Группа ученых БФУ им. Канта в ходе множества экспериментов выяснила, какой должна быть структура бериллия для того, чтобы из него можно было изготавливать рентгеновские линзы высокого качества. В январе 2020 года результаты исследований, которые проводились под руководством директора международного научно-исследовательского центра «Когерентная рентгеновская оптика для установок «Мегасайенс» Анатолия Снигирева, были опубликованы в научном издании Journal of Synchrotron Radiation.
Металлический бериллий достаточно давно используется при производстве рентгеновской оптики, поскольку он слабо поглощает рентгеновское излучение, что позволяет довести рентгеновские лучи до исследуемого объекта практически без потерь.
Однако требования к подобного рода (когерентной) оптике постоянно растут – она должна соответствовать новому поколению источников рентгеновского излучения, т.е. не вносить негативных искажений в получаемые изображения объектов исследования, оставаясь при этом не очень дорогой.
«Сегодня на рынке существует широкий спектр бериллиевых марок, – рассказывает один из автором статьи – научный сотрудник группы диагностики и метрологии рентгеновской оптики МНИЦ РО БФУ им. И. Канта Иван Лятун. – Есть материалы более химически чистые, но с крупными зернами – они подороже, есть материалы с мелкими зернами – они, как правило, подешевле. При этом и те, и другие имеют свои преимущества и недостатки с точки зрения рентгеновской оптики. До нас никто не проводил комплексных и системных исследований влияния микроструктуры материала с точки зрения рентгеновской оптики.
В ходе экспериментов была найдена оптимальная структура бериллия для производства линз. Как ни парадоксально, наиболее четкое изображение удалось получить с помощью линз, изготовленных из относительно недорогого металла с довольно мелкими зернами. Это, разумеется, не идеальный вариант, но по соотношению цена-качество он, пожалуй, лучший.
По словам Ивана Лятуна, теоретически зерна бериллия могут быть доведены до нанометровых размеров, и такие материалы уже есть в России. В таком случае удастся еще повысить качество получаемых изображений в рентгеновском микроскопе, но за это придется заплатить потерей интенсивности излучения из-за высокой химической активности используемого материла.
Ученый уверен, что найденный им и его коллегами эффект позволит определить наиболее оптимальные марки бериллия для производства рентгеновской оптики лучшего качества.
В частности, новые технологии могут быть применены в масштабном проекте создания оборудования класса «Мегасайенс». И один такой проект уже стартовал в Новосибирске, там ведется строительство источника синхротронного излучения поколения “4+” – «Сибирский кольцевой источник фотонов» (СКИФ) в рамках национального проекта «Наука».
