Ученые собрали первый детектор на полупроводниках для синхротрона СКИФ

Этим детектором, который способен выдерживать высокие потоки энергии, оснастят исследовательскую станцию для изучения быстропротекающих процессов.

По словам главного научного сотрудника ИЯФ СО РАН, ведущего научного сотрудника лаборатории детекторов синхротронного излучения ТГУ, руководителя проекта Льва Шехтмана, детектор на полупроводниках 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. Вместе с тем детектор позволит исследовать распространение ударных волн и других динамических процессов в микросекундном диапазоне", - цитирует пресс-служба Шехтмана.

В рамках проекта, поддержанного мегагрантом правительства РФ, радиофизики ТГУ разработали сенсоры на основе арсенида галлия, компенсированного хромом. Эти сенсоры будут производить съемку со скоростью до 10 млн кадров в секунду. В свою очередь, разработкой электроники занимались специалисты ИЯФ СО РАН.

Разработчики отмечают, что 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, который обладает повышенной радиационной стойкостью и чувствительностью к рентгеновскому излучению.

Отмечается, что ученым ТГУ и ИЯФ СО РАН предстоит создать еще четыре детектора другого типа для станции изучения быстропротекающих процессов. Предполагается, что разработки детекторов завершатся до конца 2024 года, запуск самой станции изучения быстропротекающих процессов запланирован на 2025 год.

По словам замдиректора ЦКП "СКИФ" по научной работе Яна Зубавичуса, технологии изготовления детекторов в постсоветское время в РФ были утрачены, поэтому изделия в основном закупались за рубежом.

"Рентгеновский детектор - это ключевая единица всех экспериментальных станций источника синхротронного излучения, без них невозможен ни один исследовательский проект (...) Сейчас стране очень нужны свои детекторы, поэтому результат работы ученых ТГУ и ИЯФ СО РАН - это существенный технологический прорыв", - сказал Зубавичус.

Строительство синхротрона СКИФ началось в окрестностях наукограда Кольцово в Новосибирской области, недалеко от ГНЦ "Вектор", 25 августа 2021 года.

Согласно уточненному плану строительства ЦКП " СКИФ ", в начале 2025 года планируется приступить к настройке станций первой очереди.

В состав ЦКП " СКИФ " по первоначальному проекту войдут 30 экспериментальных станций, 14 из которых будут использовать излучение вставных устройств (размещаемых в прямолинейных участках основного кольца длиной 4-6 метров), а 16 - разместятся на пучках, формируемых поворотными магнитами.

На станциях планируется изучать структуры биополимеров, механизмы функционирования живых организмов, передачу наследственной информации, механизм действия лекарственных препаратов, создание новых материалов, исследование быстротекущих процессов и так далее.

СКИФ станет первым в мире источником синхротронного излучения поколения 4+ с энергией 3 ГэВ.

Строительство ЦКП "СКИФ" изначально оценивалось в 37,1 млрд рублей, на данный момент окончательная стоимость всего проекта составляет 47,3 млрд рублей.