Интервью с сотрудниками кафедры ТОР Кафедра ТОР | Образование | Дисциплины | Лекторы | Лаборатории | Издания | Наука | Фотогалерея | История Сергей Анатольевич БАРУЗДИН ЯМР был открыт в 1946 г, а за его открытие и объяснение американским ученым Феликсу Блоху и Эдуарду Пёрселлу в 1952 году была присуждена Нобелевская премия по физике. О значимости ЯМР свидетельствует то, что впоследствии еще трижды Нобелевские премии присуждались за работы, связанные с ЯМР. В 1991 году Ричард Эрнст был удостоен Нобелевской премии за ЯМР-спектроскопию высокого разрешения. И уже совсем недавно в 2002 году Нобелевская премия присуждена К.Вютриху за получение трехмерного изображения макромолекул с помощью ЯМР-спектроскопии. И наконец, в 2003 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили П.Лотербур и Менсфилд за использование магнитного резонанса для визуализации различных структур (ЯМР томография). В ЛЭТИ работы, связанные с использованием ЯМР для обработки радиосигналов начались в 1962 году. Сначала речь шла о создании управляемой линии задержки на основе спинового эха в парамагнитных средах. Работы возглавил доц. каф. ТОР В.Б.Устинов ( впоследствии профессор кафедры). Принципиально эффект задержки был получен, но для его реализации требовалось сильное поляризующее магнитное поле. Вскоре, однако, было найдено решение этой проблемы. Вместо парамагнитных сред было предложено использовать магнитоупорядоченные среды. В них существуют гигантские внутренние магнитные поля, создаваемые на ядрах упорядоченной электронной магнитной решеткой. В первых линиях задержки стали использовать ферриты и порошкообразный кобальт. Последний обеспечивал по тем временам самую широкую полосу частот 10 МГц, однако требовались мощные импульсы для возбуждения спинового эха ~ 1 кВт что сдерживало его применение. Однако и здесь вскоре было найдено правильное решение, связанное с использованием тонких магнитных пленок кобальта. Дело в том, что за счет сверхтонкого взаимодействия электронных и ядерных спинов в магнитоупорядоченных веществах имеет место эффект усиления внешнего магнитного поля, действующего на ядра, а также эффект усиления сигналов ЯМР. Коэффициент усиления обратно пропорционален полю анизотропии. Поскольку поле анизотропии в пленках на несколько порядков ниже, чем в порошкообразном кобальте, то можно существенно снизить мощность импульсов возбуждения и повысить интенсивность эхо-сигналов. Еще одна проблема, стоявшая перед разработчиками была связана с наличием паразитных сигналов. Эта проблема была успешно решена за счет воздействия дополнительных импульсных магнитных полей, изменяющих локальные частоты ЯМР. В ходе дальнейших исследований были установлены функциональные возможности спиновых процессоров. Наряду с задержкой сигналов эти устройства позволяют осуществлять управляемую согласованную фильтрацию, проводить корреляционный и спектральный анализы. В 70-е годы стало ясно, что спиновое эхо не является уникальным явлением. Были обнаружены аналогичные нелинейные явления на фононах, фотонах и других частицах. Были сформулированы условия существования нелинейного эха. Появились перспективы обработки сигналов светового диапазона на основе фотонного эха. Под руководством проф. В.Б. Устинова было выполнено несколько десятков НИР, связанных с использованием эхо-процессоров в радиолокации и связи. Им самим в 1978 году защищена докторская диссертация. За разработку спиновых эхо-процессоров группа сотрудников кафедры в 1986 году, возглавляемая проф. В.Б.Устиновым, была награждена медалями ВДНХ СССР. После смерти проф. В.Б.Устинова работы были продолжены, проведено несколько НИР, направленных на создание систем передачи информации сигналами с расширенным спектром. В одной из таких НИР был впервые разработан и использован спиновый процессор на основе пленок железо-кобальт-никель, имевший в 3 раза большую полосу частот, чем кобальтовый процессор. Два таких попеременно работающих спиновых процессора осуществляли согласованную и субоптимальную фильтрацию. При этом чувствительность приемного устройства системы передачи информации была равна 2 мкВ, что на 14 дБ ниже уровня собственных шумов премного устройства. В последние годы проведены 2 НИР по грантам Минобразования России. В них основное внимание было уделено стохастическому резонансу и нелинейным свойствам спиновых и фотонных процессоров. Вместо импульсного возбуждения было предложено использовать белый гауссовский шум для возбуждения стохастического отклика. При этом можно на несколько порядков уменьшить мощность возбуждения. При соответствующей статистической обработке можно получать отклики, аналогичные обычному эхо Хана. Была разработана теория насыщения спиновых и фотонных систем белым гауссовским шумом и на ее основе создана теория нелинейной фильтрации узкополосных помех в широкополосных системах. Результаты этих работ могут использоваться при разработке спиновых и фотонных процессоров, предназначенных для обработки сигналов радиочастотного и светового диапазонов, а также в спектроскопии.