Новосибирские ученые создали рентгеновские микроскопы в 4 раза дешевле французских для установки СКИФ

Научный прорыв в рентгеновской микроскопии для будущих технологий

Научные специалисты Конструкторско-технологического института научного приборостроения (КТИ НП) Сибирского отделения Российской академии наук создали и произвели рентгеновские микроскопы. Эти приборы предназначены для крупного исследовательского комплекса "Сибирский кольцевой источник фотонов" (СКИФ), который возводится в наукограде Кольцово Новосибирской области. Указанные микроскопы разработаны для замены французского оборудования, которое изначально планировалось закупить, по данным РИА Новости.

Ранее подобное оборудование в России не выпускалось, его предполагалось приобрести во Франции, что стало невозможным после введения санкций. Микроскопы КТИ НП СО РАН не уступают зарубежным аналогам по техническим параметрам и стоят в четыре раза дешевле,

Рентгеновские микроскопы играют ключевую роль в изучении внутренней трехмерной структуры различных материалов, а также в наблюдении динамических процессов и химических реакций в реальном времени. Эти устройства используют рентгеновские лучи для анализа строения объектов. Их основное преимущество перед электронными микроскопами заключается в высокой проникающей способности.

Исследования, проводимые с использованием рентгеновского излучения, часто являются единственным методом изучения внутреннего строения уникальных объектов без их повреждения. В разработанных микроскопах реализована функция получения изображений как крупных объектов (размером 100-200 миллиметров), когда нет необходимости в высоком пространственном разрешении, так и микрообъектов (размером 100-200 микрометров),

Испытания с применением рентгеновских микроскопов будут проводиться на пятой станции первой очереди СКИФ, которая называется "Диагностика в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне". Это позволит решать задачи в таких областях, как материаловедение, геология, археология, химия, биология и медицина.

Конструкция рентгеновского микроскопа схожа с оптическим, но имеет одно существенное различие: пучок синхротронного излучения, пройдя сквозь исследуемый образец, попадает на специальный кристалл. Этот кристалл преобразует рентгеновское излучение в видимый свет, который затем фиксируется видеокамерами. Полученное с камеры изображение передается на компьютер для последующего анализа и обработки исследователем.

Первый из созданных микроскопов, оснащенный высокочувствительной камерой, предназначен для статических исследований. Его принцип работы основан на рентгеновской томографии: объект вращается, и снимки делаются под разными углами, что позволяет полностью восстановить его трехмерную структуру. Этот метод применяется для:

• изучения микропористой структуры кернов нефтеносных пород, что помогает улучшить технологии добычи углеводородов;
• исследования строения природных алмазов;
• анализа структуры конструкционных материалов, используемых в авиационной и машиностроительной отраслях;
• изучения уникальных произведений искусства, археологических и палеонтологических находок без их разрушения.

Второй микроскоп оборудован высокоскоростной камерой, способной снимать несколько тысяч кадров в секунду. Это дает возможность наблюдать динамические процессы в режиме реального времени. Образец будет подвергаться внешним воздействиям, таким как растяжение или сжатие, а камера будет фиксировать изменения в его структуре. Изучение поведения конструкционных материалов, включая металлические сплавы и композиты, в условиях внешних нагрузок имеет большое значение для решения задач в машиностроении, космонавтике и авиации. Кроме того, это оборудование позволит отслеживать процесс создания металлических конструкций прямо во время 3D-печати, а также наблюдать за лазерной сваркой металлов и сплавов для формирования надежных сварных соединений, способных, например, заменить клепку в авиации.

Как сообщалось ранее, специалисты Института геологии и минералогии Сибирского отделения РАН совместно с одной из компаний-партнеров создали российские алмазные наковальни, необходимые для изучения поведения веществ в условиях крайне высоких давлений. Эти инструменты заместили импортное оборудование, которое российские научные учреждения приобретали исключительно у иностранных поставщиков до введения санкций. Директор института Николай Крук представил это достижение на XII Международном форуме технологического развития «Технопром», проходившем в Новосибирске с 27 по 30 августа. Опытные образцы разработанных наковален уже были переданы для станции источника синхронного излучения Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ), а также в Объединенный институт ядерных исследований РАН в Дубне.