28 апреля 2022

Институт ядерной физики СО РАН разработал прототипы детекторов для станции "Быстропротекающие процессы" ЦКП "СКИФ"

Схема движения пучка синхротронного излучения

Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) разработали и ввели в эксплуатацию два детектора для экспериментов на источниках синхротронного излучения (СИ) ВЭПП-3 и ВЭПП-4 – интегрирующий и счетный. С их помощью будет проводиться измерение плотности вещества в экстремальных условиях и рентгеноструктурный анализ. Аналог счетного детектора ИЯФ СО РАН есть только в Швейцарии, однако он уступает российскому по возможностям отбора фотонов по энергии. Ожидается, что разработанные в ИЯФ СО РАН счетный и интегрирующий детекторы будут установлены на станции Центра коллективного пользования «СКИФ». Прототип интегрирующего детектора уже испытан и показал хорошие результаты.

Синхротронное излучение (СИ) уже более четверти века является эффективным инструментом для исследования динамики быстрых физических и химических процессов.  Короткие вспышки излучения, генерируемые в источниках СИ электронными пучками, позволяют проводить измерения с высоким временным и пространственным разрешением с использованием соответствующих детекторов. Лучшие результаты в таких экспериментах достигаются с помощью многоканальных координатных детекторов с полосовыми структурами в качестве чувствительных детектирующих элементов, где каждый канал работает либо в интегрирующем, либо в счётном режиме.

Инженер-исследователь и аспирант ИЯФ СО РАН Анастасия Глушак – один из членов команды, занимающейся разработкой детекторов. Она пояснила, что интегрирующий режим используется для исследования сверхбыстрых (взрывных) процессов.

«В этом случае регистрируется сумма сигналов от всех фотонов в одном канале детектора в течение одной вспышки СИ. Результат эксперимента представляется в виде серии кадров, содержащих информацию о величине сигнала в каждом канале. Каждый кадр соответствует отдельной вспышке СИ. Счётный режим работы детекторов используется для исследования относительно медленных процессов и подразумевает регистрацию сигналов от отдельных фотонов, что в сочетании с потенциальной возможностью отбора фотонов по энергии открывает возможности получения более детальной информации об исследуемых процессах» – отметила Анастасия Глушак.

Она также уточнила, что в ИЯФ СО РАН детекторы для экспериментов с использованием СИ разрабатываются, изготавливаются и используются на источниках СИ ВЭПП-3 и ВЭПП-4 уже более двадцати лет. Среди них новейшей разработкой является счётный координатный детектор с координатным сенсором на основе арсенида галлия с координатным разрешением 50 микрон.

«Помимо станций на источниках СИ ВЭПП-3 и ВЭПП-4, разрабатываемые детекторы планируется использовать на пользовательских станциях ЦКП «СКИФ». Сейчас идет работа с прототипами счетного и интегрирующего детекторов. Прототип интегрирующего детектора введен в эксплуатацию и испытан в режиме с несколькими сгустками на ВЭПП-4. Результаты показали, что детектор может быть успешно использован на пользовательских станциях СКИФ. Для прототипа счетного детектора на данный момент разрабатывается необходимое программное обеспечение» – прокомментировала Анастасия Глушак.

Уникальные возможности детектора востребованы среди ученых из области химии, физики и материаловедения. Первые эксперименты с новым счетным детектором запланированы на май 2022 года. 

Центр коллективного пользования «СКИФ» является источником синхротронного излучения поколения 4+ и реализуется в Новосибирской области в рамках национального проекта «Наука и университеты» и во исполнение Указа Президента России. 

Смотрите видео, в котором Анастасия делится подробностями работы, а также рассказывает, как она попала в ИЯФ из маленького северного городка Радужный и стала заниматься наукой.