ТОМСК, 16 сентября. /ТАСС/. Первый координатный детектор на полупроводниках — Gintos, способный выдерживать очень высокие потоки энергии, собрали и протестировали ученые Томского государственного университета (ТГУ) и Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН. Он будет установлен на исследовательской станции для изучения быстропротекающих процессов синхротрона «Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ)», сообщили ТАСС в пресс-службе ТГУ.
«В рамках проекта, поддержанного мегагрантом правительства РФ, радиофизики ТГУ разработали сенсоры на основе арсенида галлия, компенсированного хромом. Данные сенсоры будут производить съемку со скоростью до 10 млн кадров в секунду. Электроника была разработана специалистами ИЯФ СО РАН», — сказано в сообщении.
По словам главного научного сотрудника ИЯФ СО РАН, ведущего научного сотрудника лаборатории детекторов синхротронного излучения ТГУ, руководителя проекта Льва Шехтмана, детектор Gintos позволит исследовать реакцию материалов на импульсные тепловые и механические нагрузки. Это необходимо для понимания процессов, которые будут происходить, например, в строящемся термоядерном реакторе ITER при попадании раскаленной плазмы на вольфрамовую стенку. Также детектор позволит исследовать распространение ударных волн и других динамических процессов в микросекундном диапазоне.
«Полупроводниковые сенсоры преобразуют фотонный сигнал в электрический, а электроника регистрирует этот сигнал и передает изображение в компьютер. Количество кадров очень велико, поэтому результат съемки это не отдельные изображения, а фильм», — приводятся в сообщении пояснения руководителя команды разработчиков, завлабораторией детекторов синхротронного излучения ТГУ Олега Толбанова.
Как отмечают разработчики, на синхротронах в разных странах в основном используются кремниевые детекторы, однако на «СКИФе» будут проводиться эксперименты с излучением более высокой энергии, на которой у кремния низкая эффективность. Поэтому в качестве материала для сенсоров был выбран арсенид галлия, компенсированный хромом. Этот материал обладает повышенной радиационной стойкостью и чувствительностью к рентгеновскому излучению.
«Сенсоры на основе арсенида галлия позволяют работать с очень высокой энергией квантов, это дает возможность просвечивать более массивные объекты. Gintos — это первый шаг к расширению диапазона инструментальной базы, которая позволит решать больший спектр исследовательских задач», — приводятся слова Толбанова.
Технологический прорыв
«Рентгеновский детектор — это ключевая единица всех экспериментальных станций источника синхротронного излучения, без них невозможен ни один исследовательский проект. Технологии изготовления детекторов в постсоветское время в России были утрачены, поэтому такие изделия в основном закупались за рубежом. Сейчас стране очень нужны свои детекторы, поэтому результат работы ученых ТГУ и ИЯФ СО РАН — это существенный технологический прорыв», — приводятся слова замдиректора ЦКП «СКИФ» по научной работе Яна Зубавичуса.
Ученые ТГУ и ИЯФ СО РАН планируют создать еще четыре детектора другого типа для станции изучения быстропротекающих процессов. Запуск самой станции изучения быстропротекающих процессов запланирован на 2025 год.
«Инфраструктурное развитие ЦКП «СКИФ» предполагает создание 30 экспериментальных станций, спрос на различные детекторные системы будет очень высоким, поэтому деятельность российских ученых по их разработке и производству является очень перспективной и необходимой для обеспечения технологического суверенитета страны», — отмечается в сообщении.
О синхротроне
Синхротрон СКИФ — ускоритель, где частицы движутся по кольцу в вакууме почти со скоростью света, а электромагниты придают им энергию и задают траекторию. Диаметр основного накопителя электронов и источника излучения составит 240 м, этот объект не имеет аналогов в мире.
Центр коллективного пользования «СКИФ» — это комплекс из 34 строящихся зданий и сооружений, а также инженерного и технологического оборудования. В нем будут проводить исследования с яркими и интенсивными пучками рентгеновского излучения в области химии, физики, материаловедения, биологии, геологии, гуманитарных наук. Как сообщал директор Института ядерной физики СО РАН Павел Логачев, в первую очередь работы на установке будут идти для нужд обороны и безопасности страны, что отличает российский проект от зарубежных, которые в ОПК не используются. Также на СКИФе одними из первых начнут работать медики и биологи с разработками для укрепления здоровья россиян и созданием новых лекарственных форм.