Создана компактная рентген-установка для диагностики сверхмалых объектов

29.03.2010

Малогабаритную рентгенографическую установку удалось создать благодаря сотрудничеству фиановцев с учеными из Томского института сильноточной электроники СО РАН

Благодаря сотрудничеству ученых двух исследовательских институтов - Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и Томского института Сильноточной Электроники СО РАН - была создана первая в мире компактная установка для рентгеновской радиографии сверхмалых объектов. То, что раньше занимало площади в квадратные метры, теперь свободно умещается на краешке письменного стола.

На фотографии изображен рентгеновский портрет мухи - видны внутреннее строение, волоски на тельце, глаза и даже нервы. В свое время этот рентген-снимок, сделанный физиками из ФИАНа в сотрудничестве с учеными из Корнельского университета, обошел целый ряд известных научных и научно-популярных журналов. Это был действительно прорыв - ученые научились получать рентгеновские снимки сверхмалых объектов, да еще и с микронным пространственным разрешением и ультакороткой (пикосекундной) экспозицией. В основе установок для получения столь качественных рентгеновских изображений лежала идея Х-пинча, изначально родившаяся в ФИАНе.

"Когда 80-х годах в ФИАНе начались исследования генерации высокотемпературной плазмы при взрыве одиночной проволочки, нам пришла идея попробовать вместо одной проволочки использовать систему проволочек, скрещенных в виде буквы Х. Такая система позволяла создать перетяжку в заданном месте, и плазма в этом месте за время порядка 100 наносекунд успевала нагреться до солнечных температур, сжаться до микронных размеров и начать излучать в рентгеновском диапазоне.

Назвали конструкцию в соответствии с внешним видом - X-пинчом", - рассказывает один из авторов эффекта X-пинча, главный научный сотрудник ФИАН, доктор физ.-мат.наук Сергей Пикуз. Точечный источник излучения, который получался в перекрестии проволочек Х-пинча, позволял получать качественное (с высоким пространственным разрешением) увеличенное изображение миниатюрного предмета. А поскольку излучающая точка ²жила⌡ меньше 1 нс, то и временное разрешение было очень высоким.

Существующие сегодня установки для исследования Х-пинчей (БИН (Россия, ФИАН), XP и COBRA (США, Корнельский университет) имеют сложную систему формирования импульса тока, что выливается в их внушительные габариты. Также они требуют трудоемкого обслуживания, сверхвысокой квалификации работающих на них сотрудников, и, естественно, не транспортабельны.

Малогабаритную рентгенографическую установку удалось создать благодаря сотрудничеству фиановцев с учеными из Томского института сильноточной электроники СО РАН. Группой томских разработчиков (С.А. Чайковский, В.Ф. Федущак, А.В. Федюнин и др.) был разработан и изготовлен компактный генератор тока на основе сверхмалоиндуктивных конденсаторов и быстрых газовых коммутаторов. Нагрузка генератора в виде Х-пинча была разработана и оптимизирована для работы в качестве точечного источника мягкого рентгеновского излучения уже в ФИАНе. Кроме того, в экспериментальных работах активное участие принимали студенты кафедры Электрофизики Московского физико-технического института (одной из трех кафедр научно-образовательного центра МФТИ-ФИАН), которой руководит директор ФИАН Г.А. Месяц.

Реализовав все свои задумки по усовершенствованию прототипа, ученые выйдут на финишную прямую - получат промышленный образец компактной установки для рентгеновской радиографии, готовый к коммерциализации. (Подробнее...)

По материалам АНИ " ФИАН-информ "

©РАН 2020