Линейный ускоритель (Линак-20) — одна из основных частей ускорительного комплекса СКИФ. В нем создается пучок электронов, который поступает сначала в накопительное кольцо — бустер, а потом в синхротрон. В нем же формируются и параметры отправляемого в бустер пучка частиц. Электроны здесь быстро набирают скорость, близкую к скорости света, а их траектория корректируется магнитной системой.

Ученые ИЯФ СО РАН собрали первую очередь линейного ускорителя и отрабатывают на ней основные режимы. Стояла задача продемонстрировать, что установка способна генерировать пучок частиц с необходимыми параметрами. Это удалось сделать, получив первый пучок электронов. «На данный момент мы смогли показать, что СВЧ-пушка и катодно-сеточный узел работают, эмиссия электронов есть, и мы можем ей управлять. Также важным моментом является измеренная энергия пучка. Она полностью соответствует расчету и составляет 0,8 МэВ», — сказал заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Алексей Евгеньевич Левичев. В результате испытаний ученые продемонстрировали, что могут полностью контролировать пучок.  «Через месяц мы хотим ускорить этот пучок до энергии примерно 50 МэВ. Но это событие  — самое важное. Мы показываем, что довольно сложное оборудование работает, и его параметры уже изучены»,— сказал директор ЦКП СКИФ член-корреспондент РАН Евгений Борисович Левичев.

Первая очередь линейного ускорителя

Директор ИЯФ СО РАН академик Павел Владимирович Логачёв подчеркнул, что пройденный этап формирования пучка самый важный и самый трудный, он определяет качество пучка, и оборудование здесь наиболее сложное. «Все последующие системы комплекса будут проще», — отметил Павел Логачёв. Также он рассказал, что ИЯФ СО РАН удалось быстро сделать и включить в работу оборудование, чтобы создать на его основе программное обеспечение для всего ускорительного комплекса СКИФ. 

«Ускоритель будет развиваться дальше, появятся дополнительные части, и он сможет создавать электрон с энергией 200 МэВ, а затем в бустерном синхротроне пучок уже должен будет разогнаться до 3 ГэВ — то есть той самой рабочей энергии, которая является характеристикой СКИФ»,— сказал директор ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» академик Валерий Иванович Бухтияров. По словам ученого, изготовление оборудования для СКИФ сейчас немного опережает строительство зданий на самой площадке синхротрона. Отчасти это происходит потому, что работу над ускорителем удалось начать раньше, чем было получено положительное заключение госэкспертизы на строительный проект.

«В настоящий момент мы ведем разговор о некотором переносе сроков запуска источника СКИФ. В указе президента РФ он должен быть проведен до декабря 2023 года. Очевидно, что возникшая после 24 февраля ситуация привела к сдвигу этих сроков, но не к остановке проекта. В настоящий момент уже более 90 % оборудования изготавливается в России. Сейчас планируется отодвинуть запуск примерно на год. И если мы параллельно в эти же сроки успеем изготовить шесть станций первой очереди, то тогда к 2025 году мы уже выйдем с опытом эксплуатации всего источника — не только ускорителя, но и научной инфраструктуры», — отметил Валерий Бухтияров.

По материалам издания «Наука в Сибири», фото Дианы Хомяковой

Инжектор синхротрона представляет собой электронную высокочастотную систему, которая группирует пучок частиц и поддерживает энергию установки. В последнем элементе инжекционной системы частицы будут ускоряться до энергии 200 мегаэлектронвольт (МэВ).

«Ускоряющая структура в инжекторе позволяет выйти на необходимую энергию, только после этого пучок частиц попадает в накопительное, а потом в синхротронное кольцо установки, в котором генерируется излучение. Чтобы достичь требуемого параметра по энергии, мы предположили, что нам необходимо пять ускоряющих структур, каждая из которых даст около 40 МэВ», — пояснил один из разработчиков инжектора, сотрудник Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН кандидат физико-математических наук Алексей Евгеньевич Левичев.

Чтобы точно определить энергию ускоряющих структур и их параметры, ученые разработали лабораторную установку, на которой провели все необходимые измерения. Основой для нее стал ускорительный комплекс другой установки ИЯФ СО РАН — ВЭПП-2. Физики выяснили, что если установить такой комплекс на СКИФ, то часть энергии будет теряться из-за размеров ячеек, из которых сделан ускоряющий элемент. Чтобы решить эту проблему, ученые скорректировали радиус каждой ячейки, благодаря чему синхротрон сможет достичь нужного уровня энергии.

Решается и вопрос создания приёмной части СКИФ, для которой изначально предполагалось использовать кремниевый детектор, которым оснащены все синхротронные центры мира. Однако сибирский источник синхротронного излучения следующего поколения будет иметь чрезвычайно высокую интенсивность и энергию (20-120 КэВ) излучения фотонов, в области которых кремний излишне прозрачен и имеет радиационную стойкость в 1000 раз ниже требуемой по проекту. Поэтому требуется создать, помимо базового комплекта детекторов, еще и детекторные устройства нового типа.

В Томском государственном университете разработана не имеющая аналогов полупроводниковая HR-GaAs:Cr структура детекторного качества, которая способна регистрировать с высокой эффективностью синхротронное излучение до энергии 90 кэВ и радиационной стойкостью до 1,5 MGy, и может стать детекторным устройством нового типа в приемной части установки проекта СКИФ. В настоящее время уже налажена технология мелкосерийного выпуска детекторов большой площади с числом элементов до 4 мегапикселей на пластинах диаметром 4 дюйма. В настоящее время ТГУ и ИЯФ СО РАН ведут за счёт собственных средств разработку системы приёма синхротронного излучения с радиационно-стойким (ожидается до 10 MGy) детектором для синхротронных источников поколения 4+, которые по соотношению цена/качество могут превзойти большинство аналогов, предлагаемых на мировом рынке.

По материалам пресс-служб НГТУ НЭТИ и проектного офиса ЦКП СКИФ