Проект nanoray признан лучшим в своей категории

      Комментарии к записи Проект nanoray признан лучшим в своей категории отключены

Проект nanoray признан лучшим в своей категории

Интернациональный проект NanoRay был признан Еврокомиссией FP7 одним из лучших по данной тематике. Цель проекта – создание компактного рентгеновского источника, талантливого генерировать интенсивные пучки излучения, с применением разработки углеродных нанотрубок и каналирования излучений в ориентированных структурах. Об планах и особенностях проекта по его предстоящему воплощению говорит ведущий научный сотрудник ФИАН, врач физико-математических наук, доктор наук Султан Дабагов.

Хорошо как мы знаем, что для управления пучками разнообразные излучений употребляются очень непростые разработки, в базе которых лежат фундаментальные физические явления. Изучения этих явлений в большинстве случаев проводились в течение многих лет, и сами явления сначала не имели ничего общего с настоящими приложениями. Так оказалось и с весьма прекрасным эффектом, замечаемым при прохождении пучков заряженных и нейтральных частиц через ориентированные структуры, известным как каналирование излучений.

Термин «каналирование», обозначающий прохождение частиц через особенным образом ориентированные кристаллы либо кристаллические структуры, был введен датским физиком Линдхардом еще 1965 году. Действительно, само явление было известно и до этого – в экспериментальной физике каналирование проявлялось как очень глубокое проникновения ионов при легировании кристаллов.

Разъясняется это тем, что в определенных направлениях кристалла существуют оси либо плоскости, организованные атомами кристалла, каковые формируют так именуемые каналы, осевые либо плоскостные (планарные).

Двигаясь на протяжении таких каналов как заряженные, так и нейтральные (к примеру, нейтроны, рентгеновские и гамма кванты) частицы испытывают скоррелированное малоугловое рассеяние. Выделенные каналы разной геометрической конфигурации возможно создавать искусственно и руководить пучками частиц, к примеру, преобразовывать расходящийся пучок в квазипараллельный, сфокусированный либо расходящийся на строго определенные углы.

Примером таких неестественных структур являются поликапиллярные структуры, известные как элементы поликапиллярной оптики, в первый раз предложенные и реализованные в лаборатории доктора наук Мурадина Кумахова в конце 80-х прошлого столетия.

Поликапиллярная оптика представляет собой огромное количество плотноупакованных стеклянных полых трубок определенной геометрии и обширно употребляется на данный момент для управления пучками и рентгеновскими пучками тепловых нейтронов.

В ФИАНе изучения в данной области начались в начале 90-х годов. Группа исследователей из лаборатории электронов высоких энергий трудилась над экспериментальной реализацией фокусировки синхротронного излучения при помощи поликапиллярных линз. Задача заключалась в том, дабы сконцентрировать пучок рентгеновского излучения в малое пятно и расширить тем самым плотность излучения.

«При прохождении через вещество рентген фактически не отклоняется кроме того при больших глубинах проникновения, как раз исходя из этого его и применяют, к примеру, для передачи изображения. Само собой разумеется, отмечается определенное рассеяние излучения, которое снижает разрешающую свойство при передаче рентгеновского изображения. Но, оптимизируя особым образом или управляющую оптику, или сам источник излучения возможно существенно улучшить параметры передаваемого изображения.

Главными применяемыми способами являются формирование точечного источника излучения и/либо квазипараллельного пучка излучения. Да и то, и второе сделать весьма непросто», – говорит Султан Дабагов.

Мысль, реализованная в проекте NanoRay, основана на первом способе – получении точечного источника излучения.

Для этого употребляется катод, на поверхности которого выращивается слой из углеродных нанотрубок, сориентированных на протяжении роста в нужном направлении. Углеродные нанотрубки, воображающие собой естественным образом реализованные каналы, стены которых организованы ядерными углеродными композитами, смогут быть использованы для управления пучками как заряженных, так и нейтральных пучков.

В частности, электроны либо рентгеновские кванты смогут каналировать через полости в нанотрубках под действием усредненных потенциалов выделенных каналов. Потом вероятно использование поликапиллярной оптики для создания рентгеновского пучка с заданными параметрами.

Весьма интересно наряду с этим подметить, что распространение рентгеновского излучения в каналах поликапиллярной оптики и в нанотрубках описывается в рамках единого приближения: поверхностное каналирование на протяжении стенок капилляров и объемное каналирование в каналах, организованных углеродными нанотрубками. Последнее разрешает растолковать столь действенную трансмиссию излучения на большие глубины, что в конечном счете есть важным причиной для получения мощного источника рентгеновского излучения.

Второй плюс от применения углеродных нанотрубок в «NanoRay» – это радиационная его стабильность и устойчивость источника по параметрам излучения в течение продолжительного времени. Как мы знаем, углеродсодержащие материалы очень выносливы к продолжительному облучению интенсивными пучками, исходя из этого неприятности с пространственной стабильностью источника излучения отпадают, а из-за отсутствия необходимости в дополнительной совокупности охлаждения упрощается и сама установка.

«На подложке, откуда выходит рентген, – комментирует доктор наук Дабагов, – выращены углеродные нанотрубки определенной геометрии, которая разрешает мгновенно расширить эффективность выхода рентгена. И чтобы пропускать больший поток излучения, уже не требуется заботиться об повышении площади облучения – коллимируется как пучок электронов, порождающий рентгеновское излучение, так и сам рентгеновский пучок.

Как следствие – компактность источника и высокая интенсивность излучения. И еще один серьёзный фактор – это экономия из-за отсутствия совокупности охлаждения, не требуется придумывать какие-то схемы, требующие повышения размеров источника, как это делается с распространенными сейчас источниками рентгена, – тут ничего этого не требуется».

Рис. 1.

Важным преимуществом созданного прототипа кроме этого есть неповторимая схема фокусировки электронного пучка, спроектированная в коллаборации с учеными из Физтех университета им. А.Ф. Иоффе.

Это микроисточник рентгеновского излучения, что, во-первых, владеет улучшенными разрешающими свойствами по передаче изображения (макроизображение с микроразрешением), а во-вторых, значительно снижает дозы облучения исследуемых образцов.

Проект NanoRay – интернациональный, в работе учавствовали ученые из разных научных центров, компаний и университетов Италии, России. Бельгии и Германии. Координация работ выполнялась итальянскими участниками, а яркая реализация – в лаборатории X Lab Frascati Национальной Лаборатории Фраскати Национального университета ядерной физики (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, INFN Италия), которую управляет Султан Дабагов.

АЛГОРИТМ УСПЕХА: Как Стать Лучшим!


Подобранные по важим запросам, статьи по теме: