28 августа 2020

Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН создаст в СКИФе секцию для проведения исследований при экстремально высоких температурах

ИХТТМ СО РАН Алексей Анчаров ИХТТМ СО РАН

Сотрудники ИХТТМ СО РАН накопили большой опыт в создании экспериментальных станций, на которых проводятся дифракционные исследования с использованием синхротронного излучения. Таких станций ученые уже разработали и внедрили около десяти: многие научные российские и зарубежные организации проводят на них эксперименты, благодаря чему написаны сотни научных работ. ИХТТМ СО РАН занимает лидирующие позиции в России по использованию синхротронного излучения в дифракционных исследованиях.

Алексей Игоревич Анчаров - старший научный сотрудник Института - работает над созданием в ЦКП «СКИФ» секции для проведения исследований при экстремально высоких температурах: до 5 тысяч градусов. Это будет установка, где проводят комплексные дифракционные исследования различных объектов в вакууме или газовой среде. Высокоинтенсивные потоки электронного и лазерного излучения быстро разогреют локальный участок образца, а сфокусированное на этот же участок синхротронное излучение позволит за доли секунды определить структуру, фазовый и элементный состав. В мире еще нет установок с подобными характеристиками: сибирская станет первой.

Теперь исследовать образцы можно будет не только до и после воздействия, но и следить за ходом физических и химических превращений в материале при воздействии высоких температур. Кроме того, изучение возможно и под механической нагрузкой. Это позволит сократить время исследований и целенаправленно двигаться к созданию новых материалов с заданными свойствами.

Разработка высокотемпературных материалов необходима, например, в аэрокосмической технике и гиперзвуковых летательных аппаратах, чтобы защищать корпус техники от внешних воздействий. Эти аппараты должны выдерживать большие нагрузки и высокие температуры: для этого на них наносят материалы, способные противостоять высоким температурам и окислению, и при этом не пропустить тепло вовнутрь. Приблизиться к идеальному решению этой проблемы и позволит новая секция в ЦКП «СКИФ».

Этой аппаратурой смогут пользоваться все, кто хочет проводить исследования при высоких температурах. Алексей Игоревич уверен, как только появится новая станция, отбоя от желающих не будет, в том числе, из-за рубежа: “Сейчас большой потребности в этом нет, потому что пока и возможностей нет. Люди как-то работают с печками, которые стоят на дифрактометрах, и всё. По крайней мере, мы точно удовлетворим запросы наших ученых, и не только академических, но и федеральных исследовательских центров, как, например, Снежинск и Арзамас”.

Одна из задач, которую предстоит решить - это разработка и создание рентгенооптической схемы получения сфокусированного монохроматического излучения в «жестком диапазоне» длин волн. Интенсивность первичного излучения из накопителя очень высока и все элементы – коллиматоры, монохроматоры и т.д., будут испытывать сильный нагрев, который может изменить их характеристики и даже разрушить их. К этой работе привлечены специалисты из других институтов: Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН и Институт теплофизики им. Кутателадзе СО РАН. “Люди различных специальностей должны объединить свои усилия, чтобы создать новую технологию - утверждает Алексей Игоревич, - это будет прорыв в исследованиях.”

Центр коллективного пользования «СКИФ» (Сибирский кольцевой источник фотонов) — установка класса мегасайенс, источник синхротронного излучения поколения «4+» с энергией 3 ГэВ, которая создается в рамках национального проекта «Наука» в новосибирском наукограде Кольцово. ЦКП «СКИФ» — флагман программы развития Новосибирского научного центра «Академгородок 2.0». Установка позволит проводить исследования в различных областях науки: химии, физики, материаловедении, биологии, геологии и пр.