Эксπир
Регистрация / Вход

Проведение исследований метрологических характеристик температурных реперных точек на фазовых переходах эвтектических соединений чистых веществ и радиометрической аппаратуры нового поколения с использованием уникальной «Установки для прецизионных измерений фотометрических, радиометрических и спектро-радиометрических характеристик источников и приемников излучения в широком спектральном диапазоне от УФ до ИК области спектра и температуры в диапазоне выше 2000 К, применяемых для калибровки радиометрической аппаратуры космического применения

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.518.11.7078
Организация
ФГУП "ВНИИОФИ"
Руководитель работ
Огарев Сергей Александрович
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
6,48 млн
Внебюджетные средства
4,5 млн

Опережающее развитие приборной базы научных исследований по приоритетным направлениям Программы и проведение исследований с использованием уникальной экспериментальной базы.

Предложения

Разработка технологии краткосрочного прогноза опасных геологических процессов с использованием уникальной комплексной геофизической установки "Сейсмолаборатории" ФГУП "ВНИИ геологии и минеральных ресурсов Мирового океана"
Тема
Разработка технологии краткосрочного прогноза опасных геологических процессов с использованием уникальной комплексной геофизической установки "Сейсмолаборатории" ФГУП "ВНИИ геологии и минеральных ресурсов Мирового океана"
Входящий номер
201
Руководитель организации-инициатора
Каминский Валерий Дмитриевич
Создание с использованием биотехнологических, хромосомных, селекционно-генетических и молекулярно-генетических методов исследований новых генетических форм зерновых культур, обладающих ценными хозяйственно-биологическими признаками на установке: "Экспериментальный селекционный фитокомплекс для получения, отбора и размножения сомаклонов, дигаплоидных линий и трансгенных растений (рег.N2-4.1)" и разработка эффективных технологий их возделывания.(ГНУ НИИ сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны РАСХН)
Тема
Создание с использованием биотехнологических, хромосомных, селекционно-генетических и молекулярно-генетических методов исследований новых генетических форм зерновых культур, обладающих ценными хозяйственно-биологическими признаками на установке: "Экспериментальный селекционный фитокомплекс для получения, отбора и размножения сомаклонов, дигаплоидных линий и трансгенных растений (рег.N2-4.1)" и разработка эффективных технологий их возделывания.(ГНУ НИИ сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны РАСХН)
Входящий номер
40
Руководитель организации-инициатора
Кутровский Виктор Николаевич
 Показать еще 40 предложений
 Скрыть другие предложения

Этапы проекта

1
18.04.2007 - 30.06.2007
• проведена модернизация оптической схемы информационно-измерительного комплекса абсолютного криогенного радиометра со спектральным разрешением 5 нм в диапазоне 0,2-25 мкм - на основе использования двух внеосевых параболических зеркал; разработан комплект схем электронной системы абсолютного радиометра с электрическим замещением для регистрации солнечного излучения;
• проведен анализ точностных характеристик измерительной аппаратуры в канале электрического замещения абсолютного криогенного радиометра. Суммарная погрешность измерения мощности с помощью криогенного радиометра лежит в пределах 0,01% при измерении мощности порядка 10 мкВт. Пороговая мощность радиометра на уровне 10-9 – 10-10 Вт позволяет измерять оптическую мощность на уровне 1мквт с погрешностью не хуже 0,1%.
• разработаны конструкции ячеек для низкотемпературной реперной точки на фазовом переходе эвтектики Ga-Zn (значение воспроизводимой температуры ~ 25,2 0С), в том числе с учетом функционирования в составе бортовой радиометрической аппаратуры в условиях микрогравитации космического орбитального полета. Материал ячейки – тефлон. Заполненные ячейки содержали 115 – 130 г. рабочего вещества (галлия и эвтектик на основе галлия).
• разработаны конструкции ячеек для высоко-температурных реперных точек на фазовых переходах эвтектики Co-C и перитектики WC-C (значения температур 1325 0С и 2749 0С). Основной и наиболее важной особенностью этих реперных точек является их высочайший уровень воспроизводимости (порядка 100-300 мК), ранее не достижимый другими оптическими источниками на столь высоких температурах (2500К-3500К), что обусловило наибольшую приоритетность их применения для радиометрии и термометрии в мире.
• разработана конструкция и выбран тип оптических фильтров и приемников ФР в спектральном диапазоне 300-900 нм, позволяющих обеспечить измерения радиационной температуры в области высоких температур с погрешностью не более 1 К и стабильностью 0,01%;
• определены поставщики необходимых для проведения НИР материалов и оборудования.
Развернуть
2
01.07.2007 - 31.10.2007
В результате II этапа НИР выполнены работы:
• разработано программное обеспечение модернизированного информационно-измерительного комплекса на основе абсолютного криогенного радиометра. Программное обеспечение, выполненное в среде LabVIEW 8.2, предназначено для автоматизации процесса проведения измерений с помощью радиометра и обработки результатов измерений. Устройства, которыми управляет программа: основной микропроцессорный контроллер, контроллер позиционирующего устройства, прецизионный мультиметр со встроенным мультиплексором, блок управления заслонкой монохроматора. Программное обеспечение позволяет проводить высокоточные измерения с помощью абсолютного криогенного радиометра и является достаточно гибким, что позволит в перспективе модернизировать информационно-измерительный комплекс на основе включения в его состав новых прецизионных измерительных приборов;
• разработано программное обеспечение абсолютного радиометра солнечного излучения нового поколения. Программное обеспечение, охватывающее «верхний» (выполненный в среде программирования LabVIEW 8.2) и «нижний» (выполненный в среде ASM51) уровни радиометра, содержит основной программный узел задания данных для ЦАП/АЦП радиометра, блок PID регулятора уровня компенсирующей мощности в цепи обратной связи нагревателя полости радиометра, обеспечивает расчет мощности поглощенного оптического излучения и СКО результата измерений освещенности;
• изготовлена низкотемпературная реперная точка на фазовом переходе эвтектики Ga-Zn и проведены исследования ее метрологических характеристик. Ячейка представляет тефлоновый полый цилиндр, содержащий около 120 г сплава Ga-Zn на основе сверхчистых (99,9999%) компонентов от фирмы Alfa-Aesar (США) и ГиРедМет (Россия). Средняя температура плавления эвтектики Ga-Zn составила ~ 25,19 oC. Неопределенность (1σ) в пределах серии измерений лежит в пределах 2,5-3 мК;
• разработана конструкция блока прецизионных диафрагм высокотемпературных черных тел (ЧТ) и системы измерения расстояния при использовании фильтровых радиометров (ФР) в режиме спектральной освещенности. Для построения ФР использованы прецизионные диафрагмы из бронзы, изготовленные во ВНИИМ. Метрологические характеристики диафрагм (измерения внутреннего диаметра апертуры с разрешением 0,01 мкм) проводились с использованием эталонной лазерной интерференционной установки ЛИУ-200 (ВНИИМ). Для измерения расстояний с погрешностью ±5 мкм в блоке диафрагм используется механический микрометр («нутромер») типа Series 133 фирмы MITUTOYO (Япония);
• разработана система термостабилизации ФР на основе жидкостного циркуляционного высокостабильного термостата с охлаждением Cole-Parmer 12108-25 (США). Разработаны чертежи корпуса блока прецизионных диафрагм ФР, проведены его испытания в июле-августе 2007 г. в работе с высокотемпературным ЧТ в ходе двусторонних сличений ФР с PTB (Германия) по измерению радиационной температуры ЧТ по спектральной освещенности;
• разработан и изготовлен термостабилизированный усилитель-преобразователь фототока для ФР модели ПТУФ-1 с коэффициентами преобразования 105 и 107. Усилительный каскад реализован на прецизионном операционном усилителе ОРА129, обладающем малыми входными токами (менее 100 пА) и небольшими тепловыми дрейфами (менее 10 мкВ/град.). Усилительный каскад собран на отдельной печатной плате, которая соединена с медным основанием, что обеспечивает хорошую термостабилизацию всего электронного узла. Блок имеет водяные штуцеры для подведения теплоносителя от внешнего термостата. Разработана программа микроконтроллера (на языке Си) для связи с компьютером по порту RS232;
• заключены договора с поставщиками и закуплена измерительная аппаратура и материалы для информационно-измерительного комплекса на основе абсолютного криогенного радиометра.
Развернуть
3
01.11.2007 - 31.12.2007
Целью работы являлась модернизация комплекса средств УСУ для повышения точности радиометрических, фотометрических и спектрорадиометрических измерений в диапазоне длин волн от 0,2 до 25 мкм, а также измерений температуры в диапазоне от 0 до 3200 0С, в плане разработки:
• опытных образцов низко- и высокотемпературных реперных точек нового поколения на фазовых переходах эвтектических соединений чистых веществ типа металл-металл (Ga-Zn и Ga-Sn с фиксированными температурами в диапазоне 15 – 300С) и металл-углерод (Co-C и WC-C);
• прецизионных фильтровых радиометров (ФР) для определения термодинамической температуры источников оптического излучения;
• методов и аппаратуры для измерения мощности некогерентного излучения с помощью абсолютных радиометров с электрическим замещением.
В результате проведенных экспериментальных исследований метрологических характеристик усовершенствованных элементов УСУ, на III этапе НИР выполнены работы:
• Проведено тестирование характеристик высокотемпературной реперной точки на фазовом переходе плавления эвтектики Co-C.
Ячейки Co-C тестировалась с дополнительной внутренней изоляцией – вставкой дополнительного цилиндра из графита с толщиной стенок 1 мм внутри внешней стенки цилиндрического тигля. Измеренное значение температуры фазового перехода плавления для эвтектики Co-C составило 1324.8 0С, воспроизводимость реперной точки не превысила 100 мК. Отмечена частичная деградация (уменьшение длительности и рост перепада температур) плато плавления эвтектики Co-C через примерно 60 циклов плавления/затвердевания, причиной чего явилась потеря дополнительным вкладышем ячейки своих изолирующих свойств, разрушаясь под давлением массы слитка эвтектики.
• Проведено тестирование характеристик высокотемпературной реперной точки на фазовом переходе плавления и затвердевания перитектики WC-C.
Перитектическая точка WC–C (2776 ◦C) представляет интерес, поскольку эта реперная точка лежит выше температуры затвердевания меди (1084.62 ◦C), наибольшей из реперных точек, на которых строится международная температурная шкала МТШ-90. Кроме того, точка WC–C расположена вблизи к уже достаточно хорошо исследованным (во ВНИИОФИ и в других ведущих национальных метрологических центрах) эвтектическим реперным точкам ZrC-C (2883 ◦C) и TiC-C (2747 ◦C). Температура фазового перехода плавления перитектики WC–C была определена как 2748.91 ◦C. Перепад плато плавления перитектики WC–C оказался примерно 0,1 К. Измеренная воспроизводимость температур плавления и затвердевания лежит в пределах от 20 до 50 мК. Эта величина (полученная с использованием исходного металлического порошка вольфрама чистотой 4N) на удивление мала, если иметь в виду тот факт, что для эвтектических реперных точек типа металл-углерод (M–C) подобное значение воспроизводимости обычно получается при чистоте исходного порошка металла не ниже 99.999% (5N).
• Выполнено тестирование низко-температурной реперной точки на фазовом переходе эвтектики Ga-Zn.
Средняя температура плавления составила 25.197 oC при воспроизводимости температуры плавления эвтектики (1σ) 2-2.5 мК.
Показано, что хорошо воспроизводимое плато плавления GaZn-1 с продолжительным горизонтальным участком наблюдается после быстрого нагрева на начальной стадии плавления (температура термостата 30 oC, время 10-15 минут), который сменяется медленным нагревом (температура термостата 26 oC), продолжающимся вплоть до окончания процесса. Получены предварительные результаты исследования влияния чистоты исходного материала на форму, температуру и воспроизводимость плато плавления Ga-Zn. Реперные точки GaZn, изготовленные с применением Zn чистотой 99,999% (5N) и 99,99% (4N), обнаружили практически одинаковые метрологические характеристики.
• Исследована воспроизводимость и выявлены факторы, влияющие на фазовый переход плавления эвтектического соединения Ga-Sn.
Средняя температура плавления составила 20.483 oC при воспроизводимости температуры плавления эвтектики (1σ) 1-2.0 мК.
Определен близкий к оптимальному состав сплава для эвтектической реперной точки плавления на основе Ga-Sn: около 13 вес % Sn. Показано, что довольно существенные изменения в составе сплава не влияют (в пределах погрешности измерений) на метрологические характеристики реперной точки. Определены оптимальные температурно-временные параметры термической обработки и реализации реперной точки на основе эвтектики Ga-Sn.
Развернуть
4
01.01.2008 - 30.06.2008
Целью работы являлась модернизация комплекса средств УСУ для повышения точности радиометрических, фотометрических и спектрорадиометрических измерений в диапазоне длин волн от 0,2 до 25 мкм, а также измерений температуры в диапазоне от 0 до 3200 0С, в плане разработки:
? опытных образцов низко- и высокотемпературных реперных точек нового поколения на фазовых переходах эвтектических соединений чистых веществ типа металл-металл (Ga-Zn и Ga-Sn с фиксированными температурами в диапазоне 15 – 300С) и металл-углерод (Co-C и WC-C);
? прецизионных фильтровых радиометров (ФР) для определения термодинамической температуры источников оптического излучения;
? методов и аппаратуры для измерения мощности некогерентного излучения с помощью абсолютных радиометров с электрическим замещением.

В результате cоздания и наладки модернизированных измерительных комплексов УСУ, в ходе IV этапа НИР в 2008 г. выполнены работы:
? Исследованы характеристики абсолютного криогенного радиометра (АКР) при регистрации некогерентного излучения на уровне 10-6 Ватт в узком спектральном интервале порядка 5 нм, в том числе: зависимости давления во внутреннем объеме криостата АКР от времени вакуумирования; оптимизации режима захолаживания приемного блока АКР; факторов, определяющих уровень мощности некогерентного излучения, регистрируемого АКР;
? Разработана эскизная документация и изготовлен приемный блок абсолютного радиометра солнечного излучения МАР-1 нового поколения на современной элементной базе;
? Разработана конструкция и изготовлен трэп-детектор, представляющий собой высокоточный приемник оптического излучения, конструктивно совместимый с оптическим портом калибруемого фотоприемника АКР, - для передачи единицы мощности от АКР фотоприемникам;
? Исследованы метрологические характеристики высокотемпературных реперных точек на фазовых переходах плавления эвтектики Со-С (1324.8 0С) и перитектики WC-C (2748.91 ?C), воспроизводимость реперных точек не превысила 100 мК и 50 мК, соответственно. Подтверждена возможность их использования в качестве реперных точек новой температурной шкалы МТШ;
? Оценены возможности и способы применения низкотемпературных (230-310К) реперных точек в составе бортовой аппаратуры для радиометрических калибровок в условиях микрогравитации орбитального космического полета. Разработана предварительная методика применения реперных точек Ga, Ga-Zn и Ga-Sn для создания сверхвысокостабильных (с повторяемостью порядка 3 мК) бортовых опорных излучателей на фазовых переходах плавления / затвердевания веществ;
Развернуть
5
01.07.2008 - 31.10.2008
В результате обобщения и оценки результатов исследований метрологических характеристик усовершенствованных элементов и модернизированных измерительных комплексов УСУ, в ходе V этапа НИР в 2008 г. выполнены работы:
? Разработаны метод, аппаратура и методики для передачи единицы мощности некогерентного оптического излучения от абсолютного криогенного радиометра (АКР) ВНИИОФИ вторичным эталонам-переносчикам, в качестве которых используются трэп-детекторы или фильтровые радиометры.
? Выполнены исследования метрологических характеристик абсолютного радиометра солнечного излучения нового поколения типа МАРс-1, в частности: исследование неселективности его приемного элемента АР, определение коэффициента эквивалентности замещения, исследование линейности, исследование погрешностей радиометра, обусловленных нагревом подводящих проводов, измерениями электрической мощности замещения и площади апертурной диафрагмы, исследование систематической погрешности радиометра, обусловленной термическим сопротивлением поглощающего покрытия.
? Исследованы метрологические характеристики опытных образцов высокотемпературных реперных точек на фазовых переходах плавления эвтектики Co-C и перитектики WC-C. Измеренное значение температуры фазового перехода плавления для эвтектики Co-C составило 1324.8 0С, воспроизводимость реперной точки не превысила 100 мК. Подтверждена стабильность (живучесть) ячеек Со-С, существенная для практического применения тиглей в термометрии и метрологии: в пределах 50 циклов плавления/затвердевания положение точки перегиба на плато плавления (определяющее значение температуры фазового перехода плавления для эвтектики Co-C) сказывается незначительно. Температура фазового перехода плавления перитектики WC-C составила 2748.91 0C. Воспроизводимость фазового перехода плавления/затвердевания перитектики лежит в пределах 20-50 мК.
? Обобщены результаты исследований метрологических характеристик опытных образцов нового поколения низкотемпературных (в диапазоне 280–310 K) реперных точек для создания сверхвысокостабильных (с повторяемостью порядка 1-3 мК) бортовых опорных излучателей на фазовых переходах плавления / затвердевания веществ на фазовых переходах эвтектических соединений Ga-Zn и Ga-Sn. Температура плавления эвтектики Ga-Zn составмла 25.197 0C при воспроизводимости температуры плавления 2-2,5 мК. Средняя температура плавления эвтектики Ga-Sn составила 20.483 0C, воспроизводимость температуры плавления эвтектики 1-2.0 мК. Разработана методология применения низкотемпературных реперных точек в составе бортовой аппаратуры для радиометрических калибровок. Прогнозируемая долговременная стабильность перспективных бортовых источников на базе этих реперных точек - порядка 10 мК.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.8 Проведение исследований с использованием уникальных стендов и установок, а также уникальных объектов научной инфраструктуры (включая обсерватории, ботанические сады, научные музеи и др.), научных организаций и образовательных учреждений высшего профессионального образования
Тема
Разработка методов и средств для прецизионных измерений фотометрических, радиометрических и спектрорадиометрических характеристик источников и приемников излучения в широком спектральном диапазоне от УФ до ИК области спектра и температуры в диапазоне выше 2000 К на установке: "Установка для прецизионных измерений фотомет- рических, радиометрических и спектрорадиомет- рических характеристик источников и приемников излучения в широком спектральном диапазоне от УФ до ИК области спектра и термодинамической температуры в диапазоне выше 2000 К, применяе- мых для калибровки радиометрической аппаратуры космического применения (ВАТТ-КЕЛЬВИН) (рег. № 01-73)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
4,7 млн
Количество заявок
1
Тема
Поляризационные измерения амплитудных и фазовых спектров пропускания и отражения, а также спектров действительной и мнимой частей диэлектрической и магнитной проницаемостей твердых тел и жидкостей в терагерцовом диапазоне электромагнитных волн на установке: "Субмиллиметроый ЛОВ-спектрометр "Эпсилон" (ЭПСИЛОН) (рег. № 01-05)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2,4 млн
Количество заявок
1
Тема
Проведение исследований состава, структуры и свойств веществ и перспективных материалов с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
148,8 млн
Количество заявок
57
Тема
Исследование наземного плеча космического радиоинтерферометра "Спектр-Р" и микроструктуры импульсов пульсаров на установке: "Уникальный радиотелескоп РТ-64 (ТНА-1500К) (рег. № 06-45)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
0,8 млн
Количество заявок
1
Тема
Создание метрологического комплекса для измерений характеристик текстуры большепольной поверхности на основе мультисенсорной зондовой микроскопии и динамической меры перемещения нанометрового диапазона.
Продолжительность работ
2011, 7 мес.
Бюджетные средства
13 млн
Количество заявок
1