SynchrotronLIKE
Научно-образовательный тренировочный комплекс подготовки и проведения синхротронных исследований «SynchrotronLIKE» является важной инфраструктурной основой, делающей более доступными существующие синхротронные методы исследования. Будучи спроектированным как «синхротронноподобная» экспериментальная станция, он позволяет охарактеризовать различные оптические элементы и доказать концепцию новых методов, связанных с когерентностью и используется для комплексного инструментального обеспечения образовательных программ, научно-исследовательских опытно-конструкторских и технологических работ.
Оборудование используется для:
- для прохождения научно-исследовательского цикла синхротронных экспериментов в лабораторных условиях для дальнейшей работы на оборудовании ведущих мировых центров класса «Мегасайенс» (синхротроны нового поколения и лазеры на свободных электронах);
- разработки и совершенствования рентгенооптических элементов и устройств, которые могут применяться для широкого круга методик исследования на базе синхротронных и лабораторных источников рентгеновского излучения;
- адаптации и внедрения в лабораторную практику синхротронных методик исследования микро- и нано- объектов на базе рентгеновской когерентной оптики.
Разработки малогабаритных систем генерации рентгеновского излучения высокой мощности с относительно невысокой стоимостью находятся в стадии начальных исследований. Подобные системы смогут сделать обычной лабораторной реальностью методики, которые ранее можно было реализовывать лишь на синхротронах, а значит, будут иметь перспективу применения во всех исследовательских лабораториях ведущих научных центров и университетов, ведущих разработки в области материаловедения и создания новых материалов, наноструктур. В связи со всем выше сказанным нельзя не отметить значимость разработки сотрудниками БФУ им. И. Канта Научно-образовательного тренировочного исследовательского комплекса SynchrotronLIKE
Научно-образовательный исследовательский комплекс SynchrotronLIKE
К тому же, давление паров у сплава галлия(Ga) с индием (In) очень низкое даже при достаточно высоких температурах, что позволяет при направлении электронного пучка на жидкую струю галлия, достигать ее без какого бы то ни было рассеяния на атомах. С помощью помпы осуществляется непрерывная циркуляция сплава галлия(Ga) с индием (In) в замкнутом контуре и его пропускание через очень эффективный теплообменник. Отдаленно это напоминает накопительное кольцо синхротрона: там рабочее тело — электроны, здесь — струя жидкого металла.
- ускоряющее напряжение – 10-70 кВ;
- мощность – 300 Вт;
- минимальный фокальный размер пятна – 5 мкм;
- максимальная яркость – 1.5∙1011 [Ph/(s∙mm2∙mrad2∙line)]
- стабильность эмиссии – менее 1 %;
- минимальное фокусное расстояние до объекта – 18 мм;
- угол пучка – 13°
Функциональной особенностью микрофокусного источника рентгеновского излучения Excillium MetalJet D2 является его характеристический размер, который можно варьировать в пределах от 5 до 20 мкм. Благодаря этому, можно производить рентгенооптические исследования, такие как фазо-контрастная радиография, интерферометрия, фокусировка излучения и др., где важно минимизировать влияние размера источника. Из-за высокой яркости излучения можно проводить наблюдение за динамическими процессами, протекающими за миллисекунды
- рентгеновская фазо-контрастная радиография;
- рентгеновская топография кристаллов;
- рентен-флюорисцентный анализ;
- рентгеновская дифрактометрия;
- рентгеновская рефлектометрия.
Разработанный комплекс имеет два независимых канала вывода (аналитический и оптический) пучков рентгеновского излучения. Оптический канал дает возможность проводить эксперименты по проекционной рентгеновской микроскопии с разрешением до 5 мкм.
Аналитический канал дает возможность проводить эксперименты по относительной рефлектометрии, дифрактометрии и флуоресцентному анализу. Благодаря высокой яркости источника возможно исследование границ раздела тонких пленок со слабо различимым значением плотности (менее 10%), сильно поглощающих слоев (с поглощением в 2-5 раз превышающим возможности существующих лабораторных рефлектометров). Также открывается возможность дифрактометрических исследований микроскопических объектов (размерами от 20 мкм).
- Составные преломляющие линзы
- Френелевские зонные пластинки
- Поликапиллярные линзы
Дозы поглощенной организмом радиации измеряются в миллизивертах (мЗв). Нормальный радиационный фон составляет 1-10 мЗв в год. При флюорографии мы получаем около 0,5 мЗв, за час полета на самолете — 0,1 мЗв. Если получать больше 50 мЗв в год, то возникает серьезный риск заболевания раком, а если за раз получить 300 мЗв, может начаться лучевая болезнь. Максимальный уровень радиации, зафиксированный вблизи реактора Фукусимы-1, составил 1000 мЗв в час, а на ее границе — 4 мЗв в час. То есть, чтобы заболеть лучевой болезнью, достаточно было 18 минут провести рядом с реактором или трое суток неподалеку от границы. Специалистами лаборатории рентгеновской оптики были проведены замеры радиационного фона в различных точках внутри комплекса. Так как величина поглощенной дозы излучения линейно зависит от времени замера, время каждого замера было установлено равным 5 минутам. В качестве прибора для измерений был использован дозиметр Fluke. По результатам замеров можно сделать вывод о том, что доза, которую может получить оператор комплекса составляет 5,25 мЗв/год, что не превышает нормальный радиационный фон.
Российский патент Рег. № 163227 от 22.07.2016 г.
«Испытательный стенд для преломляющей рентгеновской оптики» заявка № 2015155999 от 25.12.2015 г. зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ Заявитель: БФУ им. И.Канта» Авторы: Гойхман А. Ю., Прокопович П.А., Борисов А.А., Панормов И. Б., Климова Н.Б., Ершов П. А., Серебренников Д.А., Зверев Д.А., Баранников А.А.