Specjaliści od podczerwieni. Czyli Polacy na Marsie

– Fotonika to technologia przyszłości – mówi Emil Batorowicz, menedżer ds. marketingu w Vigo System SA. Opracowanie unikalnej technologii oraz ciągłe inwestowanie w badania i rozwój dały spółce miejsce światowego lidera w produkcji niechłodzonych detektorów podczerwieni. Z jej urządzeń korzysta NASA oraz renomowane ośrodki naukowo-badawcze i klienci korporacyjni z całego świata. Firma uczestniczy aż w pięciu projektach naukowo-badawczych realizowanych w ramach programu Horyzont 2020.

Korzenie spółki sięgają połowy lat 80. ubiegłego wieku, kiedy to prof. Józef Piotrowski z Wojskowej Akademii Technicznej (WAT) postanowił rozpocząć produkcję detektorów podczerwieni według opracowanej przez siebie technologii. Z początku spółka działała przy WAT, z czasem jednak przeistoczyła się w podmiot prywatny, znany obecnie jako VIGO System.

To światowy lider w produkcji niechłodzonych fotonowych detektorów podczerwieni. Parametry i jakość sprzętu produkowanego przez VIGO System zostały dostrzeżone przez tak wymagających klientów jak NASA – to spółka z Ożarowa Mazowieckiego wyposażyła marsjański łazik Curiosity w detektory, które wykryły metan na Czerwonej Planecie w ramach programu badawczego Mars Science Laboratory.

– Oprócz produkcji czujników, zajmujemy się też produkcją komponentów elektronicznych dopasowanych do naszych detektorów. Są to m.in. przedwzmacniacze oraz kontrolery chłodziarek – mówi Emil Batorowicz, menedżer ds. marketingu VIGO System. Projektowanie i produkcja własnej elektroniki to kolejny krok w rozwoju firmy, która wcześniej zaopatrywała się we wspomniane komponenty u podmiotów zewnętrznych.

Rozwój przez badania

W 2002 r. VIGO System stała się spółką akcyjną, jednak na giełdę weszła dopiero po dwunastu latach – był to najlepszy debiut 2014 roku na GPW. W rok po przeistoczeniu się w spółkę akcyjną, co zasiliło firmę w kapitał, włodarze otworzyli pierwsze laboratorium badawcze w ramach własnych struktur.

Dzięki poczynionym inwestycjom, spółka rozpoczęła produkcję bardziej skomplikowanych struktur półprzewodnikowych, wykorzystując do tego celu specjalny reaktor MOCVD (ang. Metal Organic Chemical Vapour Deposition – technika osadzania warstw na powierzchni materiałów poprzez stosowanie związków metaloorganicznych w formie gazowej). Technologia ta umożliwiła VIGO produkcję wielowarstwowych (do dwudziestu kilku warstw) heterostruktur półprzewodnikowych różniących się grubością, składem i rozmyciem obszarów przejściowych – pełnią one zarówno funkcje konstrukcyjne, optyczne, jak i fotoelektryczne oraz elektroniczne.

– Aby detektor powstał, trzeba osadzić warstwę półprzewodnikową na podłożu wykonanym z kryształu, który zawiera odpowiednio ułożone atomy konkretnych pierwiastków. Później następuje obróbka chemiczna, m.in. naparowywanie różnych substancji, np. takich jak złoto, które zapewnia lepsze przewodzenie. Po obróbce, struktura taka trafia na ogólny montaż, gdzie jest odpowiednio przycinana i łączona z komponentem elektronicznym. Podczas produkcji, wielokrotnie są sprawdzane parametry pracy detektora. Musimy być pewni, że urządzenie spełnia wymagania klientów – mówi Emil Batorowicz.

Zespół VIGO System SA, fot. VIGO System SA

Spółka stale inwestuje w badania i rozwój, co pozwala ulepszać technologię i wytwarzać przyrządy o jeszcze większej wykrywalności i wytrzymałości oraz szybkości działania, przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcji. Tym ostatnim zagadnieniem firma zajmuje się też w jednym z pięciu projektów, w jakich uczestniczy w ramach programu Horyzont 2020 – celem projektu MIRPHAB jest stworzenie pilotażowej linii produkcyjnej detektorów podczerwieni, obejmującej cały system dostaw komponentów fotonicznych, który zoptymalizowałby koszty produkcji.

Przedsięwzięcie wpisuje się idealnie w cele strategiczne Unii Europejskiej, która poszukuje potencjalnych obszarów przewagi konkurencyjnej względem pozostałych potęg gospodarczych, w szczególności Stanów Zjednoczonych i Chin. Jednym z takich obszarów jest właśnie przemysł fotoniczny.

W 2013 r. VIGO System wybudowało drugą halę produkcyjną jako odpowiedź firmy na stale rosnący światowy popyt na detektory podczerwieni. Jej budowa została sfinansowana zarówno ze środków własnych, jak i preferencyjnego kredytu udzielonego przez Bank Gospodarstwa Krajowego. Firma bierze obecnie udział w dwóch projektach finansowanych w ramach POIR – INDI5 oraz Nowa generacja hermetyzowanych miniaturowych modułów detekcyjnych z szerokopasmową elektroniką.

Pierwszy z projektów (o wartości 2 mln zł), koordynowany przez WAT, ma na celu opracowanie technologii wytwarzania detektorów na bazie nie zawierającego rtęci materiału InAsSb. Ma on podobne parametry pracy do stosowanego na szeroką skalę rtęciowego HgCdTe, jednak jest bardziej stabilny technologicznie. Rtęć jest obecnie strategicznym materiałem dla branży i powszechnie stosowanym, właśnie z braku alternatywnych komponentów. Z tego też powodu, dyrektywa UE zakazująca użycia rtęci do celów przemysłowych, nie jest w pełni egzekwowana.

Drugi projekt, o znacznie większej wartości (30 mln zł) oraz potencjalnie ogromnej sile oddziaływania na całą branżę, dotyczy wdrożenia produkcyjnego własnej technologii opracowanej w VIGO, czyli nowej generacji modułów detekcyjnych z szerokopasmową elektroniką w hermetyzowanych, miniaturowych obudowach – to absolutna nowość na rynku światowym. Jak mówią przedstawiciele spółki, wprowadzenie zminiaturyzowanych, uniwersalnych, łatwiejszych w obsłudze modułów, tak jedno, jak i wieloelementowych, będzie miało charakter innowacji przełomowej. Moduły INTIR będą mogły być wykorzystane na szeroką skalę przez producentów końcowego urządzenia np. różnego rodzaju czujników.

Od medycyny po wojsko

Produkowane przez spółkę instrumenty pomiarowe znajdują zastosowanie w różnych branżach. W przemyśle mierzy się nimi m.in. stężenie gazów, kalibruje lasery, wykonuje spektroskopię średniej podczerwieni, a instytucje związane z ochroną środowiska dokonują dzięki nim pomiaru jakości powietrza oraz wody. Detektory są też wykorzystywane przez służby specjalne do wykrywania śladowej ilości narkotyków, natomiast w medycynie można nimi badać bezinwazyjnie skład krwi (nie pobierając jej od pacjenta) oraz analizować oddech. Z kolei w transporcie, urządzenia pomiarowe VIGO System przydają się do badania emisji spalin oraz składu jakościowego paliw.

Detektory VIGO System do badań pomiarowych wykorzystują renomowane ośrodki naukowe na całym świecie. Wśród nich są m.in. Uniwersytet w Princeton, MIT, Instytut Fraunhofera oraz NASA i Europejska Agencja Kosmiczna.

– Obecnie przechodzimy bardzo dynamiczne zmiany. Budujemy nową halę produkcyjną, która pozwoli nam na dziesięciokrotne zwiększenie produkcji. Takie są nasze plany do 2020 r. – przyznaje Emil Batorowicz. Spółka wytwarza dziesięć tysięcy urządzeń rocznie, jednak światowy popyt jest duży na tyle, że kilkukrotne zwiększenie produkcji przez VIGO System jest decyzją jak najbardziej racjonalną i uzasadnioną. – Takie jest zapotrzebowanie rynku. Liczne zapytania klientów z całego świata zdeterminowały nas do tego, by rozwijać się jeszcze szybciej – dodaje. Większej skali produkcji oczekują przede wszystkim duzi klienci korporacyjni.

Detektory VIGO System SA, fot. VIGO System SA

Dynamikę rozwoju spółki dobrze obrazuje dynamika zatrudnienia. W ciągu czterech lat szeregi VIGO System zasiliło kolejnych czterdziestu pracowników. Obecnie w firmie pracuje około 110 osób. Jednak wraz z planowanym wzrostem produkcji, zatrudnienie kolejnych osób pozostaje kwestią bardzo bliskiej przyszłości.

Dziewięćdziesiąt procent produkcji firmy z Ożarowa idzie na eksport. Jej detektory są sprzedawane na wszystkie kontynenty, gdzie są rozprowadzane przez zewnętrznych dystrybutorów. Główni klienci pochodzą ze Stanów Zjednoczonych, Chin, Japonii oraz państw Unii Europejskiej.

Klientów poznają m.in. na konferencjach oraz targach branżowych. W tych pierwszych biorą udział jako prelegenci, pokazując zalety opracowanej przez firmę technologii, która przez większość ośrodków naukowych na świecie jest postrzegana jako przodująca.

Relacje biznesowe z podmiotami zainteresowanymi szerokorozumianą fotoniką oraz optoelektroniką nawiązują na targach. Sprzedaż detektorów odbywa się głównie za pośrednictwem dystrybutorów. – Chyba, że klient zażyczy sobie inaczej – tłumaczy Emil Batorowicz. Zarówno VIGO System, jak i ich partnerzy biznesowi prowadzą działania marketingowe w sieci i poza nią – głównie poprzez zamieszczanie reklam na portalach oraz w prasie branżowej.

Jedyną firmą z Polski, która zaopatruje się na większą skalę w detektory VIGO System, jest Polskie Centrum Optoelektroniczne, wchodzące w skład Polskiej Grupy Zbrojeniowej – instrumenty pomiarowe VIGO są wykorzystywane w systemach wczesnego wykrywania, w które są wyposażone czołgi.

Polska obecność na… Marsie

W 2006 r. spółka rozpoczęła współpracę z NASA nad zaprojektowaniem i wykonaniem detektorów do łazika Curiosity, który w 2012 r. wylądował na Czerwonej Planecie i kontynuuje misję badawczą po dziś dzień. – W porównaniu do konkurencji, jakość i parametry naszych detektorów są na dużo wyższym poziomie. Nie bez przyczyny NASA wyposażyła w nie łazik Curiosity – mówi przedstawiciel VIGO System.

NASA zamówiła porównywalne detektory różnych firm i na podstawie ogromnej liczby testów i badań, którym je poddała, zdecydowała się na urządzenia spółki z Ożarowa. Skąd amerykańska agencja kosmiczna dowiedziała się o firmie z Polski? Zaprocentowała współpraca z zagranicznymi ośrodkami naukowymi, wspomnianym MIT oraz Princeton, które zaproponowały Agencji sprawdzenie detektorów VIGO System.

fot. VIGO System SA

– Dzięki temu, że mamy duże doświadczenie w dopasowywaniu produkcji do wymagań klienta, wraz z inżynierami z NASA byliśmy w stanie stworzyć detektory odpowiadające ich potrzebom – zwraca uwagę. Zespół projektowy VIGO System odbył mnóstwo wideokonferencji z amerykańskim partnerem, podczas których wymieniali się uwagami. Spotkania osobiste też miały miejsce.

Detektor polskiej firmy został użyty do spektrofotometru (spektrofotometria to technika pomiarowa polegająca na ilościowym pomiarze transmisji lub odbicia światła przez próbkę), który miał za zadanie wykrywać substancje lotne na powierzchni Marsa. Urządzenie z polskim detektorem spisało się na piątkę – wykryło metan. Czy spółka będzie współpracować z NASA przy kolejnych projektach. – Nie mogę o tym za dużo mówić, ale są takie plany. Nadal pozostajemy w kontakcie – wyjaśnia Emil Batorowicz.

Fotonika przewagą Unii

W ramach programu Horyzont 2020, firma jest włączona w koordynację aż pięciu projektów – Water Spy, AQUARIUS, CHEQUERS, MIREGAS oraz wspomniany wcześniej MIRPHAB. To duże projekty, w których udział biorą nie pojedyncze firmy, a konsorcja. Jeśli chodzi o zaangażowanie w liczbę projektów w programie Horyzont 2020, VIGO System zajmuje drugie miejsce w Polsce, zaraz za miedziowym gigantem KGHM – Jest to nasz mały powód do dumy – mówi Emil Batorowicz.

Celem pierwszego z wymienionych projektów jest stworzenie urządzenia, które w czasie rzeczywistym monitoruje skład wody w wodociągach miejskich pod kątem bakteriologicznym – wyniki badań próbki byłyby dostępne w ciągu trzydziestu minut od jej pobrania. Przy obecnie stosowanych rozwiązaniach, zajmuje to co najmniej trzy dni. – Dzięki urządzeniu, nad którym pracujemy, wodociągowcy bardzo szybko otrzymaliby wiadomość czy woda jest skażona bakteriami mogącymi zatruć ludzi np. e. coli czy salmonellą – wyjaśnia Emil Batorowicz. Projekt kończy się w październiku przyszłego roku i wszystko przebiega według zaplanowanego harmonogramu – powstał już działający prototyp.

VIGO System prowadzi też prace nad urządzeniem badającym skład wody pod kątem chemicznym. Rozwiązania stworzone w ramach projektu AQUARIUS pozwolą na monitorowanie zanieczyszczeń olejowych w sieciach wody pitnej oraz przemysłowej. W przypadku zanieczyszczeń chemicznych, wyniki badań będzie można uzyskać na bieżąco, bez żadnego opóźnienia. System umożliwi też wykrywanie wody w paliwach – funkcjonalność bardzo przydatna dla przemysłu petrochemicznego.

Detektory podczerwieni mogą być również pomocne w wykrywaniu materiałów wybuchowych – Znajdziemy dzięki nim śladowe ilości substancji wybuchowych oraz zanalizujemy miejsce po wybuchu – mówi. Obecnie wygląda to tak, że po wybuchu zbierają się zespoły badawcze, które przez długi czas analizują miejsce eksplozji różnymi promieniotwórczymi urządzeniami, a specjaliści noszą na sobie specjalne skafandry ochronne. Analizator opracowywany przez konsorcjum firm w ramach projektu CHEQUERS będzie przenośnym, prostym w użyciu urządzeniem, które prawie w całości zastąpi pracę wspomnianej wyżej grupy ludzi – po zebraniu cząstek pyłu z miejsca wybuchu, określi skład materiałów wybuchowych oraz wielkość samego ładunku.

fot. VIGO System SA

Z kolei projekt MIRGAS jest poświęcony analizie gazów w przemyśle i środowisku. Opracowywane przez konsorcjantów urządzenie w czasie rzeczywistym zanalizuje czy np. skład spalin emitowanych przez konkretny samochód spełnia obowiązujące normy europejskie. To tylko jedno z niewielu zastosowań – wszelkie spaliny wydostające się przez kominy również będą mogły być analizowane na bieżąco. Analizator zmierzy nie tylko procentową zawartość z góry określonych substancji, ale wykryje też wszystkie substancje, które wydostają się z komina.

Branża jest na tyle specyficzna i hermetyczna, że bardzo trudno znaleźć już wyszkolonego pracownika – Ciężko jest pozyskać pracowników, którzy by byli specjalistami w naszej dziedzinie. Najczęściej jest tak, że przyjmując nowego pracownika, szkolimy go i odpowiednio ukierunkowujemy do pracy z nami – mówi Emil Batorowicz.

Plany na przyszłość to nie tylko zwiększenie produkcji, ale też nawiązanie współpracy z firmami produkującymi lasery kaskadowe (QLC, czyli najnowsza generacja laserów wykorzystywana m.in. do detekcji śladowej ilości gazów), które idealnie się nadają do nasadzenia na warstwy półprzewodnikowe wytwarzane przez spółkę z Ożarowa Mazowieckiego.

Eryk Rutkowski

Polska Agencja Rozwoju Przedsiębiorczości

Artykuł pochodzi z Biuletynu Euro Info 7/2019

Przeczytaj więcej takich artykułów w strefie wiedzy PARP