Группа студентов НИТУ «МИСиС» под руководством научного сотрудника лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС», постдока Алексея Башарина, создала не имеющую мировых аналогов безэховую мини-камеру для исследования метаматериалов. Созданная камера не только позволяет проводить измерения с высокой точностью, но и в разы дешевле промышленных аналогов.
Безэховая камера — это помещение, в котором не возникает отражения электромагнитных волн от стен. Основные области ее применения — экспериментальные исследования характеристик электродинамических объектов (антенн, рассеивателей, объектов СТЕЛС-технологий), сертификация изделий по уровню электромагнитного излучения, испытания на помехоустойчивость, защита секретной или конфиденциальной информации, измерение диаграмм направленности излучения антенн, изучение электромагнитной совместимости и построения диаграмм ЭПР.
Цель создания мини-безэховой камеры в НИТУ «МИСиС» — повышение точности измерения материальных и S-параметров (коэффициентов отражения и прохождения) метаматериалов. Существующие безэховые камеры в силу некоторых особенностей не удовлетворяют условиям, необходимым для проведения исследований в лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы». Например, в некоторых камерах невозможно позиционирование образцов с точностью до микрона, что является обязательным условием для того, чтобы поймать узкий пик резонанса в метаматериалах.
Спроектированная и созданная студентами НИТУ «МИСиС» (Никитой Вольским, Иваном Стенищевым, Марией Кожокарь) безэховая камера позволяет проводить измерения спектральных свойств метаматериалов с очень высокой точностью, недостижимой при измерении в типовых безэховых камерах.
«В классических камерах измерения проводятся на больших расстояниях, и для точного позиционирования образца относительно измерительных антенн необходимо выставить образец с точностью до микрона. Нам удалось провести измерения метаматериалов в нашей камере и при этом обеспечить те же свойства, что и при измерении в классических безэховых камерах», — рассказал руководитель группы, научный сотрудник лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС», постдок Алексей Башарин.
Безэховые камеры промышленного производства размером, как правило, с комнату и при этом стоят десятки миллионов рублей. Камера, изобретенная в НИТУ «МИСиС», по сравнению с ними имеет действительно миниатюрный размер — два метра в высоту и полметра в ширину. Стоимость материалов, из которых она изготовлена, составляет всего 150 тыс. рублей, а сборку студенты проводили самостоятельно. Стенки с внешней стороны оснащены металлизированным материалом, с внутренней — покрыты радиопоглощающим материалом, из которого изготавливается маскировочная сетка для танков. Применение этого материала «в мирных целях» позволило значительно уменьшить габариты камеры. Для погашения паразитного бокового излучения рупорных антенн вокруг их апертуры расположен радиопоглощающий материал МОХ-530. Камера оснащена принимающими и передающими антеннами, измерения же проводятся на векторном анализаторе цепей Rohde & Schwarz.
Как рассказала ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова, «научный сотрудник лаборатории „Сверхпроводящие метаматериалы“ кандидат технических наук Алексей Башарин начал работать в университете в 2015 году, стал победителем открытого международного конкурса НИТУ „МИСиС“ для молодых ученых, имеющих опыт работ в ведущих университетах мира. В рамках полученного гранта была проведена работа по созданию уникального устройства для исследования метаматериалов. Важно отметить, что в создании безэховой мини-камеры активное участие приняли студенты НИТУ „МИСиС“, проходящие стажировку в лаборатории».
Метаматериалы — это искусственно созданные структуры, обладающие уникальными электромагнитными свойствами, которые не встречаются в природе. Спектр их применения довольно широк — это и поглотители электромагнитных волн, элементы высокочувствительных сенсоров, СТЕЛС-технологии и кубиты квантовых компьютеров. Лаборатория «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» — один из ведущих научно-исследовательских центров России в области изучения теоретических и прикладных особенностей метаматериалов.
Лаборатория была создана в НИТУ «МИСиС» в 2011 году на средства мегагранта Правительства РФ. Возглавляет лабораторию доктор физ.-мат. наук, профессор Алексей Устинов, заведующий кафедрой Технологического института Карлсруэ (Германия) и руководитель группы в Российском квантовом центре.
Под руководством профессора Устинова в 2013 году ученые лаборатории совместно с коллегами из Российского квантового центра впервые в России измерили кубит. А в 2015 году этой же группой исследователей совместно с коллегами из РКЦ, МФТИ и Института физики твердого тела РАН был создан первый российский сверхпроводящий кубит, необходимый для производства квантового компьютера.
