Описание проекта/технологии
| Вид материала | Документы |
- Описание проекта/технологии, 171.34kb.
- Задачи стажера в рамках проекта (индивидуальное проектное задание), 8.2kb.
- Краткое описание проекта, 566.82kb.
- Разработка и строительство экологически безопасной технологии производства кремния, 48.31kb.
- Технология проведения инвестиционных и спекулятивных операций на рынке гко/офз/обр, 186.43kb.
- А. Описание возможностей проекта > Название проекта, 93.63kb.
- Волгоградская Государственная Сельскохозяйственная Академия Описание проекта Название, 107.58kb.
- Описание проекта, 960.95kb.
- Название проекта, 17.06kb.
- Новик Анатолий Иванович Краткое описание и цель Строительство цеха по переработке проекта, 12.26kb.
Лазеры на парах бромида меди для применения в промышленности (прецизионная обработка материалов), научных исследованиях, медицине, шоу-бизнесе
Исполнитель: Закрытое акционерное общество «Научно-внедренческое предприятие «ТОПАЗ»
Руководитель проекта: Левицкий Михаил Ефимович
Адрес: 634055, г. Томск, пр. Академический, 1
Телефон: (3822) 492-678
Факс: (3822)492-194
E-mail: top@iao.ru
Описание проекта/технологии | |||
| Аннотация (описание разработки/технологии) | Проект направлен на разработку нового поколения лазеров на парах бромида меди (ЛПБМ), предназначенных для решения широкого круга производственных задач, связанных с прецизионной обработкой (раскрой, маркировка, сверление и т.д.) различных материалов, в первую очередь металлов. Уникальная совокупность выходных параметров излучения этих лазеров (короткие длины волн, дифракционное качество пучка, высокие средние и импульсные мощности, высокие частоты повторения импульсов) позволяют осуществлять перечисленные операции с качеством и пространственным разрешением, недоступными при использовании наиболее распространенных на сегодняшний день «технологических» СО2, YAG:Nd и эксимерных лазеров. Кроме того, указанные лазеры могут найти применение в научных исследованиях, медицине, рекламном и шоу бизнесе, при создании навигационных систем и устройств, там, где требуются лазерные источники интенсивного видимого излучения. Однако, отметим еще раз, что именно микротехнологии (а, если ориентироваться на использование гармоник ЛПБМ, лежащих в ближнем УФ диапазоне спектра, то в перспективе и нанотехнологии), определяют сегодня ту область применений ЛПБМ внутри которой эти лазеры будут реально востребованными, трудно заменимыми и, соответственно, будут испытывать значительно меньшую конкуренцию, чем в других областях. В основе настоящего проекта лежит обнаруженная нами возможность создания лазеров на парах солей металлов (в частном случае ЛПБМ), работающих при пониженных уровнях энергии, вкладываемой в газовый разряд. До сих пор все известные нам лазеры на парах металлов являлись саморазогревными. Это означает, что у них источником энергии, необходимой и для поддержания рабочей температуры (т.е. для создания необходимой плотности паров металла), и для собственно возбуждения атомов металла, является импульсно-периодический разряд, поддерживаемый в активном объеме. Суть предлагаемого нами режима пониженного энерговклада (РПЭ) состоит в том, чтобы энергию, выделяемую в разряде, использовать только для возбуждения рабочих атомов. При этом для приведения активного элемента в рабочее состояние должен использоваться отдельный автономный источник питания. Преимущества (по отношению к саморазогревным конструкциям), приобретаемые в связи с переходом к РПЭ, представляются достаточно очевидными. Во-первых, появляется возможность существенно уменьшить требуемую мощность основного (поддерживающего разряд) источника питания (ИП), который на сегодняшний день являются самым сложным, самым ненадежным и самым дорогостоящим элементом «медных» лазеров. Во-вторых, появляется возможность оперативно управлять параметрами импульсного излучения, изменяя, например, частоту следования, скважность, импульсную мощность или вообще прекращая генерацию на длительные промежутки времени (т.н. ждущий режим). В саморазогревных лазерах любые аналогичные действия невозможны по определению. Наконец, последнее. Чем выше требуемые энерговклады в разряд, тем сложнее в практическом плане осуществить оптимизацию возбуждающих импульсов. Это связано с тем, что максимум энерговклада в разряд и максимум лазерной генерации достигаются при различных условиях. Таким образом, при переходе к РПЭ, когда один из процессов, требующих оптимизации исключается, появляется возможность более полно оптимизировать второй, существенно приблизив лазерный кпд (от энерговклада в разряд) к его физическому пределу. Проведенные нами исследования показали, что использование оптимальных концентраций добавок HBr в активную среду позволяют в два и более раз увеличить кпд и мощность лазера. Аналогичные результаты ранее были получены с добавками водорода, однако они в случае лазеров на парах солей металлов могут носить лишь разовый характер. Для оптимизированных добавок HBr нами была разработана конструкция реверсивного генератора HBr, встроенного в отпаянный активный элемент ЛПБМ, с помощью которого удается точно установить оптимальное давление паров бромистого водорода и поддерживать его на этом уровне в автоматическом режиме и сколько угодно длительное время. | ||
| Существующая проблемная ситуация по направлению разработки | Несмотря на свои явные достоинства лазеры на парах металлов и в частности «медные» лазеры используются значительно реже, чем уступающие им по производственным показателям, СО2, YAG:Nd и эксимерные лазеры. Это объясняется тем, что в силу ряда объективных обстоятельств «медные» лазеры, как промышленные приборы, при своей относительно невысокой стоимости явно проигрывают в «качестве». Под этим термином мы понимаем совокупность таких эксплуатационно-технических параметров как: надежность и стабильность работы, рабочий ресурс, простота эксплуатации, связанная с высокой степенью автоматизации процесса поддержания необходимых рабочих параметров, возможность управления рабочими режимами от внешней программы. Найденные нами решения позволяют существенно повысить ресурс и надежность ЛПБМ (сравнимо с ресурсом и надежностью отпаянных CO2-лазеров), увеличить более чем в два раза КПД, поддерживать в автоматическом режиме рабочие параметры лазера, программно управлять параметрами импульсного излучения, изменяя например частоту следования, скважность, импульсную мощность и, таким образом, существенно снизить величину отношения «цена/качество». | ||
Технологическая сфера | |||
| Х Электроника и оптоэлектроника | Электроника, Высокие технологии, Информация, Связь, Х Оптоэлектроника | ||
| Механика и аэронавтика | Механика, Аэронавтика, Астронавтика, Автоматика, Электричество, Транспорт | ||
| Материалы и химическое производство | Химическая промышленность, Новые материалы | ||
| Биотехнологии и Фармацевтическая промышленность | Биотехнологии, Медицина, Фармакология | ||
| Поддерживающее производство | Энергия, Ресурсы, Технологии защиты окружающей среды, Безопасность и здоровье | ||
| Другое (указать) | |||
| Основные характеристики разработки/технологии | |||
Назначение/описание(сфера применения) | Несмотря на то, что ЛПБМ могут быть использованы для решения широкого круга задач, не связанных с промышленными технологиями, коммерческие перспективы мы связываем с растущими потребностями производства в прецизионной обработке материалов, обусловленными развитием микротехнологий. К данной области мы относим технологии производства полупроводниковой и микроэлектронной продукции, создания микромеханических узлов и систем, требующих высокой точности и высокого качества обработки. Среди наиболее эффектных применений следует отметить:
| ||
| Технические характеристики | Технические характеристики ЛПБМ: -длины волн излучения, нм 510.6, 578.2; -характер излучения импульсно-периодический; -частота повторения импульсов, кГц 15-30; -длительность импульса, нс 20-40; -средняя мощность генерации на обеих линиях, Вт с плоскопараллельным резонатором 20-25; с неустойчивым резонатором 15-20; -мощность источника питания, кВт 1.5-2; -кпд лазера от источника питания, % ~ 1.5; -ресурс работы активного элемента, час > 2000; -охлаждение воздушное; -режимы работы лазера активный, ждущий, импульсной модуляции; -продолжительность ждущего режима неограниченна; -время выхода из ждущего режима, мин не более 1-2 мин; -при работе лазера в режиме модуляции импульсов -максимальные габариты, см 40*30*180; -вес, кг < 60. | ||
| Сравнение с существующими аналогами | Сравнительная оценка с лучшими аналогами представлена в таблице. Тип лазера Pср, Вт F, кГц τи, нс Расходимость, мрад. Цена, тыс. долл. Тв.-тельный с ламп. накачкой 10 - 1000 10 - 40 100 10 30 – 200 Тв.-тельный с диодн. накачкой 1 - 10 10 - 40 100 3 - 6 20 - 100 Эксимерный 1 - 80 0,001 - 1 10 0,4 - 2 100 - 500 ЛПБМ (настоящий проект) 1 – 40 10 – 300 30 0,1 – 2 4 – 50 По имеющимся у нас сведениям, за рубежом коммерческие ЛПБМ производятся малыми сериями только в Болгарии (фирма «PulseLight. Ltd». Объемы продаж неизвестны. Фирма “PulseLight” (Болгария) является единственной в мире компанией, рекламирующей свою готовность осуществлять поставки ЛПБМ с выходной мощностью 1-40 Вт и, которая, должна рассматриваться, как наш единственный на сегодняшний день прямой конкурент. В отличие от лазеров болгарского производства предлагаемые нами ЛПБМ снабжены встроенными генераторами HBr и работают в режиме пониженного энерговклада в разряд, что позволяет увеличить более, чем в два раза кпд, существенно повысить рабочий ресурс активного элемента и источника питания, обеспечивает возможность автоматического управления рабочими параметрами лазера и программно управлять параметрами излучения. | ||
Конкурентные преимущества (экономические) | Выполнение данного проекта приведет к появлению на рынке конкурентноспособных и дешевых лазеров видимого диапазона спектра, обладающих широкой сферой эффективного применения. Средняя цена на предлагаемую продукцию в сравнении с аналогичными (по характеристикам в плане использования) лазерами представлена в Таблице. Тип лазера, мощность, Вт Средняя цена, тыс.$ (тыс.$/1 Вт) Эксимерный (Lambda-Physik LPX 2100 CC), 5 150 (30/Вт) YAG:Nd (Spectra-Physics Millenia),5 30 (6/Вт) Ионный (Coherent Sabre TSM-7),7 30 (4,5/Вт) ЛПМ (Oxford Lasers) прокачной, 10 60 (6/Вт) ЛПМ («Исток», Кулон-LT-10Cu), 10 18(1,8/Вт) ЛПБМ (CBL 10, PulseLight), 10 15(1,5/Вт) ЛПБМ (настоящий проект), 20 20 (1/Вт) | ||
| Существенные признаки новизны (инновационный потенциал) | Основные элементы конструкции ЛПБМ защищены патентами РФ. | ||
| Рыночный потенциал (для разработок/ технологий двойного назначения другие возможные области применения и потенциальные потребители) | | ||
| Оценка рынка, объем платежеспособного спроса и его география | Потенциальный объем продаж составляет до $ 5000 000 в год. Продукция может быть востребована в Европе, США, странах Юго-Восточной Азии. | ||
Текущая стадия развития разработки/технологии | |||
| НИР | макет, опытный образец | ||
| промежуточный НИОКР, дополнительные исследования | промышленный образец | ||
| Х ОКР, проектно-сметная документация | другое (указать) | ||
Стадия коммерциализации | |||
| Х проведены маркетинговые исследования | уже на рынке России | ||
| наличие бизнес- плана | другое (указать) | ||
Режим охраны и порядок использования интеллектуальной собственности (ИС) | |||
| Х в режиме know-how | соглашение о распределении прав на объекты ИС | ||
| Х подана заявка на патенты, но патенты еще не получены | Х имеется лицензионное соглашение | ||
| Х патенты получены | другое (указать) | ||
| Комментарии (даты и номера имеющихся документов/патентов, патентообладатель) | Патент на изобретение №2243619 от 18.02.2003 г., Решение о выдаче Патента на изобретение от 28.02.2006 г. №2004132665/28(035451) с приоритетом от 09.11.2004 г. Заявка на патент №2005130448/28(034125) от 30.09.2005 г., Патентообладатель: Институт оптики атмосферы СО РАН. | ||
| Владелец прав на объекты интеллектуальной собственности | Институт оптики атмосферы СО РАН, ЗАО НВП «ТОПАЗ» (по лицензии) | ||
| Срок выполнения работ, необходимых для доведения разработки до коммерциализации, результаты | |||
| - этапы работ | I. Создание опытного образца; II. Создание промышленного образца; | ||
| - срок выполнения работ | I. 9 месяцев; II. 9 месяцев. | ||
| - ожидаемые результаты | Промышленный образец ЛПБМ с выходной мощностью излучения 20 Вт. | ||
| Необходимые финансовые ресурсы для выполнения проекта (тыс. евро) | |||
Общая стоимость проекта | 400 | ||
Источники финансовых средств | | ||
| 1. Бюджетные средства | 253 | ||
| 2. Средства заказчика | 100 | ||
| 3. Собственные средства | 47 | ||
| 4. Другое (указать) | | ||
Направления расходования финансовых средств (тыс. евро) | |||
- оборудование | 10 | ||
- материалы | 40 | ||
- оплата труда | 40 | ||
- прочие расходы (указать) | 10 (маркетинговые исследования, сертификация) | ||
| | |||
| Потенциальный промышленный партнер | |||
| -полное наименование | | ||
Организации – соисполнители | |||
| - наименование | | ||
Необходимая помощь от зарубежного партнера | |||
| Проведение дополнительных маркетинговых исследований, изучение рынка, продажа за рубежом, система сервиса за рубежом. | |||