180 лет ВНИИМ – первому государственному метрологическому учреждению России
Интервью генерального директора ВНИИМ А. Н. Пронина журналу «Главный метролог» (№ 2, 2022)
По данным международной базы данных KCDB Международного бюро мер и весов (BIPM) в феврале 2022 г. ВНИИМ им. Д. И. Менделеева занял третье место среди национальных метрологических институтов стран-участниц Метрической конвенции по количеству калибровочных и измерительных возможностей (СМС) и первое по количеству СМС и проведенных сличений среди ГНМИ Росстандарта.
2022 год для института знаменательный – 16 июня старейшая метрологическая организация, первое государственное метрологическое учреждение России отметил 180-летие. Накануне празднования «Главный метролог» встретился с генеральным директором Антоном Прониным.
А. Н. Пронин
– Антон Николаевич, прежде всего примите поздравления от редакции и читателей журнала. ВНИИМ как преемника Главной палаты мер и весов можно по праву назвать Родиной отечественных эталонов, как и 180 лет назад в институтских стенах хранятся важнейшие государственные меры. Что сейчас представляет собой эталонная база ВНИИМ?
– Спасибо! Сейчас с учетом казанского и уральского филиалов (прим. ред. – ВНИИР и УНИИМ) наш «парк» – это 70 первичных эталонов из 160 имеющихся в Российской Федерации. Наш измерительный потенциал позволил России в течение двух последних лет занимать первое место по количеству калибровочных возможностей среди стран-участниц Метрической конвенции. Сегодня институт обеспечивает единство измерений в следующих областях: электричество и магнетизм, длина и угол, масса и сила, давление и вакуум, плотность и вязкость, радиометрия, физико-химические измерения, ионизирующие излучения, термометрия и теплофизика, вибрация, расходометрия, параметры потока жидкости и газа. По всем этим направлениям ведется активное совершенствование эталонной базы.
– Что бы вы могли выделить в части развития эталонной базы?
– Прежде всего это эталоны основных единиц Международной системы СИ – массы, длины, температуры, электрических величин, от которых зависят и связанные величины, и точность миллионов средств измерений. С особой гордостью за своих коллег отмечу работы, проводимые на базе института по созданию ватт-весов (прим. ред. – весы Киббла) в соответствии с решением 26-й Генеральной конференции по мерам и весам. Примечательно, что измерения массы и совершенствование измерительных приборов были одним из любимых научных занятий Дмитрия Ивановича Менделеева, он провел тысячи измерений для установления точных соотношений между старыми российскими и новыми метрическими эталонами – аршином и фунтом с метром и килограммом.
Системы для реализации нового определения единицы массы через постоянную Планка начали разрабатываться во ВНИИМ еще в 80-х гг. прошлого века и к моменту переопределения килограмма уже были усовершенствованы электрические эталоны, получен опыт вакуумного взвешивания. В настоящее время проведен анализ технических характеристик систем ватт-весов в национальных метрологических институтах (NIST, PTB), определена техническая идеология российского комплекса, разработаны, изготовлены и исследованы макеты электромагнитной, электроизмерительной и составной части механической системы ватт-весов.
– По какому пути пошли российские ученые?
– Все разрабатываемые в мире ватт-весы несмотря на единую идеологию измерения массы через измерение электрической мощности являются уникальными по своей конструкции. Ученые ВНИИМ пошли по пути реализации конструкции на основе весовой ячейки. Это высокотехнологичный элемент современных весов, сложный в изготовлении, но он позволит минимизировать влияние внешних факторов на итоговый результат измерений.
Макет ватт-весов на основе весовой ячейки
Проектирование отечественных ватт- весов можно назвать высшим метрологическим пилотажем. Когда они будут созданы?
В течение 2022 г. продолжается выполнение НИР, включающей доработку макетов и проведение необходимых исследований, создающих задел для ОКР по созданию опытного образца ватт-весов. Для дальнейшего продвижения в этом вопросе нужны решения Росстандарта и Минпромторга России, устойчивое целевое финансирование работ. Можно только сказать, что изначально на создание российской установки отводилось шесть лет.
– В рамках переопределения основных единиц СИ во ВНИИМ был модернизирован эталон термодинамической температуры. Какие работы проводятся сейчас по нему и другим эталонам, реализующим единицы СИ?
– Сейчас идет уточнение значений термодинамической температуры реперных точек Международной температурной шкалы МТШ-90 в области бесконтактной термометрии: точек серебра и меди. Для этого были изготовлены новые ампулы с высокочистыми металлами для измерения воспроизводимой ими температуры на аппаратуре государственного первичного эталона единицы температуры ГЭТ 34-2020. Также проводятся исследования различных вариантов схем измерений термодинамической температуры с применением трэп-детектора и интегрирующих сфер, что в дальнейшем позволит создать компактные комплексы для передачи единицы термодинамической температуры в соответствии с новым определением кельвина, которые смогут применяться в качестве рабочих эталонов региональными центрами метрологии, научно-исследовательскими лабораториями и предприятиями промышленности. Государственный первичный эталон единицы длины – метра (ГЭТ 2) – один из важнейших первичных эталонов. За счет внедрения нового источника эталонного лазерного излучения с длиной волны 532 нм и комплекса для измерения частоты лазеров в диапазоне от 500 до 1050 нм на основе оптической частотной гребенки (СОМВ-генератора) расширены функциональные возможности и улучшены метрологические характеристики эталона. Включение в его состав нового источника излучения позволит осуществлять воспроизведение единицы длины еще на одной длине волны в соответствии с рекомендацией Международного комитета мер и весов. Благодаря СOMB-генератору с водородным стандартом частоты будет обеспечена связь с Государственным первичным эталоном единиц времени, частоты и национальной шкалой времени ГЭТ 1.
Это позволит осуществлять измерение частоты (длины волны) излучения с наивысшей точностью.
Комплекс Государственного первичного эталона единицы длины – метра (ГЭТ 2)
на основе оптической частотной гребенки (СОМВ-генератора)
– Известно, что первичные эталоны появляются при формировании общественного запроса, так возникают новые направления и измерительные возможности. Что нового разрабатывается сейчас во ВНИИМ?
– Работы ведутся по разным направлениям, учитывая не только потребности современной науки и промышленности, но и метрологический суверенитет, то есть возможность независимого воспроизведения единицы величины. Например, отсутствие возможностей самостоятельного получения единицы объемного расхода природного газа вынуждает Российскую Федерацию пользоваться услугами национальных метрологических институтов США и европейских стран-импортеров российского газа (Германии, Дании, Нидерландов и Франции), что ставит систему экспорта природного газа РФ в зависимое положение. С учетом происходящих политических событий такая ситуация становится абсолютно неприемлемой. В настоящее время ВНИИМ на базе своего казанского филиала – Всероссийского научно-исследовательского института расходометрии (ВНИИР) ведет опытно-конструкторскую работу по созданию Государственного первичного специального эталона единицы объемного расхода природного газа при давлении до 10 МПа в соответствии с Дорожной картой на период 2019-2024 гг. по созданию эталона, утвержденной министром промышленности и торговли Д. В. Мантуровым и председателем ПАО «Газпром» А. Б. Миллером. На данный момент успешно завершены стадии эскизного проекта и технического проекта, реализуется этап разработки рабочей конструкторской документации и закупки комплектующих изделий. Создание ГПСЭ обеспечит решение широкого ряда задач как на внутреннем рынке газопотребления, так и на рынке экспорта газа (в частности, даст независимую и достоверную оценку объемов газа при товарных операциях), укрепит энергетическую безопасность страны, усилит позиции отечественной метрологии в международном метрологическом сообществе в вопросах обеспечения единства измерений расхода природного газа.
Хочу обратить внимание и на другую область измерений, в которой мы активно развиваемся – биоанализ и измерение количества нуклеиновых кислот. Не надо объяснять, насколько эти измерения востребованы в здравоохранении, биотехнологиях, санитарно-эпидемиологическом контроле, да и о биологической безопасности не следует забывать. В прошлом году начаты работы по созданию Государственного первичного эталона единицы числа копий последовательности ДНК. Создаваемый эталон обеспечит метрологическую прослеживаемость характеристик калибраторов, входящих в состав тест-систем для диагностики возбудителей инфекционных заболеваний, как бактериальных, так и вирусных, что повысит достоверность измерений в лабораторной медицине, снизит число ложноотрицательных и ложноположительных результатов.
Создание эталона поднимет уровень фундаментальных исследований в направлении «науки о жизни», повысит точность измерений, выполняемых при разработке и производстве вакцин и терапевтических препаратов. Кроме того, эталон позволит провести разработку и наладить производство отечественных высокоточных стандартных образцов, применяемых для обеспечения достоверности измерений в лабораторной и судебной медицине, санитарно-эпидемиологическом контроле и в других областях, использующих методы ДНК-диагностики.
Комплекс для секвенирования ДНК в составе создаваемого эталона единицы числа копий последовательности ДНК
– Последние годы ВНИИМ позиционирует себя как ведущий производитель стандартных образцов, расскажите об этом направлении и деятельности Государственной службы стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО), которая работает на базе филиала ВНИИМ – Уральского научно-исследовательского института метрологии.
– Уральский филиал, который в этом году обмечает 80-летний юбилей, – один из ведущих производителей стандартных образцов в России. На постоянной основе институт выпускает более 400 типов стандартных образцов, которые на такой же постоянной основе потребляют более полутора тысяч предприятий черной и цветной металлургии, атомной, химической, строительной промышленности, сельского хозяйства, пищевой индустрии.
Также стандартными образцами, произведенными в УНИИМ, пользуются лаборатории экологического мониторинга, клинической диагностики, ветеринарии. Причем не только в России, но и за рубежом.
Производство стандартных образцов в лаборатории уральского филиала ВНИИМ
ГССО обеспечивает разработку и внедрение новых стандартных образцов в России, а ВНИИМ им. Д.И. Менделеева выполняет функцию Научного методического центра ГССО. Это важная, я бы даже сказал, почетная роль. Так вот, наш уральский филиал выступает рабочим аппаратом НМЦ ГССО. В чем его задачи? Это анализ и прогнозирование потребностей в стандартных образцах, забота о необходимом нормативном обеспечении разработки, производства и применения стандартных образцов. Специалисты УНИИМ отвечают за ведение соответствующих разделов Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений.
Наконец, аппарат ГССО активно занимается международным сотрудничеством в вопросах стандартных образцов. Будем надеяться, в создавшихся условиях оно не свернется, а будет только расширяться. Сейчас в рамках этого сотрудничества уральский филиал ВНИИМ представлен в нескольких международных организациях. Здесь работа нацелена на решение общей, глобальной задачи – соблюдение единых требований, норм и правил, связанных с обеспечением единства измерений во всем мире.
– У уральцев имеется значительный опыт в организации и проведении межлабораторных сравнительных испытаний (МСИ)...
Да, еще в 2005 г. на уральский филиал были возложены функции научно-методического центра по организации и проведению МСИ с целью проверки квалификации лабораторий. Реализуя эти функции, специалисты разработали методологию и нормативную базу в области МСИ. Именно на этом сегодня основано подтверждение квалификации и аккредитация лабораторий в России. Сам УНИИМ стал крупнейшим провайдером МСИ в стране, у него на сегодня самая большая область аккредитации. В МСИ, которые организует и проводят уральские метрологи, ежегодно участвуют сотни лабораторий как из России, так и из стран СНГ. К слову, в международном сотрудничестве в области МСИ на пространстве СНГ немалая роль тоже принадлежит уральскому филиалу. Институт возглавляет рабочую группу по МСИ в НТКМетр.
– ВНИИМ располагается в Санкт-Петербурге, Екатеринбурге и Казани – городах, которые считаются ведущими научными центрами России. Как строятся отношения научной организации с вузами?
– Среди наших партнеров около десяти вузов, ведущих подготовку по направлению «Стандартизация и метрология», всего же в России их 50, так что в этом вопросе у нас есть широкое поле деятельности.
В разрезе сотрудничества в вузами хочется отметить работу с Государственным университетом аэрокосмического приборостроения (ГУАП). Подготовка специалистов-метрологов для предприятий авиационно-космической отрасли ведется на кафедре «Метрологическое обеспечение инновационных технологий и промышленной безопасности» Института фундаментальной подготовки и технологических инноваций. Уже не первый год совместными усилиями мы проводим Международный форум «Метрологическое обеспечение инновационных технологий», выступаем региональными экспертами в компетенции WorldSkills «Цифровая метрология» на базе вуза. Успешно с 2014 г. функционирует базовая кафедра казанского филиала ВНИИР – «Метрология и средства измерения расхода нефти и газа» на базе Казанского (Приволжского) федерального университета. Давнее и тесное взаимодействие у наших уральских коллег с кафедрой магнетизма и магнитных наноматериалов Уральского федерального университета имени Б. Н. Ельцина. Такое же взаимодействие выстроено и с другими кафедрами ведущего уральского вуза – Уральского федерального университета.
– Затронув тему образования, мы подошли к непрофильной, но очень важной деятельности ВНИИМ – Метрологическому образовательному кластеру, который возник по инициативе ВНИИМ два года назад и вырос до федерального проекта Росстандарта.
– Популяризация метрологии как раз наша профильная деятельность, ведь ВНИИМ более четверти века является Государственным научным центром Российской Федерации. Структура кластера – это сообщество из школ, вузов, предприятий и научной организации, т. е. фактически это траектория, по которой продвигается человек, выбирая профессию и совершенствуя себя в ней. Мы предложили не только идею, но и нашли эффективную форму взаимодействия прежде всего со школами, как начальным звеном в процессе профориентации. Ведь крайне важно найти молодежь, заинтересованную в занятиях метрологией, имеющую склонности к научной деятельности и своевременно обеспечить этим ребятам возможность реализации. Это прекрасно понимают и в школах, и в университетах. Судя по темпам, с которыми расширяется объединение, увеличивается число регионов, нарастает число мероприятий, появляются новые формы этих мероприятий - ВНИИМ предложил обществу действительно нужный, перспективный и долгосрочный проект. Мы надеемся, что к 185-летнему юбилею в коллективе ВНИИМ уже будут работать воспитанники кластера.
Метрологический урок во ВНИИМ
Опубликовано: 10.10.2022, изменено: 10.10.2022
/ ⌂ / О ВНИИМ / История ВНИИМ / 180 лет со дня основания ВНИИМ / 180 лет ВНИИМ – первому государственному метрологическому учреждению России. Интервью /
