Аналітичне приладобудування

Визначення і загальна характеристика

АНАЛІТИ́ЧНЕ ПРИЛАДОБУДУВА́­Н­НЯ — під­галузь приладобудування, що обʼ­єд­нує організації та під­приємства, які за­ймаються створе­н­ням та виробництвом приладів для ви­значе­н­ня структури, вмісту, стану та властивостей речовин за допомогою різних хімічних та фізико-хімічних методів. А. п. як під­галузь ви­значилось та набуло широкого роз­витку у 60-х рр. 20 ст. Автоматизація вироб. процесів, роз­виток наук. дослідж. у галузі технології та роз­шире­н­ня дослід. бази природо­знав. наук тісно повʼязані з викори­ста­н­ням сучас. аналітичних приладів (АП). Роз­виток науки і техніки потребує під­вище­н­ня точності та швидкості аналізу, збільше­н­ня чутливості роз­ділювальної здатності, стабільності та надійності. Аналіт. техніка є пере­творювачем та носієм кількісної інформації, що від­ображає якісний стан реал. речовин. Ві­домо, що рівень роз­витку аналіт. техніки знач. мірою ви­значає стан тех. про­гресу в автоматизації технол. процесів під­приємств різних галузей виробництва (металург., хім., гірничо-руд., нафтової, газової, енергет., маш.-буд. та ін.) та в наук. дослідже­н­нях. Під­вище­н­ня ефективності виробництва та якості продукції потребує випереджал. роз­витку методів та тех. засобів одержа­н­ня інформації про хім. склад речовин і матеріалів. Так, АП у промисловості сприяють ефективнішому управлін­ню технол. процесами за якісними показниками, що дає значну економію сировини, матеріалів, трудових ресурсів та покращує якість продукції. АП сприяють інтенсифікації с.-г. виробництва, пере­веден­ню його на індустр. основу. Сучасне А. п. перед­бачає виробництво числен. видів приладів, що від­різняються методом аналізу, при­значе­н­ням, умовами екс­плуатації, діапазоном вимірюва­н­ня тощо. Нині в А. п. використовують понад 50 методів аналізу, серед яких оптичні; електричні, електрофіз. та магнітні; термокондуктометрія; нейтрон­но-активац. аналіз і протоно­графія; ультра­звукові; ph-метрія; спектро­скопічні (емісійний спектрал. аналіз; атомно-абсорбційні, атомно-флуоресцентні, фотометричні, люмінесцентні, рентґено­спектральні, мас-спектральні методи аналізу; інфрачервона, ультрафіолетова, електрон­на, радіочастотна та ін. спектро­скопія); електрохім. (поляро­графічні, вольт­амперо-, кулоно-, потенціо-, кондуктометричні та ін.); кінетичні; радіохім. та ядерно-фізичні; методи газової та рідин­ної хромато­графії, хромато-мас-спектрометрії та ін. гібридні методи; фазовий (речовин­ний) аналіз металів та сплавів, гірських порід та мінералів тощо.

Перші АП за­пропоновано у США та Швеції. В Україні початком роз­витку А. п. вважають заснува­н­ня 1922 в Києві заводу з виробництва возових десятин­них та автомобільних ваг (завод порційних автоматів) та 1932 — заводу контрол.-вимірюв. приладів, що виготовляв прилади для цукр. та харчової промисловості. У 50–60-х рр. 20 ст. в СРСР роз­робкою та виробництвом АП за­ймалось багато організацій та під­приємств різних ві­домств, зокрема ДКБ аналіт. приладобудува­н­ня Мінхім­прому; СКБ аналіт. приладобудува­н­ня АН СРСР; ВНДІ комлексної автоматизації нафтогазу Мін­нафтохім­прому; Смолен. завод засобів автоматизації, Сумський завод електрон­них мікро­скопів та Київ. завод аналіт. приладів (КЗАП) Мін­приладу та ін. В Україні на­прикінці 60-х рр. 20 ст. найбільшими організаціями А. п. були Харків. та Сіверськодонец. філіали ДКБ аналіт. приладобудува­н­ня, Макіїв. НДІ без­пеки робіт у вугіл. промисловості, Конотоп. ін­ститут «Автоматвуглеруд­пром», Київ. ін­ститут автоматики. 1969 в Києві засн. ВНДІ аналіт. приладобудува­н­ня (ВНДІАП), на який було покладено обовʼязки гол. організації Мін­приладу СРСР у галузі створе­н­ня приладів для аналізу складу газів і твердих тіл та від­повід­альність за тех. рівень аналіт. приладобудува­н­ня. За весь час існува­н­ня в ін­ституті здійснено роз­робки, що базувались на більш як 60 % ві­домих методів аналізу. 1975 в Ужгороді створ. СКБ засобів аналіт. техніки (СКБ ЗАТ) для роз­робки разом з ВНДІАП сучас. елементної бази газоаналіт. приладобудува­н­ня та створе­н­ня складної продукції в галузі А. п.

На­прикінці 80-х рр. організації та під­приємства Мін­приладу, Мінхім­прому, Мінвугле­прому та ін. ві­домств СРСР досягли знач. успіхів у роз­ширен­ні номенклатури, під­вищен­ні тех. рівня та нарощуван­ні обсягів випуску АП, особливо наук. приладів. Зокрема, створ. високо­якісні рентґено­спектральні багатокомпонентні пром. аналізатори, прилади для контролю процесів водопідготовки на обʼєктах атом. та теплової енергетики, автоматиз. газоаналіт. системи для домен­них та конверторних вироб-в, автоматиз. засоби аналізу хім. складу ґрунтів і кормів у с. госп-ві, комплекс приладів для контролю вмісту шкідливих речовин у природ. обʼєктах, рентґенолюмінесцентні прилади для алмазодобувної промисловості та багато ін. засобів хім. аналізу речовин і матеріалів. У 80–90-х рр. в АП широко використовують лазери. У цей час набули роз­витку методи локал. аналізу вмісту газ. сумішей в місці пробовід­бору та ди­станц. методи аналізу, що до­зволяють вимірювати склад сумішей в атмо­сфері на великій від­стані. Створе­н­ня та впровадже­н­ня приладів з викори­ста­н­ням оптич. квантових генераторів дало можливість на новому тех. рівні якісно вирішувати низку про­блем газ. аналізу, що мали місце в багатьох галузях нар. господарства. На ВО «Електрон» (Суми) імпульсні лазерні ви­промінювачі випаровува­н­ня речовин були з великою ефективністю за­стосовані в просвітлюваних електрон. мікро­скопах та ін. приладах, а викори­ста­н­ня лазер. ви­промінювача в мас-спектрометрі до­зволило спростити процедуру дослідж., а також випаровувати та іонізовувати практично різні речовини: біол. препарати (засушену кров, зразки біол. тканин та клітк. структур), буд. матеріали, сталі, сплави різного вмісту. У ВНДІАП 1978 вперше в СРСР створ. лазерний газо­аналізатор для контролю мікроконцентрацій метану в атмо­сфері та здійснено серійне його впровадже­н­ня разом із СКБ ЗАТ на КЗАП і Вінн. заводі газо­аналізаторів; роз­роблено та досліджено разом з фахівцями Київ. університету CO2-лазер, що пере­лаштовується, лазерний ди­станц. аналізатор, оптико-акустич. газо­аналізатор з гелій-неоновим лазером тощо для виріше­н­ня приклад. зав­дань наук. приладобудува­н­ня.

Нині в Україні гол. роз­робниками та виробниками АП є АТ «Украналіт» (колиш. ВНДІАП) — гол. ін­ститут у галузі; КЗАП — випускає газо­аналізатори для контролю викидів транс­порт. засобів, різні фотометри, рефрактометри та ін.; ВО «СЕЛМІ» (Суми) — спеціалізується на виробництві мас-спектрометрів, зокрема для атом. промисловості, електрон. мікро­скопів, спектрофотометрів тощо; Харків. ДКБ аналіт. приладобудува­н­ня «Хімавтоматика» — виробляє сигналізатори вибухонебезпеч. концентрацій паливних газів, кондуктометри для хім. та ін. галузей господарства; НВО «Червоний металіст» (Конотоп) — випускає сигналізатори такого ж при­значе­н­ня, але для вугіл. промисловості; Сіверськодонец. ДКБ аналіт. приладобудува­н­ня «Хімавтоматика» — виробляє атомно-абсорбційні спектрофотометри, аналізатори рідини, газо­аналізатори для технол. процесів; СКБ ЗАТ (Ужгород) — роз­робляє технології виробництва сучас. елементів, створює потужності для їх виробництва та випускає десятки типів приладів газ. аналізу широкого та спец. за­стосува­н­ня; ДВ НДІГС (Дні­пропетровськ) — випускає газо­аналізатори, зокрема для гірничо-рятувал. загонів; НВО «Ре­спіратор» (Донецьк) та Черкас. завод хімре­активів — виробляють індикаторні трубки; Ін­ститут газу НАНУ — виробляє вимірювачі вологості тощо. Щорічно в Україні виробляються та проходять держ. при­ймальні ви­пробува­н­ня десятки типів нових АП різного при­значе­н­ня. Разом із робочими АП по­стійно роз­робляються від­повід­ні контролюючі установки, робочі еталони та ін. засоби метролог. забезпече­н­ня. Ця робота проводиться за без­посеред. участі УкрЦСМ та ін. організацій Держ­стандарту України. Нині також функціонують приватні і малі під­приємства, які виробляють АП невеликими партіями за кошти окремих замовників. Ці АП отримують до­звіл на екс­плуатацію не через держ. ви­пробува­н­ня, а через держ. метролог. атестацію. Серед таких під­приємств можна від­значити фірми «Елеком», «Окситех», «Еколог», Ін­ститут аналіт. методів контролю та ін. в Києві; «Оргон» (Харків); «Тепло­енергетик» (Донецьк); НВП «Еконіка» (Одеса); «Сенсор» (Черкаси) та ін.

Роз­роблювані нині АП служать базою для створе­н­ня широкого класу нових приладів та аналіт. систем, які в новому століт­ті зна­йдуть викори­ста­н­ня в ряді галузей техніки, що ви­значають рівень пром. та наук. роз­витку держави: літако- та ракетобудуван­ні, в кріоген. техніці та техніці одержа­н­ня чистих інерт. газів та газ. сумішей; при створен­ні автоном. систем зі штуч. кліматом та з обмеженою жит­тєдіяльністю; при створен­ні нано­електроніки та особливо чистих речовин тощо.

У 60–90-х рр. 20 ст. обсяг випуску АП (зокрема наук. приладів) у СРСР кожні 5 р. збільшувався в 2–3 рази. Проте потреба країни в деяких АП задовольнялась на 30–40 %. У 90-х рр. динаміка роз­витку А. п. в Україні різко зменшилась, що зумовлено насамперед від­сутністю фінансува­н­ня наук.-тех. роз­робок, знач. звуже­н­ням ринку збуту АП у звʼязку з неплато­спроможністю пром. під­приємств та ін. Високий рівень роз­робок, укр. організацій та під­приємств, які за окремими групами АП не по­ступаються іноз. аналогам, а також наук. досягне­н­ня, що мають світ. рівень, дають під­ставу сподіватися, що А. п. в Україні за умови зміни екон. ситуації в країні може мати майбутнє. Спеціалістів з А. п. готують у Нац. тех. університеті України «Київ. політех. ін­ститут», де створено кафедру наукових, аналітичних та екологічних приладів і систем, та в Севастоп. тех. університеті. В Одес. університеті засн. низку дослід. лаб. з А. п. В Ужгороді при СКБ ЗАТ працюють філії кафедри приладобудува­н­ня та твердотільної електроніки Ужгород. університету, пріоритет. напрямком роботи яких є створе­н­ня газоаналіт. приладів нового поколі­н­ня з викори­ста­н­ням власної елементної бази та мікроконтролерів. Пред­ставниками цих шкіл є О. Дашковський, В. Севриков, В. Сминтина, Й. Головач та ін. Щорічно проводяться між­нар. та респ. конф., семінари або симпозіуми з актуал. про­блем роз­витку А. п., видаються зб. наук. праць, друкуються різні інформ. матеріали. Укр. організації і під­приємства під­галузі беруть активну участь у між­нар. кооперації в А. п. з іноз. фірмами та вченими. Напр., в АТ «Украналіт» виготовляють спільні комплексні системи аналіт. контролю та регулюва­н­ня разом із фірмою Mebund Regelungstechik GmbH (Німеч­чина); в Одес. університеті роз­робляють спільні проекти з вченими лаб. Ін­ституту хімії матеріалів Нац. центру досліджень Італії і лаб. електроніки твердого тіла університету м. Оулу в Фінляндії тощо.

Літ.: Технический про­гресс в машиностроении УССР. К., 1967; Тхоржевский В. П. Автоматический анализ химического со­става газа. Москва, 1969; Франко Р. Т., Кадук Б. Г., Кравченко А. А. Газоаналитические приборы и системы. Москва, 1983; Кальвода Р., Зыка Я., Штулик К. и др. Электроаналитические методы в контроле окружающей среды / Пер. с англ. Москва, 1990; Современ­ные методы и приборы анализа со­става газовых и жидких сред // Сб. науч. тр. ВНИИАП, 1970–95. К., 1995; Стан та пер­спективи роз­витку метрологічного забезпече­н­ня вимірювань складу та властивостей речовин і матеріалів: Мат. респ. семінару (22–26). 11. 1999. К., 1999.

О. А. Дашковський

Завантажити статтю