Спектр, я тебя знаю!

Студент агроинженерной академии придумал, как «разложить» свет

Как построить простую, дешевую и надежную схему для определения всех нюансов светового (электромагнитного) излучения?

То есть, сделать такую простенькую в обслуживании «машинку», которой могла бы без проблем пользоваться всякая кухарка при определении спектральных характеристик любой бытовой электролампочки. Чтобы та и в энергосберегающем режиме на ее кухне исправно работала, и малейшего вреда окружающему не нанесла!? И бабушка от ее лучей не слепла! Вопросик не из простых.

Патент на цвет

Студент выпускного курса Челябинской Государственной агроинженерной академии, а теперь уже дипломированный инженер-электрик, с отличием защитивший недавно диплом и получивший за отличную учебу всех пяти лет в ЧГАА «красные корочки», Алексей Чигак ответ на этот вопрос сумел найти! Вдобавок к диплому отличника, он в ближайшее время получит в соавторстве со своим научным руководителем, доктором технических наук, профессором кафедры «Электроснабжение сельского хозяйства» Сакеном Шерьязовым еще и патент России на изобретение!

На днях из Москвы сообщили: «Ваш патент на изобретение уже подтвержден и выписан, скоро пришлем с нарочным». Этот изобретательский патент РФ как раз касается определения нюансов цвета светового излучения — «Прибор спектрального разложения света и измерения длины его волн». Вдобавок, в этом году талантливый молодой исследователь стал победителем регионального конкурса-форума изобретателей в УрФО «Евразийские ворота России», прошедшего в Челябинске в рамках Уральской выставки НТТМ Всероссийского конкурса молодежных проектов. А затем еще и лауреатство в Москве на ХII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи! Очень даже солидный «улов», не говоря уже о выигранном областном губернаторском гранте для молодых ученых и приглашении для поступления в аспирантуру. Грант губернатора Михаила Юревича будет скоро вручен Алексею в торжественной обстановке, а экзамены в аспирантуру начнутся через месяц.

Впрочем, и тут у Алексея нет особых причин для переживаний: тема его будущей учебы в аспирантуре давно успешно определилась. Это продолжение научной работы, начатой еще в студенческие времена: «Повышение эффективности использования солнечных электроустановок». Для совершенствования этой структуры возобновляемых источников энергии и энергосберегающих технологий таких, как солнечные батареи, ветроэнергетические установки, системы, с ними связанные, без прибора по спектральному анализу источников света Алексея Чигака не обойтись!

Измерь длину волны!

Внешне, если судить только лишь по учебникам, (впрочем, много ли их сегодня кто читает, повышая свой культурный уровень!?) непросто понять, как взаимосвязаны точное измерение спектра света и эффективность энергоустановок, например? Поясню это, для чего так важно знание спектральных характеристик различных осветительных бытовых приборов, то есть  лампочек. Идеальным, конечно, для здоровья человека, его зрения, в первую очередь, является естественный свет Солнца. К нему по спектральным характеристикам приближается свет некоторых типов ламп накаливания. Но вот какая загвоздка — эти лампочки далеки от экономичности и категорически не соответствуют провозглашенной на планете программе ЭСБ — энергосбережения!

Изобретено в мире несколько типов экономичных ЭСБ лампочек. Это индукционные, светодиодные (СДЛ) лампы, компактные люминесцентные (КЛЛ) лампы. Спектрометром, который обошелся в какие?то копеечные суммы, за мгновения можно достаточно точно измерить все детали спектра! Прибор очень прост и неприхотлив: склеенный из картона своими руками черный ящик со щелью для входящего пучка света, внутри - точно установленная дифракционная решетка для разложения луча на составляющие по спектру и … обычный цифровой фотоаппаратик, на мониторе которого - весь «портрет» света лампочки! Можно сюда приспособить и веб-камеру компьютера, и тогда структуру луча рассчитает электроника.

— Это очень важно иметь возможность провести такой мгновенный анализ, — говорит Алексей. — Например, у КЛЛ в лампочках «теплого» света и «холодного» света в спектрах бывают «провалы», это не сплошные полосы. По мнению специалистов-медиков, это может способствовать атрофии сетчатки глаза, именно соответствующей «темным участкам» спектра. Многие лампы имеют люминофоры, которые, как известно, при длительной эксплуатации (а это как раз присуще всем лампам ЭСБ ) могут деградировать. Что неизбежно приводит к смещению спектра в опасную для зрения сторону. Мы исследовали прежде всего те ЭСБ-лампы,  для которых неизвестны как состав спектра их излучения, так и длина излучаемых световых волн.

«Электричество с детства обожаю»

К созданию своего супердешевого спектрометра для лучей видимой части электромагнитного излучения Алексей пришел довольно косвенно: с младых ногтей обожал электричество, ставил различные, порой не всегда безобидные экспериментики. Но в ЧГАА пришел поступать совсем неслучайно. Он выпускник этого вуза уже в третьем поколении! Когда-то здесь стал инженером его дедушка, кандидат технических наук Анатолий Григорьевич Карпенко, затем мама, Виктория Анатольевна, получила диплом инженера-электромеханика. Сам несколько лет в студенческом научном обществе Алексей занимался проблемами энергосберегающих технологий. Речь идет о применении солнечных батарей как возобновляемого источника энергии. Тогда и пришлось взяться за разработку практичного спектрометра: без работы с ним повысить КПД систем на базе солнечных батарей просто невозможно.

В разговор вступает профессор Сакен Шерьязов: «Этот спектрометр мы создавали для чисто прикладных научных целей. Но потом сами поразились возможностям его применения в различнейших целях на практике! Приведу лишь несколько примеров. На селе без работы с таким прибором растениеводам, полеводам, тепличникам и животноводам высокие результаты без какого-то «чутья-наития» не получить! Да и в медицине его применение, как мы предполагаем, поскольку сами еще не пробовали, тоже весьма перспективно и должно быть эффективным. Знание спектра и возможность его регулировать, управлять световым лучом, его тончайшей структурой для множества практических целей способны принести огромные экономические выгоды. Конечно, мы будем совершенствовать установку и дальше. Но уже сегодня готовы дать ее для любой отрасли. Берите, пробуйте для общего блага! Нам не жалко!»

Александр Чуносов,
фото автора