Ученые Томского политехнического университета разработали рентгеновский микроскоп X-ray eye для экспериментальной станции «Микрофокус» Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ). Уникальность микроскопа заключается в том, что его можно использовать и как инструмент настройки пучка синхротронного излучения, важнейшей части станции, а также как отдельное научное оборудование для исследований по нанорадиографии и нанотомографии. Дополняя оптический тракт «Микрофокуса», микроскоп позволит опуститься до фундаментального предела станции в 50 нанометров.
Испытания элементов микроскопа X-ray eye в Центре перспективных исследований ТПУ. Источник фото: Томский политехнический университет
Рентгеновский микроскоп оснащен опцией изменения поля зрения и возможностью быстрой смены монокристаллических сцинтилляционных экранов. Это позволит проводить работу в режиме высокого пространственного разрешения или с высокой чувствительностью.
«Измерение параметров пучка синхротронного излучения, особенно сформированного пучка, является одной из важнейших задач на синхротронных станциях. Эта информация позволяет оценить эффективность работы оптических элементов и оптического тракта в целом. А в период настройки визуальное наблюдение изменения параметров пучка является незаменимым инструментом операторов и исследователей. Прямые измерения пучков размером менее пяти микрометров затруднительны. На станции «Микрофокус» размеры сформированных пучков могут быть до 50 нанометров. Для измерения таких пучков в мире используют различные косвенные методы, в том числе и с использованием рентгеновских микроскопов», — отмечает проректор по науке и стратегическим проектам ТПУ Алексей Гоголев.
Основная функция X-ray eye заключается в регистрации самого пучка синхротронного излучения: по изображению, которое оставляет пучок на экране, ученые смогут определять его параметры (размер, расходимость, смещение относительно заданной оси и так далее) и благодаря им настраивать все системы управления пучком таким образом, чтобы получить его в точке размещения исследуемого образца.
Разработанный политехниками микроскоп также можно будет использовать как полноценный научный прибор для исследования образцов методами нанорадиографии и нанотомографии с базовым пространственным разрешением до 270 нанометров. Микроскоп, дополняя оптический тракт экспериментальной станции дифракционными оптическими элементами, позволит ученым опуститься до фундаментального предела станции «Микрофокуса» в 50 нанометров (толщина человеческого волоса около 100 микрометров – прим.). Это позволит проводить большой спектр экспериментов – от исследования динамики флюидов в поровом пространстве горных пород до флюидов в чипах.
Управлять микроскопом будет программное обеспечение, которое полностью разработано учеными ТПУ. Оно позволит проводить исследования в широком диапазоне разрешений – от нано до мезо, отображать большие объемы данных и проводить статистический анализ состава образцов. Скорость сканирования образцов благодаря ПО более чем в 300 раз выше, чем при работе с аналогичными программами.
«Уже сейчас мы обсуждаем возможность использования аналогичных рентгеновских микроскопов на экспериментальных станциях второй очереди СКИФа», — добавляет Алексей Гоголев.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Томского политехнического университета
Источник фото: Томский политехнический университет
