КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-29-00835
НазваниеIn situ химический анализ технологических жидкостей спектроскопией лазерно-индуцированной плазмы
Руководитель Леднев Василий Николаевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук" , г Москва
Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-608 - Инженерно-технические и информационные автоматизированные системы мониторинга биоресурсов, биосферы и технических систем
Ключевые слова in situ контроль технологических жидкостей, онлайн диагностика, определение содержания элементного состава примесей масел, спектрометрия лазерно-индуцированной плазмы
Код ГРНТИ81.81.21
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
В результате выполнения проекта впервые в мировой практике будет продемонстрирована технология in situ химического элементного анализа примесей в технологических жидкостях. Будет создан прототип прибора и волоконно-оптический зонд, который может проводить химической анализ внутри работающего агрегата. Это позволит применять такую технологию для постоянного контроля состава жидкости в ответственных устройствах, а в перспективе создать компактный переносной прибор для контроля качества технологических жидкостей в организациях, эксплуатирующих сложную технику. Экспресс-контроль элементного состава масла позволит оперативно определять наиболее изнашиваемую деталь и заранее принимать меры для замены проблемных частей двигателя или механизма, что важно для оперативного устранения проблем и повышения надежности и безаварийности работы агрегата.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Главной задачей проекта в 2025 году являлось демонстрация возможностей двухимпульсной спектрометрии лазерно-индуцированной плазмы для in situ анализа «в кювете» в лаборатории.
Были отобраны пробы масел из двигателей внутреннего сгорания с вариацией ключевых физико-химических параметров для оценки аналитических возможностей (точность анализа, чувствительность) разрабатываемого подхода. Впервые исследована динамика расширения и схлопывания лазерно-индуцированного пузырька для технологических жидкостей (моторное масло, бензин), а также определены свойства лазерной плазмы, возбуждаемой внутри пузырька для in situ химического анализа с помощью двухимпульсной спектроскопии лазерно-индуцированной плазмы. Обнаружено, что динамика роста лазерно-индуцированного пузырька не зависит от типа жидкости, в то время как стадии схлопывания пузырька в воде, бензине и масле различаются как по скоростям, так и по стабильности процесса. Продемонстрировано, что двухимпульсный подход спектроскопии лазерно-индуцированной плазмы позволяет регистрировать свечение атомных и ионных линий в лазерной плазме, в отличие от одноимпульсного пробоя в объеме жидкости. Проведено исследование влияние основных параметров эксперимента (энергия лазерного импульса, вязкость и температура моторного масла) на динамику лазерно-индуцированного пузырька и определено время его максимального объема. Исследовано влияние стадии формирования пузырька на свойства лазерной плазмы (температура, электронная плотность), индуцируемой вторым лазерным импульсом внутри пузырька, и выбрано оптимальное время регистрации линий анализируемых химических элементов. Проведена оценка аналитических возможностей двухимпульсной спектрометрии лазерно-индуцированной плазмы при определении содержания кальция в объеме моторного масла. Разработана схема волоконного-оптического зонда и заказано его изготовления для экспериментов по in situ анализу масла в работающем двигателе на втором году проекта.
Публикации
1. Леднев В.Н., Сдвиженский П.А., Рогачевская А.В., Хазиев А.А. Bubble dynamics study for in situ chemical analysis of bulk oils by double pulse laser induced breakdown spectroscopy The 32nd International conference Advanced Laser Technologies (ALT) 2025, September 22-26, Kazan, Russia, V. N. Lednev, P. A. Sdvizhenskii, A. V. Rogachevskaya. In-situ chemical sensing by laser induced breakdown spectroscopy. // The 32nd International conference Advanced Laser Technologies (ALT) 2025, September 22-26, Kazan, Russia (oral). p.221., https://altconference.org/documents/alt25/ALT2025%20abstracts.pdf (год публикации - 2025)
2. Леднёв В.Н., Сдвиженский П.А., Рогачевская А.В., Хазиев А.А., Першин С.М. In situ двухимпульсная спектроскопия лазерно-индуцированной плазмы в объеме технологической жидкости: динамика кавитации и свойства плазмы внутри пузырька Physics of Wave Phenomena (год публикации - 2026)