сегодня: 23.09.2020

[сделать стартовой]

Рубрики
Общество
Экономика
Политика
Спорт
Наука
Культура
Образование
Здравоохранение
Информационные технологии
Силовые структуры
Криминал
Происшествия
Экология
Недвижимость
Нск-риэлт
Байкал
Национальные проекты
Лес - богатство Сибири
Нефть и газ Сибири
Сибирский уголь
Научно-технический прогресс
Сибиряки
Мир вокруг нас
Интервью
Актуально

Сибирский федеральный округ
Наука и жизнь

Луна образовалась в результате ядерного взрыва


Видеокамеры для "супермена"


"Конец света" в прямом смысле слова


Земные океаны и атмосфера появились благодаря метеоритной бомбардировке


Солнце на Земле


Искусственный интеллект совсем рядом



ТОП-20 инженерных чудес света



Четвероногий друг


Новости Байкала

2020-09-11 10:08:00 /РИА "Сибирь" /Новосибирск

Новосибирские ученые на синхротроне "СКИФ" смогут выполнять нанотомографию





Установку класса мегасайенс центр коллективного пользования "Сибирский кольцевой источник фотонов" (СКИФ) – источник синхротронного излучения поколения 4+ с энергией 3 ГэВ - планируется использовать для исследований в области структурной вирусологии, кристаллографии белков, материаловедении. Благодаря беспрецедентно малому эмиттансу - параметру, определяющему уровень яркости излучения, на установке будет возможна генерация и использование когерентных рентгеновских лучей. С помощью когерентного излучения исследователи из различных областей науки смогут воссоздать трехмерную структуру объектов с нанометровым разрешением.

В Институте ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН  разработана магнитная структура особой конструкции, которая позволит достичь таких параметров. Результаты
 были представлены на конференции Synchrotron and Free electron laser Radiation: generation and application (SFR-2020).

"Сегодня во многих областях науки и техники крайне актуальной является задача неразрушающей визуализации трехмерной структуры объектов с нанометровым разрешением, - рассказывает старший научный сотрудник Института геологии и минералогии имени В. С. Соболева СО РАН, кандидат геолого-минералогических наук Сергей Ращенко. - В биологии это субклеточная структура живой клетки, в компьютерных технологиях - архитектура микросхем, недавно перешагнувших рубеж в 10 нанометров, в авиастроении - трехмерная наноструктура сплавов и сварных швов, отвечающая за прочность деталей. Обычная микроскопия для таких объектов не годится, поскольку, во-первых, может "заглянуть" только внутрь прозрачных объектов, а во-вторых, не может "разглядеть" детали менее сотни нанометров".

Проводить неразрушающую "нанотомографию" любых объектов с детализацией на уровне нескольких нанометров возможно с помощью когерентного рентгеновского излучения. По словам Сергея Ращенко, при рассеянии на наноструктурированных объектах такое излучение дает дифракционную картину - особый "пятнистый" узор, который каждый может увидеть, посмотрев на рассеянный шершавой поверхностью свет лазерной указки. "С помощью специальной математической обработки можно на основе такого узора с очень высокой точностью реконструировать структуру рассеивающего излучение объекта", - добавляет специалист.

Генерировать и использовать когерентные рентгеновские лучи будет возможно в ЦКП "СКИФ" благодаря малому эмиттансу ускорительного комплекса источника синхротронного излучения (электронный пучок будет иметь диаметр меньше человеческого волоса и при этом сохранять рекордно малую расходимость).

"Степень когерентности излучения зависит от величины эмиттанса установки, значение которого, в свою очередь, формируется благодаря магнитной структуре основного кольца ускорительного комплекса, - рассказывает помощник директора Института ядерной физики СО РАН по перспективным проектам, кандидат физико-математических наук Яков Ракшун. - Разработанная специалистами Института магнитная структура сделает излучение на нашем источнике когерентным в более широком диапазоне энергий: у нас будет полностью когерентный пучок в низкоэнергетической области и значительно вырастет доля когерентного излучения в жесткой рентгеновской области. Мы значительно расширим экспериментальные возможности ЦКП "СКИФ".

Принципы получения малого эмиттанса на специализированных источниках СИ третьего и четвертого поколения и магнитные структуры для этих машин были описаны еще в 90-х годах прошлого века, но в силу технологического развития достичь его было невозможно. Сегодня, благодаря технологическому прогрессу в области металлообработки, которая позволяет изготавливать огромные по размерам магниты с точностью до двадцати микрон, электроники, создающей супербыстрые и чувствительные системы диагностики, и других высокотехнологичных областях, стало возможным создание специализированных источников СИ поколения 4+. На таких машинах можно получать рентгеновское излучение с высокой когерентностью.

"Эмиттанс или фазовый объем источника СИ определяется последовательностью фокусирующих и поворачивающих магнитов, - добавляет младший научный сотрудник Института ядерной физики Григорий Баранов. - Нам удалось, после довольно длительного и интенсивного поиска моделирования сложного движения частиц, подобрать такую магнитную структуру, которая позволила получить рекордно малый эмиттанс и при этом получить все остальные характеристики установки: время жизни пучка, эффективную инжекцию, нужную стоимость элементов. Наша магнитная структура простая, гибкая и изящная, но при этом с очень хорошими параметрами. То, что она простая, позволяет уложиться в довольно жесткие сроки реализации проекта".

По словам специалиста, в подходе к созданию магнитной структуры для ЦКП "СКИФ" есть еще одно отличие, которое дает установке преимущество в получении малого эмиттанса. "Чтобы получить малый эмиттанс, пучок нужно сильно сжать сильными магнитными линзами, в том числе – нелинейными. Нелинейное движение частиц резко уменьшает область устойчивого движения, если частица попадает за ее пределы (например, столкнувшись с атомом остаточного газа в вакуумной камене), она погибает, и так может погибнуть весь пучок. Нам удалось найти такую расстановку небольшого числа нелинейных магнитов, которая обеспечивает достаточную область устойчивости. Эта задача сложная и требует серьезных вычислительных мощностей", - поясняет Григорий Баранов.

На данный момент, отметила руководитель пресс-службы ИЯФ СО РАН Алла Сковородина, магнитная структура ускорительного комплекса источника СИ ЦКП "СКИФ", которая будет формировать малый эмиттанс пучка, полностью разработана.

Справка.

Проект центра коллективного пользования "СКИФ" создается в рамках национального проекта "Наука" с целью реализации современной отечественной сети источников синхротронного излучения нового поколения в России, и является флагманом программы развития Новосибирского научного центра, известной как "Академгородок 2.0". ЦКП "СКИФ" - это центр коллективного пользования, который будет включать в себя не только ускорительный комплекс, но и развитую пользовательскую инфраструктуру: экспериментальные станции и лабораторный комплекс. Создание источника СИ планируется завершить в 2023 году, что позволит начать проведение научных исследований уже в 2024 году. Ориентировочная стоимость проекта оценивается в 37,1 млрд рублей. Первый транш в размере 774,1 млн рублей на создание технологически сложного оборудования ускорительного комплекса должен поступить в 2020 году.



Cмотрите также:  Наука  Новосибирская область
Архив
пн вт ср чт пт сб вск
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
 
Поиск по сайту
Что? Где? Когда?
*****

24-28 сентября 2020 года в Иркутске пройдет кинофестиваль "Человек и природа"

******

29-30 октября 2020 года в Кемерово пройдет Сибирский форум "Цифра в культуре и искусстве"

*******

Со 2 по 7 ноября 2020 года в Приангарье пройдет фестиваль искусства "Территория. Иркутск"

******
Сохраним Байкал!

Экологический кризис на Байкале: новый эпизод с сине-зелеными водорослями
Все о клещах

Новосибирские ученые: как уберечься от заболеваний, переносимых клещами

Планета Земля

2036 год: Апофеоз или Апокалипсис?


Катастрофы: возможность или неизбежность
Реклама

Универсальная вебкамера за 1190 рублей, функция автоматической записи
*******
О проекте Контакты Партнеры  
Rambler's Top100
Copyright © 2004-2020 РИА "Сибирь"
E-mail: rian@cn.ru
Телефон: 8(383) 214-20-12