Эксилампы. Разработки. Внедрение

 Эдуард Анатольевич Соснин – самый молодой доктор физико-математических наук Института сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ СО РАН), где он работает в должности старшего научного сотрудника. По совместительству он — профессор на факультете инновационных технологий Национального исследовательского Томского государственного университета (ТГУ), где с 2009 года читает курс «Управление научными исследованиями и разработками». Курс является оригинальной авторской разработкой и защищён грифом УМО (направление 220600 «Инноватика»).

Эдуард Соснин регулярно выступает с докладами на научных конференциях, в том числе, и международных. Всего имеет свыше 450 публикаций, включая множество патентов, шесть учебных пособий и более десятка монографий по вопросам создания, разработки и применения источников оптического излучения, оптике неравновесных процессов горения, термодинамике и акустике эксиламп, управлению научными исследованиями и разработками, истории науки и университетов, феномену творчества. Индекс цитируемости молодого доктора наук составляет 18 (в системе РИНЦ) и 13 (в системе Scopus). Эдуард Соснин является членом диссертационного совета ТГУ по специальности «оптика» и членом редакционного совета электронного международного научно-практического журнала «Государственный советник». Неоднократно был председателем комитета молодых учёных и членом программного комитета международной конференции «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул» (с 1999 по 2013 годы).

Окончив в 1994 году радиофизический факультет ТГУ по специальности «оптические приборы и системы», Эдуард поступил на работу в лабораторию оптических излучений ИСЭ СО РАН, подключившись к новому для лаборатории направлению: исследованию и разработкам эксиламп. Первые результаты работы были представлены в 1997 году в его кандидатской диссертации «Эффективное излучение хлоридов инертных газов в электроразрядных эксилампах».

Что такое эксилампы? Слово «эксилампа» является обобщающим названием класса устройств, являющихся источниками рассеянного ультрафиолетового (УФ) и/или вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) излучения, испускаемого эксимерными и эксиплексными молекулами. Среди преимуществ эксиламп следует отметить разнообразие конструкций, большие сроки службы, эффективность и, что немаловажно, отсутствие в колбе ртути, что отличает новые источники света от ртутных ламп.

Почему важно последнее обстоятельство?  При разбивании ртутной лампы, содержащей 80 мг этого металла, при условии его полного испарения, происходит загрязнение воздуха до уровня ПДК в помещении площадью 300 000 м³. Поэтому в странах ЕС в 2011 гдоу была принята директива о постепенном выводе ртутьсодержащих источников излучения из хозяйственного оборота.

Тематика по изучению и созданию эксиламп была поставлена в институте профессором, доктором физико-математических наук Виктором Федотовичем Тарасенко. В 1990–97 годах были проведены первые исследования условий формирования рассеянного излучения эксимерных и эксиплексных молекул. Далее для развития этого направления им были привлечены средства грантов, контрактов и хозяйственных договоров с научными и коммерческими организациями Российской Федерации, США, Японии, Франции, Испании, Германии и т.д. В результате удалось достичь качественно нового уровня развития, перейдя от экспериментальных стендов к конкретным опытным образцам эксиламп. Благодаря этому за прошедшие 25 лет в лаборатории было создано 18 типов эксиламп и облучающих установок на их основе (включая фотореакторы) обеспечивающих облучение на различных длинах волн в УФ и ВУФ областях спектра. Эти разработки неоднократно завоевывали медали и дипломы различных выставок.

В 2001 году перед Эдуардом Сосниным была поставлена задача: найти и обеспечить эксилампам практическое применение. В лаборатории он возглавил соответствующую группу, куда в разные годы входили и входят сотрудники института М.В. Ерофеев, С.М. Авдеев, В.А. Панарин и В.С. Скакун. Группе было необходимо: 1) проанализировать существующие приложения спонтанного ультрафиолетового излучения и сформулировать предложения по расширению применений эксиламп; 2) экспериментально изучить воздействие излучения эксиламп на жидкую и газовую фазы ряда органических веществ природного и техногенного происхождения; 3) построить качественные модели, объясняющие действие излучения эксиламп на изучаемые системы; 4) вместе с группой Д.В. Шитца, которая занималась разработками эксиламп различных видов, внести изменения в конструкции эксиламп в соответствии с конкретными практическими потребностями.

Работа была мультидисциплинарной и потребовала от Эдуарда, кроме всего прочего, создания временных научных групп с привлечением сотрудников российских научных институтов и вузов. Упомянем самые значительные.

В циклах работ с Т.Н. Копыловой, И.В. Соколовой и О.Н. Чайковской (ТГУ), Т. Оппенлэндером (Университет прикладных наук, Германия), В.Б. Батоевым и Г.Г. Матафоновой (Байкальский институт природопользования) эксилампы стали базой для изучения фотофизических и фотохимических процессов в органических соединениях, разработки технологий фотолиза опасных органических веществ. Совместно с Л.В. Лаврентьевой (ТГУ) была показана перспективность применения эксиламп для дезинфекции подложек и растворов. Эти работы продолжены совместно с О.С. Ждановой (Сибирский государственный медицинский университет), что позволило не только разработать установку для бактерицидной обработки воздуха, но и предложить (2012–2013) новый метод определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам.

В сотрудничестве с В.Н. Баталовой (ТГУ) и Э.А. Захаровой (Томский политехнический университет) были разработаны новые актинометры для измерения мощности излучения эксиалмп и предложены перспективные направления использования эксиламп в аналитической химии. Совместно с М.В. Ерофеевым, В.М. Орловским, В.А. Панариным, С.Б. Алексеевым, В.Ф. Тарасенко (ИСЭ СО РАН) и В.И. Ерофеевым (ООО «Томскнефтехим) заложена научная и технологическая база для применения эксиламп в осушке природного газа с газоконденсатных месторождений. В содружестве с коллективами Томского сельскохозяйственного института (И.И. Волотко, И.А. Викторова, Д.Н. Сафонов, Ю.В. Чудинова) и ОАО «Сибирская аграрная группа» было показано, что применение эксиламп оказывает полезное фоторегулирующее действие на сельскохозяйственные культуры и благотворно влияет на физиологическое развитие животных.

По ряду своих результатов Эдуард Соснин в 2009 году защитил докторскую диссертацию на тему «Действие излучения газоразрядных эксиламп на жидкую и газовую фазы органических веществ» и продолжает работу над приложениями.

Не менее плодотворно идёт сотрудничество по применению эксиламп с иностранными учёными и заказчиками. Вот только несколько примеров.

В 2003 году на медицинской конференции в Новосибирске Эдуард предложил использовать один из видов эксиламп для фотолечения кожных заболеваний, в том числе псориаза. В 2003—2004 гг. в рамках контракта с компанией “DermOptics SAS” (Франция) лабораторией был разработан и запатентован полукоммерческий облучатель для лечения кожных заболеваний. Предложенные тогда технические решения используются сегодня немецкой компанией “Quantel Derma” при выпуске портативной модели облучателя 308 Excimer System. В 2013 г. в сотрудничестве с компанией «Union Medical Co., Ltd» создан другой облучатель для применения в лечении кожных заболеваний, который в настоящее проходит сертификацию в Южной Корее.

Насущная задача сегодня — привлечь к разработкам лаборатории представителей российской индустрии медицинского оборудования.

Несколько лет тому назад созданными в лаборатории моделями заинтересовались японские компании. В результате сегодня дистрибьютором одной из моделей в Японии является фирма “SEN Engineering Co., Ltd.”.

Ещё один пример. Группой Соснина была выдвинута гипотеза о существовании такого диапазона доз УФ-излучения эксиламп, в котором они эффективно уничтожают антибиотикоустойчивые бактерии, но почти безвредны для генетического материала клеток человека (не оказывают канцерогенного воздействия). Эта гипотеза получила подтверждение в 2013 году в результате подробных экспериментальных исследований, выполненных с помощью разработанной в лаборатории эксилампы сотрудниками Медицинского центра Колумбийского университета (США). Кроме того, был сделан вывод, что излучение эксилампы безопаснее излучения стандартной ртутной лампы, традиционно применяемой для дезинфекции, поскольку вызывает на порядки меньше мутаций.

К сожалению, научные результаты, о которых мы рассказали в этой статье, незаслуженно мало используются в России. Их внедрение может быть существенно более широким, но для этого нужна заинтересованность государственных и промышленных партнёров. Можно не сомневаться, что это позволило бы развивать самые современные биомедицинские технологии в Российской Федерации.