Эрнст Пантелеймонович Шеретов
T7N2
ЭРНСТ ПАНТЕЛЕЙМОНОВИЧ ШЕРЕТОВ
(К семидесятипятилетию со дня рождения)
19 апреля 2010 года исполнилось 75 лет Шеретову Эрнсту Пантелеймоновичу.
Эрнст Пантелеймонович Шеретов в 1958 г. окончил Рязанский радиотехнический институт (в настоящее время Рязанский государственный радиотехнический университет — РГРТУ). В 1962 г. он поступил в аспирантуру физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова в лабораторию профессора Э.М. Рейхруделя, где изучал физику разряда в скрещенных электрических и магнитных полях. Досрочно закончив аспирантуру и получив ученую степень кандидата физико-математических наук, Э.П. Шеретов вернулся в Рязанский радиотехнический институт, занял должность старшего преподавателя и организовал лабораторию масс-спектрометрии, где продолжил изучение физики процесса захвата заряженных частиц в высокочастотных электрических полях в высоком вакууме. Вскоре он увлекся идеей захвата ионов в трехмерном высокочастотном поле и возможностью создания трехмерного масс-спектрометра типа ионной ловушки.
В конце 1960-х годов Э.П. Шеретов практически одновременно с P.H. Dawson и N.R. Whetten предложил использовать квадрупольную ионную ловушку в качестве масс-спектрометра и выводить ионы из ловушки через электроды в систему регистрации. Первая трехмерная ионная ловушка как масс-спектрометр в России была создана в 1967 г. За последующие 10 лет были разработаны основы ее общей теории, проведены экспериментальные исследования различных модификаций таких приборов. Наиболее значимыми результатами тех лет являются:
— разработка метода импульсного питания квадрупольных масс-спектрометров (1969 г.); — разработка режима масс-селективного вывода ионов из ионной ловушки (1970 г.);
— создание общей теории построения электродных систем гиперболоидных масс-спектрометров (ГМС) (1976 г.); — создание первого в мире гиперболоидного масс-спектрометра типа трехмерной ловушки с эллиптическими электродами (1978 г.);
— создание первого в мире трехмерного монопольного масс-спектрометра (1974 г.);
— разработка метода ввода ионов извне в ионную ловушку в высоком вакууме и создание первого в мире трехмерного масс-спектрометра типа трехмерной ионной ловушки с вводом ионов (1975 г.).
В начале 1979 г. Э.П. Шеретов получил приглашение Французского национального центра космических исследований (СNES) и Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН принять участие в международном космическом проекте «Венера-Галлей» («Вега»). Было предложено создать масс-спектрометр типа трехмерной ловушки для анализа химического состава атмосферы планеты Венера на спускаемом аппарате межпланетной станции «Вега». К 1983 г. такой масс-спектрометр был создан («МС Малахит»), установлен на борт спускаемого аппарата и успешно отработал в атмосфере планеты Венера.
Для создания космического варианта масс-спектрометра типа трехмерной ловушки была разработана уникальная технология изготовления его электродной системы. В результате это дало возможность изготавливать сложнопрофильные, тонкостенные ловушки с точностью изготовления профиля до 5–10 мкм, способные выдерживать ускорения до 200g. Вес таких ловушек не превышает 200 г при толщине стенок ³ 0.2 мм.
В 1980 г. Э.П. Шеретов защитил докторскую диссертацию по гиперболоидной масс-спектрометрии. С 1983 по 2005 г. он — профессор и заведующий кафедрой «Общая и экспериментальная физика» при РГРТУ.
Опыт разработки космической техники и наличие уникальной технологии изготовления сложнопрофильных электродных систем резко повысили интерес к лаборатории со стороны потребителей уникальной аналитической аппаратуры в нашей стране. Результатом данной деятельности стало:
— создание совместно с Институтом космических исследований РАН масс-спектрометра для международного проекта «Марс-94» (прибор был поставлен в 1996 г. на борт станции «Марс-96»);
— разработка и создание масс-спектрометра для анализа внешней собственной атмосферы станции «Мир»;
— разработка совместно с Институтом геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН в рамках выполнения Федеральной космической программы России масс-спектрометра для определения содержания летучих компонентов в лунном грунте по проекту «ЛУНА-ГЛОБ»;
— участие лаборатории в разработке и проектировании гиперболоидных масс-спектрометров по международному проекту «ФОБОС-ГРУНТ» (по созданию орбитально-посадочного модуля для космических исследований) совместно с Институтом космических исследований РАН; — создание ряда приборов специального назначения для решения экологических проблем;
— разработка автоматического мобильного хроматомасс-спектрометра специального назначения для обнаружения и идентификации отравляющих веществ в среде обитания человека.
В настоящее время профессор Э.П. Шеретов руководит масс-спектрометрической лабораторией ЗАО «Геркон-авто» (г. Рязань).
Весь этот период создание разнообразных версий гиперболоидных масс-спектрометров сопровождалось дальнейшим интенсивным развитием теоретических основ гиперболоидной масс-спектрометрии:
— теоретически и экспериментально доказана перспективность использования гиперболоидного уголкового электрода в монополярном масс-спектрометре (1983 г.);
— на базе трехмерной ионной ловушки был реализован режим масс-селективной ионизации паров индия излучением лазера на красителе в 1987 г.;
— был разработан режим «сжатия границ», позволивший практически избавиться от влияния нелинейных резонансов на форму массового пика масс-спектрометра и довести разрешение ловушки до нескольких тысяч (1989 г.).
Начало 1990-х годов ознаменовалось сенсацией: было обнаружено, что если рабочая точка иона находится в нестабильной области диаграммы стабильности, то всегда можно подобрать такие начальные условия, при которых ион движется так, что его координата и скорость от периода к периоду уменьшаются. Такие траектории получили название «базовых». Время вывода ионов, движущихся по «базовым» траекториям, из объема анализатора резко возрастает и стремится в идеале к бесконечности. Если незначительно изменить начальные условия, то в начале движения координата и скорость по модулю будут уменьшаться, а потом нарастать, как и «положено». Строгие расчеты показали, что именно наличие «базовых» и сходящихся на ограниченном промежутке времени траекторий ограничивает эффективность сортировки ионов и снижает достижимое разрешение гиперболоидных масс-спектрометров на малых уровнях. Однако эти же траектории можно использовать для получения массовых пиков высокого разрешения, создав определенные условия движения ионов в гиперболоидных масс-спектрометрах.
К 1995 г. Э.П. Шеретов закончил разработку теории тонкой структуры диаграммы стабильности гиперболоидных масс-спектрометров (теории модуляционных резонансов). Эта теория позволяла определять положение и характеристики полос нестабильности. В настоящее время открытое свойство диаграммы стабильности используется при создании ловушек с высокой разрешающей способностью.
Другой важной удачей лаборатории того периода явилась разработка метода радикального изменения формы амплитудно-фазовых характеристик траекторий движения заряженных частиц в гиперболоидных масс-анализаторах путем видоизменения формы подаваемого на электроды высокочастотного напряжения. Развитая теория дала возможность создать оптимальный сигнал, названный ЕС-сигналом, который позволяет минимум на порядок повысить чувствительность ловушки и в несколько раз повысить ее разрешение.
В 2001 г. была обнаружена и теоретически обоснована пичковая структура зависимости амплитуды колебаний ионов от значения параметра стабильности β0.
В последние годы был разработан новый режим работы квадрупольных пролетных масс-спектрометров (монополя, триполя и фильтра масс), названный режимом трехмерной фокусировки. Возможность появления этого режима в квадрупольной массспектрометрии обусловлена замечательными особенностями траекторий ионов, рабочие точки которых лежат на так называемых линиях квазистабильности, пересекающих всю стабильную область диаграммы стабильности уравнения Хилла (Матье). Показана и обоснована перспектива радикального увеличения разрешающей способности и чувствительности квадрупольных пролетных масс-спектрометров в режиме трехмерной фокусировки.
Основные научные исследования Э.П. Шеретова, посвященные вопросам теории и практики созданного им нового направления научного аналитического приборостроения, связанного с созданием теории работы, методов расчета режимов работы и основных конструктивных характеристик гиперболоидных масс-спектрометров, нашли свое отражение в 285 научных трудах, в том числе в более 83 авторских свидетельствах и патентах. Многие из них нашли свое практическое воплощение при реализации таких проектов, как «Венера-Галлей» в рамках Международной программы Совета «Интеркосмос», «Марс-96», «ФОБОС-ГРУНТ», создание автоматического мобильного хроматомасс-спектрометра специального назначения для обнаружения и идентификации отравляющих веществ. Это научное направление было представлено докладами на различных международных научных конференциях.
За заслуги в изобретательской деятельности профессору Э.П. Шеретову присвоено звание «Заслуженный изобретатель СССР». Как заведующий кафедрой профессор Э.П. Шеретов внес большой вклад в развитие специальности «Физическая электроника». Им разрабатывались новые учебные планы, методические пособия, новые курсы лекций; им создана учебная лаборатория с совершенным и во многих случаях уникальным аналитическим оборудованием. Э.П. Шеретовым подготовлено к печати и издано более 60 методических указаний для студентов всех факультетов РГРТУ.
Преподавательскую работу профессор Э.П. Шеретов сочетал с учебно-организационной: в 1965–1967 гг. он работал заместителем декана факультета электроники, а в 1991–1994 гг. — деканом этого факультета.
За успехи, достигнутые в подготовке высококвалифицированных кадров для радиотехнической и электронной промышленности, за свою научную, педагогическую и изобретательскую деятельность Э.П. Шеретов награжден знаком «Почетный радист СССР», знаком «Изобретатель СССР», медалью «За трудовое отличие».
Всероссийское масс-спектрометрическое общество, редакция журнала «Масс-спектрометрия», ученики и коллеги сердечно поздравляют Эрнста Пантелеймоновича Шеретова с юбилеем, желают юбиляру крепкого здоровья, творческих и профессиональных успехов и долгих лет жизни.
