Лаборатория слабых полей

km0Лаборатория была организована на базе кафедры радиофизики в 50-х годах. Так как однородность магнитного поля Земли и минимум промышленных помех обеспечивается только достаточной удаленностью от города, все эксперименты проводились на научно-учебной базе Университета "Старорусская".

 

 

 

 

 

 

Скрипов Ф.И.Работу возглавлял Федор Иванович Скрипов. Им был сконструирован генератор ЯМР в поле Земли с текущим образцом. Благодаря Скрипову Ф.И., Мельникову А.В. и Морозову А.А. в 1959 году впервые в мире было осуществлено преобразование Фурье сигнала ядерного магнитного резонанса от трипропилфосфата для получения радиочастотного спектра. Вычисления производились в течение месяца несколькими людьми на трофейном немецком электромеханическом арифмометре. Статья вышла в советском научном журнале, за рубежом она игнорировалась. Про этот факт вспомнили только когда началось судебное разбирательство между фирмами «Брукер» и «Вариан». У второй уже был патент на алгоритм FFT. Чтобы не проиграть дело, «Брукер» вспомнил про публикацию в советском журнале и представил ее суду в 1969 году.

 

km3

 

 

 

Бородин П.М.Ученик Ф.И. Скрипова Петр Михайлович Бородин впервые в мире использовал ЯМР в поле Земли для исследования гидродинамических систем, предложил оригинальный способ определения скорости течения жидкости в тороидальном датчике, придумал, как расположить датчики ЯМР при прямолинейном движении жидкости, чтобы наблюдать чувствительный к скорости и характеру течения сигнал ядерной индукции.

vecher3

 

 

Николай Михайлович Вечерухин, ученик Бородина, также изучал ЯМР движущихся жидкостей в магнитном поле Земли. Защитил кандидатскую диссертацию в 200 году "Особенности ЯМР в земном поле при макроскопическом движении жидкости". Открыл и объяснил явление кинематического эха.

 

 

 

 

smek

 

Интересное и востребованное приложение ЯМР в поле Земли развила на нашей кафедре Татьяна Николаевна Смекалова. Пользуясь системой магнитометров, можно исследовать участки земной поверхности с целью обнаружения археологических памятников, находящихся под слоем почвы. По составленной магнитометрической карте археологи планируют свои раскопки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 В 2014 году условиях неоднородного магнитного поля Земли и сильных промышленных помех в НИИФе, в помещении лаборатории удалось получить приемлемый ЯМР-сигнал в земном поле и из него получить спектр высокого разрешения фосфорсодержащих жидкостей. Для этого использовалось самодельное оборудование, собранное студентом магистратуры П.А. Куприяновым.

 

km5

 

Сейчас лаборатория работает в составе малого инновационного предприятия (МИП) OOO «Центр магнитно-резонансных исследований «Спинус» СПбГУ». Предприятие производит уникальные приборы, в том числе ЯМР-спектрометр высокого разрешения в магнитном поле Земли. В лаборатории ведутся исследования по усовершенствованию метода предварительной поляризации образца для получения сигнала ЯМР в поле Земли. Получены два патента на метод регистрации ЯМР-сигнала в условиях флуктуации магнитного поля. Возглавляет лабораторию и МИП к. ф.-м. н. П.А. Куприянов.

 

 

 

 

 

 

km6

 

В мире всего около пяти лабораторий, которые занимаются ЯМР в земном поле, одна из них - наша. У нас большой задел и опыт в этой области и планируется очень много интересной работы. Одна из них - создание ЯМР томографа в земном поле. Для работы нужны, ставшие сейчас очень редкими студенты, разбирающиеся в электронике и умеющие держать в руках паяльник, программисты для написания алгоритмов обработки ЯМР-сигналов и создания интерфейса прибора для ПК.

 



Мы ждем студентов, с фантазией и любящих работать руками!

 

 

Список публикаций:

  1. 8-я Зимняя молодёжная школа-конференция «Магнитный резонанс и его приложения» Материалы конференции 2011, стр. 87-89. Устный доклад: «Получение ЯМР-сигнала в магнитном поле Земли от образца, в металлической ёмкости, расположенного вне датчика».
  2. Всероссийская научная конференция студентов-физиков ВНКСФ-18. Материалы конференции 2012, стр 307-308. Устный доклад: «Особенности регистрации ЯМР в магнитном поле Земли в образцах, расположенных в металлических диамагнитных контейнерах».
  3. 9th International Symposium and Summer School «Nuclear Magnetic Resonance in Condensed Matter». Book of abstracts 2012, p 93. Poster report: «Some peculiarities of detection of NMR signals in the Earth magnetic field».
  4. International conference on Science for defense and security ICSDS-2012. Book of abstracts, p. 88. Co-author of report «NMR in weak fields. Polarization of nuclei with alternating low frequency magnetic field».
  5. 9-я Зимняя молодёжная школа-конференция «Магнитный резонанс и его приложения» Материалы конференции 2012, стр. 76-79. Устный доклад: «Усовершенствование методов предварительной поляризации образца для получения сигналов ЯМР в слабых магнитных полях».
  6. Всероссийская научная конференция студентов-физиков ВНКСФ-19. Материалы конференции 2012, стр. 222-223. Устный доклад: «Альтернативный метод предварительного намагничивания образца для получения сигнала ЯМР в слабых магнитных полях».
  7. 10th International Symposium and Summer School Nuclear Magnetic Resonance in Condensed Matter». Book of abstracts 2012, p. 89. Poster report: «NMR in the Earth magnetic field: Pre-polarizationof Nuclei with Alternating Magnetic Field»
  8. Magnetic resonance conference and specialized colloque AMPERE: «Advances in solid state broadband magnetic resonance» EUROMAR 2013. 445 TU. Co-autor of stand report «Pre-polarization of nuclei with alternating low-frequency magnetic field (for detection of NMR in the Earth field)».
  9. International Student ConferenceSaint-Petersburg State University Science and Progress 2013, Book of abstracts 2012, p. 123. Oral report: «A model of behavior of nuclear magnetization in alternating magnetic field of low frequency».
  10. 10-я Зимняя молодёжная школа-конференция «Магнитный резонанс и его приложения» Материалы конференции 2013, стр 37-40. Лекция: «Ядерный магнитный резонанс в магнитном поле земли».
  11. 11-я Зимняя молодёжная школа-конференция «Магнитный резонанс и его приложения» Материалы конференции, «ЯМР в земном поле: история развития, новые перспективы», 2014, стр 36-38.
  12. XVIII Всероссийская научная конференция студентов-радиофизиков. Тезисы докладов, Доклад: «ЯМР релаксометр-спектрометр в земном поле», 2015, стр 27-29
  13. 12-я Зимняя молодёжная школа-конференция «Магнитный резонанс и его приложения» Материалы конференции, «ЯМР в земном поле», 2015, стр. 49-51
  14. XII Международная конференции «Спектроскопия координационных соединений», тезисы докладов, «Некоторые особенности спектроскопии ЯМР в слабых полях», 2015, стр. 10-11
  15. XIII Международной конференции «Спектроскопия координационных соединений», тезисы докладов, «Спектрометр ЯМР высокого разрешения в земном поле», 2016, стр. 299-300
  16. AMPERE NMR School «A few developments of NMR in the Earth magnetic field (NMREF)», 2017
  17. 15th International Youth School-Conference, «Magnetic resonance and its applications», abstracts, «Neutralization of fluctuations in resonance conditions during», 2018, pp. 198-199
  18. Научно-практическая конференция «Инновационные технологии и технические средства специального назначения» «Возможности бесконтактного анализа жидкостей в таре из немагнитных металлов методом ЯМР в магнитном поле Земли», 2018

Статьи:

  1. Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 4: физика, химия
    2013 год, стр. 20-24. «Получение ЯМР-сигнала в магнитном поле Земли от образца в металлическом контейнере».
  2. Vladimir I. Chizhik, Pavel A. Kupriyanov, George V. Mozzhukhin «NMR in Magnetic Field of the Earth: Pre-Polarization of Nuclei with Alternating Magnetic Field» Applied Magnetic Resonance Volume 45, Number 7, 2014, p 641-651
  3. Vladimir I. Chizhik, Pavel A. Kupriyanov, George V. Mozzhukhin «On question of possibilities of NMR in weak magnetic field for detection of illicit liquids»NATO Science for Peace and Security 2015, Series C: Environmental Security, p. 151-164
  4. Erdem Balcı, Bulat Rameev, Hakkı Acar1, Georgy V. Mozzhukhin, Bekir Aktaş, Bektaş Çolak, Pavel A. Kupriyanov, Alexander V. Ievlev, Yury S. Chernyshev, Vladimir I. Chizhik «Development of Earth’s Field Nuclear Magnetic Resonance (EFNMR) Technique for Applications in Security Scanning Devices» Applied Magnetic Resonance. Volume 47, 2016, pp 87-99
  5. П. Куприянов, К. Дмитриев, А. Чижик «О некоторых усовершенствованиях регистрации ядерного магнитного резонанса в земном поле» Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 4. Физика. Химия, Выпуск№ 1, том 3, 2016, стр. 59-69
  6. Chizhik V, Frolov V, Kupryanov P, Tyutyukin K «Reduction of Effect of Concomitant Gradients in Low Magnetic Field MRI via Optimization of Gradient Magnetic System» Applied Magnetic Resonance.Volume 48, 2017, pp 687-698
  7. A Komolkin, P Kupriyanov, A Chudin, J Bojarinova, K Kavokin, N Chernetsov «Theoretically possible spatial accuracy of geomagnetic maps used by migrating animals» Journal of The Royal Society Interface, 2017