ОКР "Разработка рамановских спектрометров ИК-диапазона с длинами волн возбуждающего лазерного излучения 785 нм и 1064 нм" (шифр "Рам-ИК")

Объектом разработки ОКР являются рамановские спектрометры ИК-диапазона с длинами волн возбуждающего лазерного излучения 785 нм и 1064 нм. Целью работы является разработка рамановских спектрометров ИК-диапазона с длинами волн возбуждающего лазерного излучения 785 нм и 1064 нм, состоящих из компонентов отечественного производства, предназначенных для получения спектров комбинационного рассеяния света с органических и неорганических веществ, а также оригинальных SERS-подложек для поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии для использования в фармацевтической и химической промышленностях, транспортной безопасности, медицинской диагностике, научных исследованиях, задачах судебной экспертизы и криминалистики. Работы выполняются в рамках реализации Программы приборостроения федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)» (МФТИ, Физтех) на 2022-2025 годы в соответствии с соглашением о предоставлении субсидии из федерального бюджета на финансовое обеспечение выполнения государственного задания на оказание государственных услуг (выполнения работ) от 13 января 2023 г. № 075-03-2023-106 и дополнительных соглашений от 31 августа 2023 г. № 075-03-2023-106/9 и от 20 декабря 2023 г. № 075-03-2023-106/17, заключенным между Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (далее – Учредитель) и МФТИ (далее – Соглашение) в соответствии с пунктом 20 протокола Бюджетной комиссии Минобрнауки России от 28 августа 2023 г. № БК-П/24 (КБК 075 0411 47 2 19 96499 621). Исследования проведены на основании по Программе приборостроения МФТИ на выполнение опытно-конструкторских работ по теме "Разработка рамановских спектрометров ИК-диапазона с длинами волн возбуждающего лазерного излучения 785 нм и 1064 нм" в рамках выполнения 2 этапа "Разработка РКД для изготовления опытного образца изделия РС-ИК785 и SERS-подложки для изделия РС-ИК785. Изготовление ОО SERS-подложки для длины изделия РС-ИК785. Проведение предварительных испытаний ОО SERS-подложек для изделия РС-ИК785. Изготовление ОО изделия РС-ИК-785. Проведение ПИ ОО изделия РС-ИК785". В соответствии с разработанным планом-графиком ОКР и рекомендациями Минобрнауки России были сделаны следующие мероприятия: 1) Разработана рабочая конструкторская документация на рамановский спектрометр ИК-диапазона с длиной волны возбуждающего лазерного излучения 785 нм с учетом Дополнений № 1,2 к ТЗ, откорректированных схемы деления структурной МФАС.415321.001Е1, схемы деления структурной на оптическую систему для изделия РС-ИК785 БДЦК.415321.001Е1 и перечнем (комплектность) конструкторской, эксплуатационной и программной документации на Изделие МФАС.415321.001; 2) Проведена метрологическая экспертиза конструкторской документации, разработанной в рамках этапа разработки рабочей КД для изготовления опытного образца изделия РС-ИК785 ОКР «Рам-ИК»; 3) Разработаны и утверждены программа и методики предварительных испытаний опытного образца РС-ИК785 и опытного образца SERS-подложки для изделия РС-ИК785 МФАС.415321.001ПМ; 4) Изготовлен опытный образец изделия РС-ИК785 МФАС.415321.001 зав. № 0001, опытный образец оптической системы для изделия РС-ИК785, опытный образец SERS-подложки для изделия РС-ИК785; 5) Проведены предварительные испытания опытного образца изделия РС-ИК785 МФАС.415321.001 зав. № 0001, опытного образца оптической системы для изделия РС-ИК785, опытного образца SERS-подложки для изделия РС-ИК785 в соответствии с программой и методиками предварительных испытаний МФАС.415321.001ПМ с положительным результатом; 6) Рабочей конструкторской документации на опытный образец изделия РС-ИК785 МФАС.415321.001, опытный образец оптической системы для изделия РС-ИК785 и опытный образец SERS-подложки для изделия РС-ИК785 присвоена литера «О». 7) Подготовлена к публикации научная статья: A. Subekin et al., «Rapid SERS Detection of Botulinum Neurotoxin Type A», Nanomaterials 2023, 13 (18), 2531; https://doi.org/10.3390/nano13182531 Проведен анализ возможности импортозамещения ПКИ и ЭКБ. Проведены расчеты и моделирование для установления работоспособности Изделия и его основных составляющих. Областью применения разрабатываемых спектрометров являются обнаружение и экспресс-идентификация химических веществ различной природы, в том числе в ультрамалых концентрациях при помощи SERS-подложек для поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии. Одной из самых распространенных областей приложения рамановской спектроскопии является фармацевтическая промышленность, где применяется для входного контроля фармацевтических субстанций, а также контроля качества производства. Следующей значимой областью применения рамановских спектрометров является сфера безопасности. Будучи экспресс-методом неразрушающего контроля рамановская спектроскопия применяется для быстрого обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ, в том числе, в закрытой таре. Известно применение рамановских спектрометров как диагностического инструмента при обследованиях на некоторые онкологические заболевания, в научных исследованиях, биотехнологии. Рамановская спектроскопия применяется также в области геологии и ювелирного дела, для идентификации драгоценных камней На основании предложений о развитии объекта исследования согласно Соглашению № 075-02-2022-1672 от 09.08.2022 г. о предоставлении из федерального бюджета субсидии в соответствии с абзацем вторым пункта 1 статьи 78.1 Бюджетного кодекса Российской Федерации между Минобрнауки России и МФТИ в 2022 году разработаны технический проект, макеты оптической системы фильтрации и коллимации лазерного излучения; оптической системы сбора, фильтрации и дисперсии сигнала комбинационного рассеяния света; пакета программ для отображения и детализации спектров рамановского рассеяния, управления источником лазерного излучения и многоканальным детектором; SERS-подложки, а в 2023 году разработан комплект РКД, ЭД, ПД на изделие РС-ИК785, комплект РКД, ЭД на опытный образец оптической системы для изделия РС-ИК785, комплект РКД на опытный образец SERS-подложки для изделия РС-ИК785, программа и методики предварительных испытаний опытного образца изделия РС-ИК785, изготовлены и испытаны опытный образец оптической системы для изделия РС-ИК785, опытный образец SERS-подложки для изделия РС-ИК785, опытный образец изделия РС-ИК785; согласно Соглашению о предоставлении субсидии из федерального бюджета на финансовое обеспечение выполнения государственного задания на оказание государственных услуг (выполнения работ) от 13 января 2023 г. № 075-03-2023-106 и дополнительных соглашений от 31 августа 2023 г. № 075-03-2023-106/9 и от 20 декабря 2023 г. № 075-03-2023-106/17, заключенным между Министерством науки и высшего образования Российской Федерации в 2024 году – планируется разработать комплектт РКД на опытный образец изделия РС-ИК1064, изготовить и провести его предварительные испытания. После чего приборы РС-ИК785 и РС-ИК1064 будут проходить государственные приемочные испытания. В 2025 году планируется запуск серийного производства изделий РС-ИК785 и РС-ИК1064.