Томские ученые приступили к созданию третьей станции для Сибирского кольцевого источника фотонов

Наука

«Микрофокус» — одна из станций Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ), которую разработает подведомственный Минобрнауки России Томский политехнический университет совместно с партнерами. Это первая во внутренней нумерации проекта и третья по очередности запуска в производство станция СКИФ. Благодаря продвинутой системе фокусировки рентгеновского пучка она позволит исследовать микрообъекты размером до 200 нанометров. Специализацией станции станет рентгеновская микроскопия и микротомография, совмещенные с высокоразрешающим сканирующим рентгенофлуоресцентным анализом и структурными исследованиями кристаллов под высокими давлениями.

Работы по созданию установки уже начались, их планируется завершить летом 2024 года, чтобы к концу года завершить монтажные и пуско-наладочные работы в экспериментальном зале СКИФ. Общий вес будущей установки — более 70 тонн, ее стоимость оценивается более чем в 1 млрд рублей.

Партнерами Томского политеха в создании научно-экспериментального оборудования для СКИФ стали Новосибирский государственный технический университет (НГТУ НЭТИ), Институт физики микроструктур РАН и Институт геологии и минералогии имени В. С. Соболева. ТПУ выступает в роли интегратора проекта.

Строительство СКИФ — это один из крупнейших в России проектов в области научно-исследовательской инфраструктуры за последние десятилетия. Его ядро — источник синхротронного излучения поколения 4+, относящийся к классу мегасайенс. Параметры источника можно назвать рекордными для мировой науки. Фактически это большой микроскоп, реализующий широчайшую номенклатуру методов физико-химического анализа для проведения исследований по материаловедению, медицине и многим другим направлениям. Строительство синхротронного источника проходит в наукограде Кольцово Новосибирской области.

«Создание Сибирского кольцевого источника фотонов в Новосибирске — вызов для российского научного сообщества и площадка мегасайенс, не имеющая аналогов в мире. Для нас участие в проекте — большая честь и ответственность. Томский политех взаимодействует с коллегами из проекта СКИФ и прорабатывает тему синхротронных методов более двух лет. ТПУ имеет большой опыт по рентгеновскому инжинирингу, управлению синхротронными и импульсными пучками. В самое ближайшее время завершатся работы по эскизному проектированию будущей установки и созданию прототипа образца — компьютерной модели с высокой детализацией», — говорит ректор ТПУ, член Научно-координационного совета СКИФа Дмитрий Седнев.

Специализация станции «Микрофокус» связана с характеризацией свойств и состава материалов, геологией, минералогией, исследованием кернов, природных и искусственных структур. Всего для проведения исследований в разных областях науки у СКИФа будет шесть станций первой очереди, в дальнейшем их число предполагается увеличить до 30.

«СКИФ — проект, для реализации которого хватит задач научным и промышленным коллективам из разных регионов России. И мы рады, что теперь в него включились наши коллеги из Томского политехнического университета. Работая над станцией для СКИФ, ТПУ делает вклад как в ближайшее будущее, так и в дальнейшую перспективу, ведь в России будут создаваться и другие установки мегасайенс. Таким образом, СКИФ выступает флагманским проектом, на котором отрабатывается очень широкий спектр технологий и вокруг которого формируется сообщество научных и высокотехнологичных организаций, способных решать подобного рода задачи», — отмечает директор Института катализа СО РАН, академик РАН Валерий Бухтияров.

При создании станции специалисты Томского политеха будут выполнять большую часть конструкторских и инженерных задач. Специалисты вуза планируют разрабатывать системы измерения параметров пучка и управления им, визуализации, сбора и обработки данных и соответствующее программное обеспечение, а также осуществлять общий контроль и сборку станции и интегрировать разработанные партнерами устройства и ПО.

«На станции «Микрофокус», создаваемой ТПУ, мощный рентгеновский пучок синхротронного источника будет собран в крошечное фокусное пятно размером до 200 нанометров и возможностью уменьшения еще в четыре раза в будущем (толщина человеческого волоса около 100 нанометров — прим.), что позволит получить рекордно высокую плотность излучения в точке размещения исследуемого образца. В мировой практике таких установок нет. С ее помощью можно будет проводить трехмерные исследования на микро- и наноуровне в динамике и в условиях больших давлений до 300 ГПа. Это значит, что у ученых появится возможность не просто проводить рутинные исследования по запросу индустрии, но и заглянуть в будущее, в динамике исследовать фазовые и химические превращения, а не наблюдать только их результат», — отмечает директор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Алексей Гоголев.

Сибирский кольцевой источник фотонов создается по указу Президента России в рамках национального проекта «Наука и университеты» для развития современной отечественной сети источников синхротронного излучения нового поколения. Госзаказчиком выступает Министерство науки и высшего образования РФ.

Читать также