Материалы портала «Научная Россия»

Синхротронное излучение-2012

Революционные научные разработки и перспективы обсудили ученые на конференции «Синхротронное излучение 2012» в Новосибирском…

Революционные научные разработки и перспективы обсудили ученые на конференции «Синхротронное излучение 2012» в Новосибирском Академгородке. Более 200 исследователей из самых разных областей науки приняли участие в крупном научном форуме, который был посвящен  синхротронному излучению.

На сегодняшний день синхротронное излучение (СИ) — это мощнейший  и универсальный инструмент  для исследований в самых разных отраслях науки. Излучение имеет настолько высокую яркость, что позволяет ученым «увидеть» элементный состав структуры вещества, расшифровывать ДНК, изучать процессы, занимающие доли секунды (например, исследование динамики распространение взрывной волны) и много другое. Последние шесть Нобелевских премий по химии и биологии получены по результатам работ с применением СИ.  

В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН в 1973 г. при разгоне элементарных  частиц по искривленным траекториям  в однородном магнитном поле из установки ВЭПП-3 в экспериментальный зал был выведен первый пучок СИ. С этого момента Институт стал настоящей Меккой для  исследователей. Конференция, где озвучили результаты начавшихся исследований с применением СИ, впервые состоялась в 1975 году. С тех пор каждые два года ученые собираются вместе обсудить итоги и перспективы. Как отмечает заместитель директора ИЯФ академик Геннадий Кулипанов, каждая конференция  непохожа на предыдущую: «Особенностью этой конференции стало  большое количество работ выполненных на терагерцовом излучении. Работы с терагерцовым излучением реально начались только 6 лет назад. К тому же,  почти 40 лет назад мы вывели СИ из накопителя ВЭПП-3 и сегодня мы пригласили первых пользователей синхротронного излучения».

Синхротронное излучениеОдними из первых пользователей  была группа биологов, в числе которых профессор Марк Мокульский(Институт молекулярной генетики РАН г.Москва), Альвина Вазина завлабораторией Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (г. Пущино). Они стали участниками и нынешней конференции. Также нельзя не отметить  большое количество молодых ученых, собравшихся на этом форуме. И это понятно, ведь с каждым годом число пользователей СИ растет. Сейчас в мире их более 60 тысяч.

Для исследований на базе установок и лабораторий Института ядерной физики СО РАН создан Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения. За время существования Центра сотрудниками институтов Академгородка написаны  сотни научных трудов, многие из которых  носят не только теоретический, но и прикладной характер. Например, разрабатываемую еще с конца 70-х годов рентгеновскую литографию, позволяющую делать микросхемы с субмикронными размерами элементов, а затем развитую в так называемую LIGA- технологию теперь готовятся применять в медицине. Сегодня ученые используют ее для синтеза трехмерных Синхротронное излучениедифракционных преломляющих  интраокулярных линз. Подобные линзы используют при операции по замене хрусталика глаза, в которых, как правило,  нуждаются больные катарактой. Таких, по данным Всемирной организации здравоохранения, около 17 миллионов человек. Для многих из этих людей операция - единственный шанс спасти зрение. Как правило, после имплантации искусственного хрусталика у многих пациентов встречаются абберации т.е. искажения (ореолы, отблески, засветы), которые возникают из-за несоответствия оптических систем человеческого глаза и линзы. Несколько лет назад на Западе были разработаны линзы, обладающие асферической поверхностью и позволяющие устранить абберации. Но их производство весьма дорогостоящее, что естественно сказывается на стоимости операции. В среднем такое вмешательство  с использованием линз  с улучшенными оптическими характеристиками пациентам обходится в 50-60 тысяч рублей. Новосибирские ученым удалось разработать новую, во много раз менее  затратную,  технологию производства подобных линз.

Рассказывает старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Будкера Валерий Пиндюрин: «Современные линзы, которые  сейчас используются в офтальмологии, изготавливают микроточением на специальных станках. Совместно с сотрудниками Института автоматики и электрометрии СО РАН в нашем институте по LIGA-технологии была создана специальная  никелевая матрица, на которую можно поливать полимер  и после его затвердевания снимать уже готовую интраокулярную линзу. Технология обеспечивает сохранение качества оптических поверхностей при многократном отделении полимерных пластинок. Такие линзы являются двух-фокусными (хорошая видимость вблизи и вдали), существенно убирают оптические аберрации, и будут значительно дешевле стоить».  

63-полюсной вигглер с полем 4 ТлЕсли о массовом производстве трехмерных интраокулярных линз, созданных по LIGA- технологии говорить еще рано, то производство  вигглеров (от англ. wiggle — вихлять, изгибаться) – установок для генерации синхротронного излучения в электронном накопителе, поставлено, можно сказать, на поток. Институт ядерной физики в этой области вне конкуренции.

Виталий Шкаруба, кандидат технических наук; старший научный сотрудник: «Нашими сотрудниками сделано уже около двух десятков вигглеров для Англии, Японии, Германии и других стран. Поскольку многие накопители СИ, построенные 20-30 лет назад уже устарели технически, возникает необходимость их модернизации. Если поставить такое устройство – вигглер - на старый накопитель, то их свойства приблизятся к современным машинам. Увеличивается частота и мощность излучения. Один из вигглеров, например, мы собрали для англичан. Он установлен на накопитель в научном центре недалеко от Оксфорда. Сейчас там с помощью СИ изучают крылья боингов на стрессоустойчивость.  Поскольку для каждого эксперимента нужен свой спектр и мощность излучения, то вигглеры имеют разную конфигурацию магнитного поля.63-полюсной вигглер с полем 4 Тл Сейчас мы делаем такую установку с полем 4 Тл для Австралии». На создание одного такого вигглера требуется от года до полутора лет кропотливой работы.  По иронии судьбы, собрав два десятка современных вигглеров для своих иностранных коллег, ИЯФ у себя современного мощного вигглера  пока не имеет.

 К тому  же два источника СИ (ВЭПП-3, ВЭПП-4М), которые есть в Институте ядерной физики СО РАН и установка в Курчатовском институте в Москве по современным меркам уже устарели. Представленный проект нового источника СИ, вопреки надеждам ученых, не вошел в список приоритетных нацпроектов, но новосибирские физики надежды не теряют.  По словам старшего научного сотрудника  Института ядерной физики, кандидата физико-математических наук. Константина Золотарева, в скором времени они готовы предоставить новый проект: «Изначально проект оценивался  в 5 млрд. рублей, сейчас затраты снизили до 1,5 млрд. рублей. Мы предлагаем рассмотреть вариант строительства новой установки в уже существующем тоннеле и сократить, таким образом, расходы. Речь идет о комплексе коллайдеров ВЭПП-3, ВЭПП-4М.   По проекту планируется разобрать ВЭПП -4М и на его месте построить новую современную установку». 

Пока проект находится на стадии обсуждения. Если его удастся воплотить в жизнь, то сама уникальная структура  Новосибирского Академгородка, где на небольшой площади сконцентрировано множество научных институтов, позволит использовать новую установку с максимальной эффективностью. А это в свою очередь  ознаменует собой совершенно новый этап развития отечественной науки.

Татьяна Илюшина 

альвина вазина валерий пиндюрин виталий шкаруба геннадий кулипанов институт ядерной физики им. г.и. будкера константин золотарев марк мокульский новосибирский академгородок синхротронное излучение

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий