Стройков Евгений Алексеевич, начальник сектора ФГУП «НПП «Исток»

Стройков Евгений Алексеевич, начальник сектора
ФГУП «НПП «Исток»
Разработка и изготовление мощного, высокоэффективного источника СВЧ энергии
для установок промышленного применения
Внедрение СВЧ – электроники в большую энергетику является одним из наиболее
обещающих направлений развития современной электротехники. Уже сейчас совершенно
четко выявляются основные преимущества СВЧ – энергетики, к числу которых относится
возможность сосредоточения большой электромагнитной энергии в малых объемах
возможности ее концентрации в нужном месте, что является основой разработки новых
технологий в различных областях науки и техники.
Эффективность СВЧ – технологий определяется, прежде всего, наличием
подходящих СВЧ – генераторов большой мощности с высоким преобразованием энергии
сети в энергию СВЧ – поля.
Проблема создания таких источников в моей работе решается за счет применения
новых подходов при проектировании приборов СВЧ, а также использования комбинации
современных методов расчета электромагнитных полей и конструкций с передовыми
технологиями производства вакуумных приборов СВЧ.
Целью моего проекта является разработка и изготовление опытного образца
источника СВЧ энергии удовлетворяющего основным требованиям, предъявляемым к
СВЧ генераторам промышленного применения (простота конструкции, большая
долговечность, низкая стоимость, высокая эффективность) в различных частотных
диапазонах, выделенных для промышленности и сельского хозяйства. Выбор конкретного
диапазона обусловлен особенностями области применения СВЧ - технологии, а также
выбором оптимального соотношения между мощностью передаваемой единице объема
вещества и глубиной проникновения волны в вещество. В настоящее время наиболее
широкое применение нашли диапазоны 915 МГц и 2450 МГц, где источниками СВЧ
энергии являются магнетроны реже клистроны, которые имеют ряд недостатков, таких
как:
1. большие габариты и вес, достаточно сложная конструкция – клистроны .
2. недостаточная долговечность при средней мощности выше 5кВт, снижение
мощности с увеличением частоты генерации – магнетроны.
В результате работы будет спроектирован и изготовлен принципиально новый
источник СВЧ энергии учитывающий все недостатки аналогов. В дальнейшем
планируется участвовать в программе «Старт», в рамках которой будут спроектированы
на основе данного типа генераторов конструкции установок
сушки природного газа для ОАО «Газпром»,
установки СВЧ разогрева загустевших нефтепродуктов в железнодорожных
цистернах с последующим сливом донного остатка − ОАО «РЖД» (г. Москва), НП
«Элвис» (г. Нижний Новгород), ОАО «Техстроймонтаж» (г. Челябинск);
установки обработки тонкозернистых бадделеитового и апатитового концентратов
с СВЧ полях – ОАО «ЕвроХим» (г. Москва), ОАО «Ковдорский горно-обогатительный
комбинат» (г. Ковдор, Мурманской обл.);
Проведенные исследования и расчеты показали возможность технической
реализуемости и высокой технико-экономической эффективности установок,
предназначенных для этих целей.
Песков Вадим Вячеславович, и.о. научного сотрудника
ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, г. Фрязино, Московская область
Получение монокристаллов графена большой площади в плазмохимическом
реакторе на базе пучково-плазменного разряда
Экспериментальное получение графена открыло реальную перспективу
альтернативы кремниевой полупроводниковой электронике. Ожидается, что рекордная
подвижность графена в сочетании с нанометровыми латеральными размерами графеновых
структур смогут обеспечить их эффективную работу в субтерагерцовой- терагерцовой
области частот, существенно превышающих рабочий диапазон частот имеющихся
аналогов на основе кремния , GaAs и GaN. Целью работы является создание
технологической установки и модернизация метода получения графеновых структур для
промышленного получения высококачественных одноатомных слоев графита большой
площади (порядка и более 1 мм). Ранее в наших исследованиях была показана
возможность получения образцов графена с характерными размерами 0.1-1 мм сочетанием
технологий механического расщепления монокристалла графита и мягкого
низкоэнергетичного плазменного травления (патент РФ "Способ полученя атомно-тонких
монокристаллических пленок", авторы Ю.И. и А.Ю. Латышевы, Е.Г. Шустин, Н.В. Исаев,
В.А. Быков, №2413330, опубликовано 27.02.2011). В связи с непригодностью
механического расщепления для массового производства планируется разработать метод
получения одно- или многослойного графена (MLG) сочетанием напыления на
эпитаксиальную пленку-катализатор Ni(111) и мягкого низкоэнергетичного плазменного
травления в плазмохимическом реакторе на базе пучково-плазменного разряда с хорошо
контролируемым энергетическим спектром ионов, разработанном в ИРЭ РАН. В связи с
тем, что графеновые наноструктуры пользуются повышенным спросом во всем мире,
конечный продукт проекта, а также приборы на его основе будет легко реализовать, как в
России, так и за рубежом. Как пример, потенциальными потребителями такого
оборудования являются ведущие отечественные предприятия – разработчики и
производители полупроводниковых приборов: ФГУП «НПП «Пульсар», ФГУП «НПП
«Исток», ОАО «Светлана», ОАО «Микран», ОАО «Росэлектроника» и др.
Воробьев Антон Алексеевич, инженер
первой категории ФГУП «НПП «ИСТОК».
Технология быстрой деэмульгации нефти и водно-масляных эмульсий на основе
воздействия СВЧ-энергией
В настоящее время значительное число нефтяных скважин в России (да и в мире)
являются сильно обводненными из-за закачки воды в нефтесодержащий пласт для
повышения выхода нефти. Вследствие этого значительная доля добываемой нефти
поступает в виде водной эмульсии. Отделение нефти от воды в настоящее время в
основном производится в специальных отстойниках. Эта технология требует вложения
средств в строительство отстойников, в закупку специально добавляемых в эмульсию
поверхностно-активных веществ для ускорения отстаивания нефти, приводит к
значительному загрязнению окружающей среды. При этом заметная доля эмульсии все
равно остается неразделенной. Эта эмульсия сбрасывается в специальные ямы, число
которых в мире растет с каждым годом, представляя собой серьезную экологическую
проблему. Значительное число скважин в России остается законсервированными,
поскольку существующая технология разделения эмульсии оказывается нерентабельной.
Так же существует проблема чрезвычайных проишествий, разливов нефти в море и.т.д.
Разработана технология быстрой деэмульгации нефти на основе воздействия СВЧ
энергией, позволяющая разделять эмульсии, не поддающиеся другим технологиям, не
требующая строительства больших отстойников, многократно ускоряющая скорость
отделения нефти от воды, не применяющая хим. реактивы и безопасная для окружающей
среды. В США данную технологию развивает фирма Imperial Petroleum Recovery Corp.
Нами найдена конструкция аппликатора, позволяющая перерабатывать различные типы
эмульсий с высоким КПД (больше чем у IPRC) без подстроек СВЧ камеры. Отлажены
режимы СВЧ обработки некоторых эмульсий. Спроектирована лабораторная установка
(камера-аппликатор, отстойник), работающая в непрерывном потоке эмульсии. Был
изготовлен и испытан малогабаритный лабораторный образец установки мощностью
~600Вт на базе обычной СВЧ печки. Планируется разработка промышленного варианта
такой установки, налаживание их производства и продажа любым нефтедобывающим
компаниям.
Капралова А.А., инженер
ФГУП НПП «Исток» г. Фрязино
Разработка гетероструктуры на основе нитрида галия с дипольным легированием
для транзисторов повышенной мощности
В последние годы одним из магистральных направлений СВЧ электроники во всем
мире стало использование гетероструктур на основе GaN. Мощные полевые транзисторы
на таких гетероструктурах в серийном варианте имеют удельную мощность в 5 – 6 раз
выше, чем GaAs pHEMT. Однако даже такой уровень мощности не удовлетворяет всем
современным потребностям. Поэтому увеличение выходной мощности полевых
транзисторов остается одной из актуальнейших задач современной микроэлектроники.
Целью данного проекта является разработка гетероструктуры GaN-AlGaN с биполярным
легированием для увеличения удельной выходной мощности GaN транзисторов не менее
чем в 1,5 раза. Прототипом для данной разработки является гетероструктура с
биполярным легированием GaAs-AlGaAs, созданная в 2011 году в ФГУП НПП «Исток».
Она позволила увеличить мощность серийных транзисторов на GaAs в 1,5 раза и довела ее
до уровня 1,4 Вт/мм. В будущем после выполнения проекта, который рассчитан на 2 года,
предполагается начало серийного выпуска транзисторов на разработанной
гетероструктуре. Ожидаемая потребность в таких приборах в РФ может составить не
менее 50.000 шт. в год. Наиболее крупными потребителями могут быть ФГУП НПП
«Исток», ЗАО «Микроволновые системы», ОАО «Октава», ЗАО «НПФ Микран».
Кириллович И.А., инженер, Павельев А.А., м.н.с.
ФИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, г. Фрязино.
Аппаратно-программный комплекс спутникового радиозатменного мониторинга
Проект ориентирован на создание аппаратно-программного комплекса обработки
спутниковых радиоголограмм атмосферы и ионосферы Земли. Высокостабильные,
синхронизированные атомными часами, радиосигналы, излучаемые навигационными
системами GPS/ГЛОНАСС, образуют радиополя, которые можно использовать для
контроля околоземного пространства в глобальном масштабе на высотах от 0 до 20000 км.
Амплитуда и фаза радиополей навигационных систем регистрируется приемными
устройствами, установленными на летательных аппаратах (спутниках, самолетах, и др.) и
передается в виде радиоголограмм на аппаратно-программный комплекс. Комплекс
предназначен для получения высокоточных вертикальных профилей температуры,
давления, влажности, геопотенциала в атмосфере (высоты 0-50 км) и электронной
концентрации в ионосфере (90-800 км) в глобальном масштабе с разрешением по высоте
не хуже 0.1 км. Комплекс также будет применяться для разработки методик, алгоритмов и
программ для автоматических радиодатчиков контроля условий радионаведения и связи,
устанавливаемых на борту летательных аппаратов. Информация о высотном
распределении метеорологических и ионосферных параметров будет поставляться
организациям РОСКОМГИДРОМЕТА и другим потребителям в режиме реального
времени. На комплексе будут отрабатываться и испытываться программы и алгоритмы,
предназначенные для приемных устройств дистанционного зондирования атмосферы и
ионосферы, устанавливаемых на планируемых к запуску российских радиозатменных
миссиях «МЕТЕОР-3М», «МЕТЕОР-МП», «МКС-МЕТРАД». Комплекс будет
использоваться организациями РОСКОСМОСА, занимающимися постановкой научной
аппаратуры дистанционного зондирования Земли на российские спутники («ВНИИЭМ»,
ОАО «Российские космические системы», «РИРВ»). Коммерческое значение будет иметь
программный пакет, предназначенный для работы бортовых радиозатменных приемников
(датчиков), устанавливаемых на спутниках и летательных аппаратах.