментальные исследования влияния предварительной обработки образцов графита пучками электронов, протонов и УФ-излучения на процессы формирования наноструктур в условиях омического нагрева и дугового разряда».
10. Состояние международного сотрудничества.

Ведутся переговоры о сотрудничестве с Аэрокосмическим институтом (Торонто, Канада).
11. Диссертации, защищенные или подготовленные к защите (за последние 10 лет).

11.1. Варавва А.С. Тема: Экспериментальные исследования оптических свойств материалов с многократным рассеянием. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., защищена в 2005 г.

11.2. Курилович А.В. (соискатель ученой степени кандидат технических наук). Тема: Экспериментальное исследование оптических свойств материалов и покрытий космических аппаратов. Защита предполагается в 2009г.
12. Подготовка кадров (студенты, аспиранты).

С 2005 г. по 2009 г. подготовлены 3 дипломника МГУИЭ, 3 бакалавра МЭИ.

13. Достижения в конкурсах всех уровней.

13.1. Диплом 316 лауреата Премии за 2002 год «Международной академической издательской компании «Наука/Интерпериодика» за лучшую публикацию в издаваемых ею журналах.

13.2. Диплом за активное участие в 3-ец Международной Специализированной выставке приборов и оборудования для научных исследований «SIMEXPO – Научное приборостроение – 2009», Москва, 29 сентября – 01 октября 2009 года.

13.3. Диплом победителя в номинации «За активное продвижение на рынок передовых технологий научного приборостроения» (Контрольно-измерительные приборы и оборудование). Конкурс «Научный прибор года – 2009». «SIMEXPO – Научное приборостроение – 2009», Москва, 29 сентября – 01 октября 2009 года.
14. Организация конференций, симпозиумов, работа в оргкомитетах, участие в зарубежных научных организациях.

-
15. Сведения об инновационной деятельности, о реализации разработок на практике.
15.1. Дистанционный измеритель шероховатости «СПИКА 8» 2000г. Прибор зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под №19608-00 и допущен к применению в Российской Федерации.

Диапазон измерения Ra - 0.01-1.6мкм.
15.2. Дистанционный измеритель шероховатости «МИКРОТЕСТ» (2008-2009 гг.)

Прибор не нуждается в калибровке по эталонным образцам. Диапазон измерения Rq – 10 -100нм, Ra – 8 – 80 нм, Rz – 50 - 500нм.
Измеритель шероховатости МИКРОТЕСТ




Краткое описание

Прибор предназначен для измерения среднего квадратичного отклонения (Rq), среднего арифметического отклонения (Ra) и высотного параметра (Rz) шероховатости различных материалов и изделий в заводских условиях.

Прибор может использоваться для контроля шероховатости поверхности фланцев, поршней и цилиндров изделий высокой герметичности, лопаток турбин, контактных пар ось-вал, трубопроводов масляных систем, стволов орудий и снарядов, деталей станков и различных механических агрегатов, компонентов медицинских протезов, различных компонентов электроники и механики, проката и валков прокатных станов, защитных покрытий и т.д.

Прибор является абсолютным измерителем и не требует эталонных образцах для его калибровках, учитывающих тип материала и специфику технологии обработки контролируемой поверхности. Контроль нахождения шероховатости измеряемой поверхности в пределах измерений производится автоматически.

Комплект поставки

  1. Измеритель

  2. Сетевой адаптер питания

  3. Сигнальные кабели

  4. Программное обеспечение



Основные параметры

  1. Диаметр зоны измерения, мм 0,5

  2. Диапазон измерений, мкм

Ra 0.04-0.08

Rq 0.05-0.1

Rz 0.3-0.6

  1. Погрешность измерений, %

Rq 5

Ra <10

Rz <15

  1. Длительность измерения, сек 0,5

  2. Типы интерфейса RS-232

  3. Размеры, мм 18012070



Отличительные особенности

1. Абсолютные измерения позволяют сертифицировать прибор для использования на ответственных производствах.

2. Бесконтактность позволяет использовать прибор на деликатных поверхностях.

3. Использование модуля измерителя как «инструмента» в станке допускает проводить измерения и контроль не прерывая технологического процесса, без съема деталей с машины.

Разработка выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований и Департамента науки и промышленной политики Москвы.


15.3. Измеритель геометрии фрез и сверл



Краткое описание
Оптический прибор для измерения геометрии торцов круглого режущего инструмента позволяет контролировать качество и процесс изготовления сверл, фрез, метчиков, разверток, и пр. Путем точных измерений таких параметров как углы заточки, центровка, диаметры, осевая симметричность геометрии режущих кромок, непосредственно на производстве можно добиться оптимальной настройки технологического оборудования. Результаты измерений вместе с изображениями могут быть сохранены в базе данных, что помогает отследить динамику производства дорогостоящего или ответственного инструмента.

Основные параметры

1. Поле зрения, мм 12 х 12

2. Глубина поля зрения, мм 10

3. Разрешение, мкм 6.0

4. Вес, кг 7

5. Габариты, мм 300 х 300 х 850

6. Питание 220 В, 50 Гц

Комплект поставки

1. Измеритель

2. Портативный компьютер с монитором

3. Программное обеспечение

Отличительные особенности
1. Портативность и экономичность делают прибор привлекательным для малых и

средних предприятий и мастерских.
2. Простота в эксплуатации и обслуживании позволяют использовать прибор не

только в лабораторных условиях, но и непосредственно на производственных

участках.
3. Точность оптики в сочетании со специализированным программным обеспечением

позволяют проводить измерения и контроль геометрии с целью повышения качества

продукции.


15.4. Измеритель геометрии режущего инструмента

Краткое описание




Малогабаритный оптический прибор для автоматизированного измерения режущей кромки инструмента особенно необходим там, где осуществляются производство или перезаточка режущего инструмента, а также при контроле качества. На приборе можно измерять режущие кромки резцов, сверл, фрез, зубьев пил и твердосплавных вставок. Автоматически измеряются радиус кромки и его центровка. Остальные измерения проводятся вручную с помощью программных макросов. Возможен экспорт измеренных контуров

в САПР (AutoCAD, UG, и т.д.)

Основные параметры

  1. Поле зрения, мм 2,5 х 2,0

  2. Разрешение, мкм 2,0

  3. Точность, мкм 4,0

  4. Измеряемый объём, мм 25 х 25 х 25

  5. Вес, кг 7

  6. Габариты, мм 350 х 350 х 290

  7. Питание от компьютера


Комплект поставки

  1. Измеритель

  2. Компьютер с монитором

  3. Программное обеспечение



Отличительные особенности
1. Портативность и экономичность делают прибор привлекательным для малых и средних предприятий и мастерских.
2. Простота в эксплуатации и обслуживании позволяют использовать прибор не только в лабораторных условиях, но и непосредственно на производственных участках.
3. Точность оптики в сочетании со специализированным программным обеспечением позволяют проводить измерения и контроль формы с целью повышения срока службы и эффективности инструмента на уровне дорогостоящих контактных профилометров.

Более детальное описание особенностей прибора




Механика



Габаритные размеры прибора приведены на рисунке.
Подвижная платформа необходима для приведения измеряемой кромки в поле зрения прибора. Измеряемый инструмент устанавливается на наклонную плоскость (выделена красным) и удерживается на ней при помощи встроенных магнитов. Две оси перемещения управляются вручную, а ось, параллельная к измеряемой кромке, моторизирована. Компьютер может проводить до 99 измерений на одной кромке, последовательно смещая место измерений на определенную величину.
Оптика
Оптическая часть прибора состоит из матрицы полупроводниковых лазеров и измерительной цифровой 1.3-мегапиксельной камеры.
Для получения высоко-контрастных изображений контуров режущего инструмента с малым уровнем оптических шумов применяется специальная система модуляции интенсивности света лазеров в матрице, которая исключает рассеивание, переотражения и спеклы.






Цифровая камера высокого разрешения в сочетании с объективом, обладающим высоким разрешением и большой глубиной резко изображаемого пространства, позволяет получать контуры поверхностей с разрешением в 2 микрометра, и производить последующие измерения с точностью в 5 микрометров.


Программное обеспечение



Результатом обработки изображения контура поверхности является «облако точек». Оно представляет из себя поли-линию, состоящюю из приблизительно пяти тысяч линейных фрагментов, координаты концов которых являются физическими координатами точек поверхности инструмента.
Программное обеспечение выполнено в стиле САПР, в которую импортируются «облака точек» как поли-линии, и далее поверх них генерируются геометрические примитивы: точка, линия, дуга, окружность, и текст. Для полученных геометрических примитивов генерируются размеры: координаты точки, расстояние между точками, расстояние от точки до прямой, радус дуги и диаметр окружности.
Последовательность работы на приборе:

  1. Поместить измеряемый инструмент на прибор

  2. Навести измеряемую кромку в поле зрения прибора

  3. Получить контур ( «облако точек») поверхности

  4. Произвести автоматическое екстраполирование профиля на геометрические примитивы - линии и дуги

  5. Произвести автоматическое нанесение размеров – радиус кромки, длины сторон угол заточки.

  6. Произвести дополнительные измерения, если необходимо

  7. Сохранить результаты


Время измерения режущей кромки не превышает одной секунды.
Программное обеспечение позволяет:

  1. Устанавливать продольным положением места измерения, управляя шаговым мотором оси Х,

  2. Пред-просмотр изображения контура,

  3. Последовательно автоматически обрабатывать до 99 контуров, равно-отстоящих друг от друга,

  4. Сохранять результаты измерений в форматах DXF, JPEG, TXT, и на печать,

  5. Выделять учаски контуров и производить их интерполяцию в дуги и линии,

  6. Переключатся между дюймовой и метрической системами,

  7. Сохранять все измерения в каталоговом виде для получения статистической информации о производстве.



16. Прочее (историческая справка, персоналии, отдельные публикации в pdf формате, и др.).
Персоналии:

Менделеев Владимир Яковлевич

Старший научный сотрудник, кандидат технических наук

Область научных интересов: оптические (спектральные, поляризационные) свойства веществ.

Инновационная деятельность: разработка оптических приборов дистанционного контроля материалов и изделий в процессе их изготовления и эксплуатации.

Публикации 2006-2008гг.:

1. Mendeleyev V.Ya. Scattering from unidirectional ground steel surfaces in the specular direction // Optics Communications. 2006. V. 268. p. 7-14.

2. Mendeleyev V. Ya., Skovorodko S.N., Lubnin E. N., Prosvirikov V. M. Optical constants of silicon in near infrared region // Applied Physics Letters. 2008. V. 93. P.131916.