С 27 по 30 июня 2022 года в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера (Новосибирск, Россия) в смешанном формате проходила международная конференция «Synchrotron and Free electron laser Radiation: generation and application (SFR-2022)» ( «Синхротронное излучение и излучение лазеров на свободных электронах: генерация и применение»). Конференция проходит раз в два года и продолжает серию мероприятий по применению синхротронного излучения, проводимых с 1975 года в Новосибирске. В этом году помимо участников из Новосибирских научных центров приняли участие исследователи из 12 городов России, а также несколько участников из Китая, Кореи, Великобритании.
Конференция охватила широкий круг тем, были представлены обзоры текущего состояния научных центров класса Мегасайенс программам их развития, существующей приборной базе и применяемым экспериментальным методикам. В ходе конференции 183 участникам были представлены 75 приглашенных пленарных и устных докладов, а также была проведена стендовая сессия, включавшая 105 постерных доклада.
В международный консультативный комитет конференции со стороны БФУ входил директор МНИЦ «Когерентная рентгеновская оптика для установок Мегасайенс» Анатолий Снигирев. В ходе своего пленарного доклада он представил основные результаты и достижения МНИЦ в области создания и применения рентгеновской преломляющей оптики, а также устройств на ее основе. Отдельное внимание было уделено новым решениям и концепциям для проектирования и оснащения исследовательских синхротронных станций.
Анатолий Снигирев, директор МНИЦ РО:
«Следует обратить пристальное внимание на проектирование экспериментальных станций для нового источника. Довольно странно было слышать о соблазне заказать на западе станции «под ключ». Под ключ нельзя построить ни одну успешную исследовательскую станцию. Должно быть реализовано воплощение мысли и души специалиста, который ее проектирует. Конечно же, и пользователи должны принимать непосредственное участие в разработке. Станцию сложно сравнить с крупноузловой сборкой автомобилей, которая представляет собой некий конструктор. Речь идет о серьезной исследовательской работе, в которой обязательно должны учитываться разные аспекты. Для того чтобы экспериментаторы могли в полной мере насладиться возможностями нового поколения источника 4+ нужна оптика, способная сохранять когерентность такого источника, и нужны когерентно ориентированные методы исследований. Разработки нашей группы, имеющийся задел и наработанные компетенции по указанным потребностям позволяют нам предложить концепцию и оснащение станций, которые намного эффективней большинства предлагаемых решений».
Дмитрий Зверев, научный сотрудник МНИЦ РО представил доклад о новом типе рентгеновских оптических элементов – формирователей рентгеновского пучка на основе преломляющей оптики для современных источников, а также продемонстрировал возможность расширения рентгеновского пучка при помощи таких формирователей.
Дмитрий Зверев, научный сотрудник МНИЦ РО:
«Развитие предложенных в докладе методов формирования пучка, а также методов исследования и диагностики на основе преломляющей оптики, позволит наиболее эффективно использовать самые выдающиеся свойства синхротронов нового поколения, таких как яркость, монохроматичность, когерентность. Разрабатываемая нами оптика и предельные характеристики современных источников, позволят получать передовые научные результаты, например, в экспериментах по исследованию веществ в экстремальных условиях».
Стендовые доклады были посвящены разработкам МНИЦ РО. Например, был предложен новый метод точного определения кристаллической ориентации и настройки монокристаллических элементов рентгеновской оптики за счет применения эффекта дифракционных потерь (глитчей).
Климова Наталия, младший научный сотрудник МНИЦ РО:
«Предлагаемый метод может быть использован для определения ориентации монокристаллической оптики относительно рентгеновского пучка, что позволит избегать потерь интенсивности (глитчей) за счет нежелательной дифракции внутри монокристаллов. Кроме того, мы предлагаем использовать сами глитчи для точной настройки монохроматора в целях уточнения абсолютной энергии рентгеновских лучей, что необходимо для повышения точности спектроскопических методов исследования. Наш метод может быть автоматизирован и рутинно применим на любом современном источнике рентгеновских лучей».
Кроме того, были представлены результаты исследований монокристаллических кремниевых планарных составных преломляющих линз в условиях возникновения глитчей, которые проводились совместно с коллегами из НИЦ «Курчатовский институт», Института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН и Института кристаллографии им. А.В. Шубникова ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН. Уточнение особенностей эффекта рентгеновских глитчей в монокристаллической преломляющей оптике является актуальной задачей для оценки эксплуатационных параметров подобной оптики при использовании на современных источниках. Обнаруженные изменения формы фокуса планарных линз при глитч-эффекте наблюдались впервые и в данный момент продолжаются работы по всестороннему анализу и объяснению наблюдаемых эффектов, а результаты вскоре будут опубликованы в журнале «Кристаллография».
Нарикович Антон, инженер-исследователь МНИЦ РО представил уникальную разработку МНИЦ — компактный рентгеновский трансфокатор. Это оптическое устройство, предназначенное для прецизионного перемещения рентгеновских преломляющих линз, которые выставлены по оптическому пути прохождения синхротронного излучения и, тем самым, формируют составную преломляющую линзу, которая может применяться в качестве объектива переменного фокусного расстояния — зум-объектива. Малые габаритные размеры и вес устройства позволяют использовать его для широкого спектра экспериментов. Главной особенностью является независимое перемещение отдельных линз без смещения держателей, что в отличие от существующих моделей, обеспечивает плавное и линейное изменение позиции фокуса.
Антон Нарикович, инженер-исследователь МНИЦ РО:
«Институт ядерной физики им. Будкера, неизменно демонстрируют высокий уровень организации научных мероприятий. Участие в конференциях SFR для меня представляет большой интерес, прежде всего благодаря высокому уровню докладов. Также немаловажной особенностью данной конференции является то, что любой участник легко может задать интересующие вопросы, проконсультироваться непосредственно с членами Российской Академии Наук. Также хотелось бы отметить прекрасное место расположения – Новосибирский академгородок, со своей особой атмосферой. Несомненно, буду искать возможность приехать на следующую конференцию в 2024 году. Относительно строительства нового источника СИ: очень любопытно узнать, что инжектор будет вынесен за пределы основного кольца ускорительного комплекса и, поскольку здание с инжектором построится быстрее, это позволит начать работать с пучком раньше, не мешая строительству основного кольца».
Основной интерес участников конференции SFR 2022 был направлен на текущий статус создания Сибирского кольцевого источника фотонов — «СКИФ», строительство которого началось в окрестностях наукограда Кольцово в Новосибирской области, в августе 2021 года. Это проект класса «Мегасайенс» с первым в мире источником синхротронного излучения поколения 4+. Поколения синхротронов определяются яркостью излучения источника, его разерами и расходимостью пучка, что в свою очередь определяет возможности научных станций на синхротроне. По предварительным расчетам СКИФ может выйти на рекордные характеристики, в четыре раза лучше показателей единственного на данный момент в мире работающего синхротрона четвертого поколения MAX IV в Швеции.
Слайд из доклада директора ЦКП «СКИФ», Левичева Евгения Борисовича, фото площадки, на которой ведется строительство.
В состав ЦКП войдут 30 экспериментальных станций, 14 из которых будут использовать излучение вставных устройств (размещаемых в прямолинейных участках основного кольца длиной 4-6 метров), а 16 – будут размещаться на пучках из поворотных магнитов.
Дмитрий Зверев, научный сотрудник МНИЦ РО:
«В этом году на конференции особое внимание уделялось текущему статусу процесса создания ЦКП «СКИФ». Представленные по данной теме доклады позволяют с уверенностью сказать, что в России будет построен действительно уникальный источник синхротронного излучения – универсальный инструмент для широкого спектра исследований, а также для технологических применений в различных областях науки и техники. Во вступительном слове академик Геннадий Кулипанов отметил, что через три года в строй будут введены 6 станций первой очереди. Изложенные основные идеи, лежащие в основе предлагаемых проектов по созданию и оснащению технологической инфраструктуры «СКИФ», обеспечат высокое «качество» установки и большой интерес исследователей.
Конференция имела особое значение еще и потому, что подобные масштабные научные проекты, вряд ли появятся в мире в ближайшие десять лет, и в ходе обсуждения были затронуты вопросы работы комплекса в условиях внешнего санкционного давления. Некоторые станции должны были быть оснащены оборудованием из европейских стран, но теперь совместными усилиями российских специалистов будет произведена замена на отечественные разработки, что позволит во многом закрыть потребности. Благодаря подобным обсуждениям формируется понимание того, как новые ограничения влияют на деятельность научных коллективов, какие меры следует принимать, как решать задачи в сфере импортозамещения и специалисты с каким опытом из российских организаций смогут подключиться к общей работе. В том числе, состоялись оживленные дискуссии с представителями различных исследовательских групп, заинтересованных в создании коллабораций с МНИЦ с целью проектировании станций и применении новых методов исследования на основе преломляющей оптики в контексте использования потенциальных возможностей будущего источника поколения 4+ ЦКП «СКИФ».
Анатолий Снигирев, директор МНИЦ РО:
«Сложилась очень несправедливая ситуация. У нас был создан серьезный задел взаимодействия с европейскими центрами, было проведено много совместных работ. Но теперь все изменилось- в результате неоправданных односторонних санкций западных партнеров научное сотрудничество остановлено. Но деятельность нашей группы с самого своего основания была нацелена на собственные уникальные разработки рентгеновской оптики. Теперь настало время, когда мы можем с полной ответственностью и пониманием предложить наши достижения и наработки для отечественных проектов. Мы ни сколько не отстаем от западных коллег, так как приоритет в основных направлениях развития оптики жесткого рентгеновского излучения принадлежит России. Мы готовы включаться в работу. В нашей стране высокий потенциал и уровень компетенции специалистов. Главное сейчас мобилизовать пользовательское сообщество, которое, как мы убедились на этой конференции уже есть. Осталось только наладить взаимодействие для совместного решения задач. В связи с этим нынешняя конференция приобретает исключительно важное значение для научного сообщества в целом».
Участие в международной конференции «Synchrotron and Free electron laser Radiation: generation and application (SFR-2022)» было поддержано за счет средств Российской федеральной программы академического лидерства «Приоритет 2030» в Балтийском федеральном университете им. И. Канта.
