Уникальные разработки

Мощные гиротроны нового поколения, разработанные совместно с ЗАО НПП «ГИКОМ», способны генерировать в квазинепрерывном режиме излучение на частотах 30—170 ГГц мощностью до 1 МВт с КПД 50—55 % в импульсах длительностью до 1000 с. Наиболее мощные гиротроны оснащены искусственными алмазными выходными окнами, высокоэффективными квазиоптическими преобразователями рабочей моды в параксиальный волновой пучок и системами рекуперации остаточной энергии электронного пучка. Разработаны и доведены до высокого технического уровня мощные гироклистроны и широкополосные гиро-ЛБВ на частотах около 35 и 94 ГГц для использования в радиолокационных системах нового типа.

Гиротронные микроволновые комплексы для обработки широкого класса ди-электрических, полупроводниковых и металлических порошковых материалов. Разработаны методы создания новых материалов (включая наноматериалы), пилотных испытаний процессов. При нагреве микроволновым излучением без приложения внешнего давления получена плотная (более 98 % от теоретического значения) наноструктурная алюмооксидная керамика, лазерная оксидная керамика.

Серия стабилизированных высоковольтных источников электропитания с выходным напряжением 5—50 кВ и мощностью до 60 кВт, имеющих унифицированную модульную конструкцию, выполненных на основе современных силовых полупроводниковых приборов. Источники обеспечивают работу мощных СВЧ-приборов (магнетронов, гиротронов и др.) как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах генерации.
Измерительный гидроакустический комплекс «НЕВА-ИПФ» разработан и построен для измерения уровня подводного шума надводных и подводных кораблей на мелководных полигонах в присутствии шумов ближнего судоходства. Он обеспечивает измерения объектов с уровнями подводного шума ниже фона акустических шумов моря. Комплекс и средства его метрологического обеспечения сертифицированы для постановки на полигонах ВМФ.
Мощные низкочастотные гидроакустические источники звука. Пьезокерамические излучатели продольно-изгибного типа на резонансных частотах 100— 1000 Гц. КПД превышает 70 %. Полоса рабочих частот составляет более 50 % от резонансной частоты. Используются для возбуждения звуковых полей на трассах протяженностью в сотни и тысячи километров. Высокая мощность излучения (до 30 кВт) достаточна для решения ряда фундаментальных и прикладных задач акустики океана, в первую очередь задач дистанционного зондирования и освещения подводной обстановки. Разработанная технология позволяет создавать излучатели, не имеющие аналогов по своим акустическим параметрам и массогабаритным характеристикам.
Система сбора гидроакустических данных для многоканальных антенных систем и распределенных в пространстве групп антенн в широком диапазоне от 5 Гц до 10 кГц обеспечивает когерентную обработку сигналов и формирование диаграммы направленности с точностью до десятых долей градуса на максимальной частоте рабочего диапазона с динамическим диапазоном не хуже 105 дБ
во всех третьоктавных полосах. Использованы возможности протокола Ethernet и передача цифровых потоков по волоконно-оптическому и радиоканалам. Изготовлены опытные партии изделий, проведены их испытания и опытная эксплуатация в морских экспериментах.

Комплекс технических средств для исследования вибрационных и акустических характеристик сложных механоакустических систем в судостроительной, авиационной и строительной областях. Аппаратура предназначена для автоматического опроса систем датчиков вибрации, решения диагностических задач, является полномасштабным многоканальным анализатором сигналов с расширяемым набором функций, цифровым многоканальным регистратором данных. Применяется в системах контроля энергетического оборудования, исследовательских задачах в области виброакустики, для измерений уровней вибрации и шума.

Двухдиапазонный (3 и 2 мм) измеритель атмосферного поглощения для мониторинга влагосодержания атмосферы и водозапаса облаков представляет собой радиометрическую систему, состоящую из двух радиометров (в общем корпусе) на частотах 84—99 ГГц и 132—148 ГГц, опорно-поворотного устройства и системы управления, сбора и обработки данных на базе персонального компьютера и модуля USB-4716. Система управления, сбора и обработки данных обеспечивает полностью автоматическую работу комплекса в режиме циклических наблюдений в заданное время.

Мобильный микроволновый озонометр (500×225×125 мм, масса 10 кг) предназначен для исследования озонового слоя на высотах 20—60 км в экспедиционных условиях. Характеристики прибора: однополосная шумовая температура
2500 К, полоса анализа 240 МГц, спектральное разрешение 1—10 МГц, число каналов 32. Чувствительность озонометра позволяет регистрировать спектр линии излучения атмосферного озона (резонансная частота 110836,04 МГц) с временем накопления сигнала 5 мин.
Резонаторный спектрометр миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн (36—520 ГГц) на основе серии ЛОВ с синтезированной частотой излучения. Значительно превосходит все известные до настоящего времени аналоги по широкодиапазонности и точности измерений, достигнута рекордная чувствительность к изменению коэффициента поглощения 4 · 10—9 см—1. Оборудован термобарокамерой, позволяющей исследовать диэлектрические свойства твердых, жидких и газообразных диэлектриков, включая исследования спектров атмосферных газов, при давлениях от единиц миллиторр до атмосферного в интервале температур от —253 до +50 °С. Кроме того, спектрометр позволяет исследовать коэффициенты отражений металлов и покрытий.

Субдоплеровский спектрометр миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн, обеспечивающий получение методом провала Лэмба узких нелинейных резонансов с минимальной шириной до 8—10 кГц внутри доплеровского контура вращательных переходов молекул и измерение их частот с абсолютной точностью лучше 1 кГц (±500 Гц) без использования резонатора.
Уникальный радиоастрономический СИС-приемник — двухдиапазонный (длина волны 2 и 3 мм) двухполяризационный (левая и правая круговые поляризации) с шумовой температурой ~60 К в каждом канале.
Технология выращивания из газовой фазы комбинированных подложек, содержащих поликристаллический и монокристаллический CVD-алмаз, позволяет получить эпитаксиальные слои необходимого качества для формирования полупроводниковых алмазных структур. Пластины комбинированного алмаза толщиной 200—500 мкм и диаметром до 100 мм пригодны для создания на монокристаллической поверхности электронных приборов в существующих технологических линиях, разработанных для кремниевой технологии. Эта технология приведет к созданию электронных приборов, обладающих наилучшими характеристиками благодаря значительно более высокой, чем у кремния, подвижности носителей и устойчивости CVD-алмаза к сторонним излучениям, высокому давлению и температурным перепадам (совместно с ФГУП НПП «Исток»).
Технология осаждения тонких слоев полупроводниковых материалов (включая широкозонные) с использованием плазмы, поддерживаемой СВЧ-излучением гиротрона на частоте 24 ГГц в условиях ЭЦР-разряда. Использование столь высокой частоты нагрева (обычно применяется частота 2,45 ГГц) позволяет создавать неравновесную плазму с высокой плотностью (~1012 см—3), что обеспечивает высокую скорость протекания плазмохимических реакций при относительно невысоких энергиях ионов и нейтральных частиц. Выращенные структуры перспективны для применения в оптоэлектронных устройствах.
Опытный образец промышленной установки (реактора) для высокоскоростного выращивания поликристаллического алмаза в плазме, создаваемой излучением непрерывного гиротрона на частоте 28 ГГц, позволяет выращивать поликристаллические алмазные пленки и пластины большой площади (более 100 см2) со скоростью роста не менее 10 мкм/ч, что значительно превосходит скорость роста в существующих СВЧ-реакторах на основе магнетронов. Синтезируемые в реакторе алмазные пленки и пластины будут использоваться в электронике, ядерной технике, лазерной технике, оптике синхротронного излучения, электрохимии, обрабатывающей промышленности, а также для создания радиационно-стойких детекторов ионизирующего излучения, окон для гиротронов мегаваттного уровня мощности и мощных технологических лазеров (совместно с НПП «ГИКОМ»).
Изоляторы Фарадея на укороченных магнитооптических элементах являются одним из ключевых элементов лазеров, используются для развязки (экранирования) маломощных элементов лазера от мощного излучения или для подавления самовозбуждения усилителей, надежно работают при средней оптической мощности 1 кВт и более (традиционно — менее 100 Вт). Отличительными особенностями являются значительно большая напряженность магнитного поля, достигающая в максимуме 2,5 Тл и более (традиционно ~1,5 Тл), и оригинальные оптические схемы, позволяющие существенно ослаблять влияние паразитных тепловых эффектов.
Криогенные изоляторы Фарадея для использования в лазерах со средней мощностью более 10 кВт — оптический криостат, в котором вращатель Фарадея на постоянных магнитах охлаждается до температуры жидкого азота. Такое охлаждение позволяет использовать преимущества дисковой геометрии (торцевой теплоотвод, композитные материалы и т. д.), а также увеличивает количество сред для использования в качестве магнитооптического элемента и в качестве компенсатора паразитных тепловых эффектов. Это принципиально новое направление в создании изоляторов Фарадея, позволяющее использовать их в мощных лазерах.
Диффузионный флуоресцентный томограф для применения в диффузионной флуоресцентной томографии (прижизненные исследования опухолевых тканей), основанной на регистрации слабого флуоресцентного сигнала и решении обратной задачи — реконструкции распределения флуорофора в ткани, учитывающей диффузное распространение света. Диффузионная флуоресцентная томография позволяет получать трехмерные изображения опухолей, меченных флуорофорами, в частности флуоресцирующими белками.
Эндоокулярный оптический когерентный томограф для интраоперационного контроля хирургии сетчатки и зрительного нерва, оснащенный сменным зондом с наружным диаметром наконечника 0,62 мм. При сканировании излучением суперлюминесцентного источника на длине волны 1310 нм реализована разрешающая способность 20 мкм с глубиной отображения 1,5 мм. Прибор дает возможность осуществлять эндоскопический контроль в ходе операционного вмешательства и визуализировать в режиме реального времени многоуровневые структуры заднего отдела глаза в области слоя нервных волокон сетчатки и зрительного нерва. Прибор успешно апробирован в клинической практике.
Серия эндоскопических оптических когерентных томографов для клинических приложений: получения изображений приповерхностной структуры слизистых и серозных тканей внутренних органов человека. Серия включает приборы, позволяющие проводить поляризационно-чувствительные измерения (повышающие диагностическую ценность метода), приборы с тонкими зондами, совместимыми с широким классом медицинской эндоскопической аппаратуры, а также скоростной вариант эндоскопического томографа с отображением 8 кадров в секунду, который позволяет наблюдать в реальном времени внутреннее состояние и подвижность исследуемой живой биологической ткани.

Комплекс СВЧ-термодеструкции (КСТД-1) предназначен для абляции опухолей на основе энергии СВЧ (СВЧ-ТА) — разрушения очаговых, глубоко расположенных (печень, почки и т. д.) опухолевых узлов и деструкции поверхностных опухолей желудочно-кишечного тракта. Может использоваться интраоперационно под контролем УЗИ при эндоскопических вмешательствах с использованием системы сменных игл-зондов и гибких антенн. Для местного разрушения биологической ткани используется генератор СВЧ-диапазона (2,45 ГГц) с регулируемой средней выходной мощностью до 500 Вт. В качестве инструмента, непосредственно воздействующего на ткань опухоли, использована охлаждаемая игла диаметром 3 мм и длиной 150—200 мм, подключаемая к генератору посредством гибкого радиочастотного кабеля. В настоящее время метод прочно занял свое место в арсенале хирургических технологий при лечении очаговых заболеваний печени. Разработчики — Институт прикладной физики РАН и Приволжский окружной медицинский центр.

Рельсовый дефектоскоп для контроля целостности железнодорожных рельсов. В автоматическом режиме на встроенном регистраторе производит запись информации о структуре рельса, параметрах настройки и действиях оператора, позволяет также визуализировать эхографическую информацию.
Быстродействующий цифровой частотомер миллиметрового диапазона длин волн (70—170 ГГц). Частотомер имеет непрерывный и ждущий режимы работы, прямой отсчет без использования выносного смесителя, встроенную память для результатов измерений, возможность связи с компьютером по каналу RS-232, обеспечивает измерение частоты непрерывного сигнала и однократных СВЧ-импульсов с длительностью не менее 30 мс и дрейфом частоты до 8 ГГц/с с точностью 1 МГц.