«Датчики системы диагностики зафиксировали соответствие электронного пучка проектным параметрам. Пучок с энергией 3 ГэВ устойчиво циркулирует в бустерном кольце, в ближайшее время он будет перепущен в транспортный канал «бустерный синхротрон-накопитель», а к концу 2025 года ожидается его перепуск в накопительное кольцо», — рассказал директор ЦКП СКИФ академик Евгений Борисович Левичев.

Инжекционный комплекс (линейный ускоритель и бустерный синхротрон) ЦКП СКИФ формирует пучок с необходимыми параметрами. В линейном ускорителе электроны рождаются, группируются в пучок, получают первоначальное ускорение и энергию 200 миллионов электронвольт (МэВ). Затем этот пучок поступает в кольцевой бустерный синхротрон, где разгоняется до рабочей энергии — 3 миллиарда электронвольт (ГэВ), и отправляется в основной накопитель. В накопителе электронный пучок, проходя через магнитное поле поворотных магнитов или специализированных многополюсных устройств (вигглеров или ондуляторов), генерирует синхротронное излучение. Синхротронное излучение выводится из накопителя через фронтенды и по каналам транспортировки рентгеновского пучка доставляется на экспериментальные станции, где ученые будут использовать его для проведения исследований. Единственным исполнителем комплекса работ по изготовлению, сборке, поставке и пусконаладке технологически сложного оборудования ускорительного комплекса ЦКП СКИФ выступает Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН.

Для получения пучка электронов 3 ГэВ необходимо было создать специальные режимы ускорения, когда изменение тока во всех магнитных элементах бустерного кольца происходит по точно рассчитанному алгоритму. Стабильность тока в магнитных элементах, в свою очередь, определяется прецизионными источниками питания. Для бустерного синхротрона ЦКП СКИФ сотрудники ИЯФ СО РАН разработали и изготовили три импортозамещающих источника питания с диапазоном от 500 А до 10 кА и напряжением до сотен вольт.

Наряду с магнитной системой за ускорение пучков электронов до рабочей энергии отвечает высокочастотная система. Многократно пролетая через ВЧ-резонаторы, частицы за треть секунды ускоряются в 15 раз, до рабочей энергии 3 ГэВ.

Кроме того, одним из важных условий выхода на проектную энергию был запуск центральной системы охлаждения, так как при работе в условиях высокого напряжения и высоких тепловых нагрузок оборудование инжекционного комплекса необходимо постоянно охлаждать.

Параллельно с настройкой работы инжекционного комплекса активно ведутся работы и на других площадках ЦКП «СКИФ». В тоннеле накопительного в проектное положение выставлены все семь фронтендов (комплексов оборудования для перепуска пучков синхротронного излучения на экспериментальные станции), продолжается установка магнитно-вакуумных сборок на специальных подставках – гирдерах. В экспериментальном зале накопителя полным ходом идет монтаж специальных помещений (хатчей), где будет располагаться оборудование экспериментальных станций, или, иными словами, исследовательских лабораторий. На станциях ученые будут изучать разные объекты и процессы в интересах химии, биологии, экологии, геологии и многих других наук, а также промышленных применений. Оборудование всех семи экспериментальных станций первой очереди изготовлено на 100%, оно постепенно доставляется на площадку. 

По материалам пресс-службы ЦКП СКИФ, фото Анны Плис

Больше информации по Академгородку 2.0 и СКИФ — в нашем Телеграм!

Накопитель состоит из нескольких тысяч магнитных, вакуумных и высокочастотных элементов, установленных на специальные подставки — гирдеры. Для того чтобы пучок был стабилен, соответствовал заявленным параметрам и циркулировал по заданной орбите в течение нескольких часов, к выставке элементов оборудования предъявляются высокие требования. Поверхность гирдеров практически идеально плоская (неровности в пределах 50 микрометров, это толщина волоса ребенка), а точность положения элементов друг относительно друга — в пределах 30 микрометров.

Один гирдер с оборудованием весит порядка 10 тонн, поэтому от места сборки — корпуса стендов и испытаний (КСИ) — в здание накопителя сегменты кольца доставляет грузовой автомобиль, по тоннелю оборудование перевозит специальный «умный» тягач —беспилотная грузовая тележка.

«Мы вышли на финишную прямую запуска источника синхротронного излучения СКИФ: после сборки и отладки оборудования накопителя будет готов к работе весь ускорительный комплекс. Планируем, что в первой декаде декабря все сегменты кольца займут свои места в тоннеле, и специалисты начнут работу по перепуску пучка из бустерного синхротрона в накопитель», — рассказал директор ЦКП СКИФ академик Евгений Борисович Левичев.

Ускорительно-накопительный комплекс СКИФ состоит из трех технологических комплексов – линейный ускоритель, где электронный пучок рождается и получает первоначальное ускорение, бустерный синхротрон, где он достигает проектной энергии 3 ГэВ и накопительное кольцо, где, проходя через магнитное поле поворотных магнитов или специальных устройств генерации (вигглеров и ондуляторов), электронный пучок генерирует синхротронное излучение (СИ).

Здание накопителя – самое большое и сложное здание комплекса площадью более 44 тыс. квадратных метров – имеет форму кольца. Внутри расположен специально спроектированный тоннель, оснащенный термостабилизацией на уровне ±0.1°C, системой пожарной и радиационной безопасности, в котором устанавливается оборудование накопительного кольца. Также в здании находится сервисная зона, где стоят источники питания оборудования, офисные помещения и экспериментальный зал, в котором располагаются помещения экспериментальных станций.

По материалам пресс-сдужбы ЦКП СКИФ

Больше информации по Академгородку 2.0 и СКИФ — в нашем Телеграм!

Во всех ускорителях заряженные частицы должны двигаться в глубоком вакууме (примерно таком, какой есть на полпути от Земли к Луне). Если вакуумные условия будут хуже, то электроны, сталкиваясь на огромных скоростях с атомами остаточного газа, будут рассеиваться и гибнуть на стенках вакуумной камеры: уменьшится время жизни пучка и увеличится радиационный фон вокруг ускорителя.

«За время жизни пучка отвечают вакуумные камеры, которые проходят сквозь все магниты. Это самое незаметное, но очень важное оборудование, — прокомментировал заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Александр Краснов. — Именно по замкнутой орбите внутри последовательности соединенных друг с другом вакуумных камер и движется пучок электронов. От характеристик этих камер, а именно от герметичности, уровня разреженности, зависит бесперебойная циркуляция пучка электронов в синхротроне. Концентрация молекул в объеме камеры по всей орбите, а это 477 метров, должна быть на 12 порядков меньше, чем в воздухе в обычной комнате. Поэтому основная сложность изготовления подобного рода устройств заключается в том, чтобы сделать их вакуумноплотными. Кроме того, присутствие интенсивного синхротронного излучения вызывает испарение молекул газа, осевших на внутренней поверхности вакуумных камер. Эти потоки молекул являются основной нагрузкой для систем откачки, поэтому в качестве насосов необходимо применять высокоэффективные геттерные насосы и располагать их достаточно близко друг от друга по всей кольцевой траектории пучка. Более того, эти насосы должны быть компактными, потому что все магнитные элементы расположены настолько плотно, что практически полностью ограничивают доступ к вакуумным камерам».

Специально для синхротрона СКИФ совместно с ООО «Полема» были разработаны и созданы высокоэффективные комбинированные насосы, которые способны создавать вакуум до 10 ^-11 Торр. Геттерные материалы для них производил завод порошковой металлургии АО «Полема».

«Геттерные насосы обычно подразделяются на сосредоточенные — такие насосы устанавливаются в каком-то конкретном месте вакуумной камеры, и распределенные — представляют собой газопоглощающее вещество, нанесенное на стенки камеры, — прокомментировал старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат технических наук Алексей Семенов. —  На накопительном кольце ЦКП “СКИФ” в основном будут установлены сосредоточенные насосы на базе нераспыляемых геттеров. Они изготавливаются из химически активных металлов, таких как титан, цирконий, ванадий и их сплавы, и обычно формируются в виде прессованных или спеченных порошков. Основным мировым производителем подобных насосов является итальянская компания SAES Getters, их геттеры работают, например, на установках в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН, Швейцария). На этапе проектирования ЦКП “СКИФ” было понятно, что закупка зарубежных геттеров будет очень дорогой, поэтому мы начали развивать это направление у себя еще в 2020 г.».

Ключевой особенностью геттерных насосов является высокая скорость откачки на единицу объема. Помимо получения сверхвысокого вакуума в синхротронах, геттеры могут найти применение в плазменных установках, в которых необходимо откачивать интенсивные потоки водорода и дейтерия. Специалисты ИЯФ СО РАН проводят поисковые исследования в этом направлении.

«Специфика работы плазменных установок заключается в том, что для подпитки плазмы специалисты напускают туда большой поток газа, только 10% которого используется для образования ионов, а остальные 90% необходимо очень быстро откачивать, — добавил Алексей Семенов. — Для этого в большинстве случаев используются крионасосы. Но сейчас мы можем наблюдать некоторый тренд, который также начали итальянцы SAES Getters — они проектируют геттерные насосы и проводят их испытания для установки термоядерного реактора «DEMO», который в будущем должен вырасти из проекта Международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. Мы изготовили и протестировали прототип вакуумного насоса на базе нераспыляемых геттеров. Устройства показали скорость откачки по водороду 1300 л/с и по дейтерию — 700 л/с. Разумеется, менять крионасосы на геттеры в существующих в ИЯФе плазменных установках не планируется, но, например, рассмотреть возможность их использования в проекте Газодинамической магнитной ловушки (ГДМЛ), который реализуется в нашем Институте, вполне реально».

ГДМЛ — это магистральный проект по физике плазмы ИЯФ СО РАН. Планируется, что ГДМЛ продемонстрирует возможность проектирования компактного, экономически и экологически привлекательного термоядерного реактора на основе магнитных ловушек открытого типа.

«В открытых ловушках, к которым относится установка ГДМЛ, поток водородной плазмы вытекает из центральной секции через магнитные пробки, расширяется вместе с силовыми линиями магнитного поля и попадает на плазмоприемники, при столкновении с которыми ионы плазмы нейтрализуются, — прокомментировал старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Сергей Полосаткин. — Повторная ионизация образующегося в результате газа (водорода) может приводить к накоплению холодной плазмы вблизи плазмоприемников, что ухудшает эффективность работы установки. Поэтому образующийся газ должен удаляться системой откачки. В отличие от действующих в настоящее время в ИЯФ исследовательских установок в ГДМЛ планируется работа в режиме очень длинных (до 100 секунд) импульсов, и система откачки должна обеспечить эффективный захват большого потока водорода в течение всего этого времени. Использование в системе откачки нераспыляемых геттеров представляется очень перспективной технологией, а полученные параметры разработанных геттерных насосов позволяют рассчитывать на возможность масштабирования этой технологии для использования в ГДМЛ. При этом, поскольку геттерные насосы, разработанные для проекта СКИФ, изначально предназначены для работы в существенно ином режиме — в сверхвысоком вакууме при малых потоках газа, необходимы дополнительные исследования стойкости геттеров при многократных циклах заполнения водородом и последующей регенерации».

По материалам пресс-службы ИЯФ СО РАН, фото Алексея Семенова

Больше информации по Академгородку 2.0 и СКИФ — в нашем Телеграм!

В ходе рабочей встречи Павел Логачёв проинформировал полпреда о степени готовности основного агрегата ЦКП «СКИФ» — ускорительно-накопительного комплекса, единственным исполнителем комплекса работ по изготовлению, сборке, поставке и пусконаладке которого является ИЯФ СО РАН. По озвученной информации, в настоящее время идёт его монтаж и пусконаладочные работы. Оборудование четырёх из девяти пользовательских станций готово, ещё пяти – на 95-99%. В настоящее время идёт подготовка к его установке. «Задачу, поставленную Президентом Российской Федерации, мы выполним в срок. Оборудование будет запущено в полном объёме», — добавил директор ИЯФ СО РАН.

Полномочный представитель отметил высокий уровень организации взаимодействия учёных и строителей, благодаря которому монтаж высокотехнологичного оборудования идёт параллельно с возведением здания. «Здесь мы опять первые в мире, в настолько сжатые сроки еще никому не удавалось воплотить в жизнь такой уникальный, технически сложный проект», – сказал он. Специалисты ИЯФ СО РАН запустили линейный ускоритель и вывели его на проектные параметры всего за два месяца, в то время как обычно такие работы занимают 8-10 месяцев. 

По словам директора ИЯФ СО РАН, достижению набранного темпа способствовала координация процесса аппаратом полпреда. Он поблагодарил Анатолия Серышева за содействие и личную вовлеченность в решение возникающих вопросов. Полномочный представитель регулярно посещает строительную площадку и проводит координационные совещания с участием представителей Министерства науки и высшего образования РФ, заказчика, генподрядчика, проектировщика, ключевых субподрядчиков, институтов-изготовителей научного оборудования. Особое внимание уделяется развитию наукограда Кольцово в контексте создания ЦКП «СКИФ».

Так, под руководством полпреда состоялось рабочее совещание, в ходе которого обсуждался ход выполнения строительных работ в зданиях, входящих в состав комплекса «СКИФ». На 30 гектарах возводятся 34 здания и сооружения, общей площадь более 86 тысяч квадратных метров. По данным генерального подрядчика проекта АО «Концерн «Титан-2» процент готовности строительно-монтажных работ объекта ЦКП «СКИФ» в среднем составляет около 85 %. В высокой степени готовности находится основные здания, где будут расположены инжектор и накопитель, а также здания научных станций, корпус стендов и испытаний, административный корпус и вспомогательные здания.

По мнению Анатолия Серышева, для ускорения строительных работ необходимо увеличить численность рабочих на площадке. Планируется, что к 1 сентября на площадке будут трудиться около 1 тысячи человек. Важным фактором полпред назвал закупку недостающего оборудования и материалов – большая часть требуемого уже законтрактована, ожидается поставка. На особом контроле остается подготовка исполнительной документации, необходимой для прохождения Главгосэкпертизы и ввода объекта в эксплуатацию. В настоящий момент в работу активно включились специалисты Ростехнадзора, идёт поэтапная приёмка зданий.

«Многое уже сделано, это заметно по тем результатам, которые мы видим сегодня. Ценно, что каждый, кто трудится над реализацией проекта ответственно подходит к выполнению своей части работы, между всеми участниками налажено конструктивное взаимодействие. Ещё раз подчеркну: запуска ЦКП «СКИФ» ждут учёные, он важен для всей страны. Прошу сохранить набранный темп и оправдать доверие главы государства», — подытожил Анатолий Серышев.

По материалам пресс-службы аппарата полпреда Президента РФ в СФО

Больше информации по Академгородку 2.0 и СКИФ — в нашем Телеграм!

 

В этой установке будут сталкиваться друг с другом пучки ионов. Чем более сфокусированный и плотный пучок, тем эффективнее будут столкновения. Сжать пучок позволяет система электронного охлаждения. Холодные электроны инжектируются к ионам, забирают у них часть тепловой энергии, в результате чего пучок сжимается. Соленоид – это центральная и, можно сказать, главная часть магнитной системы СЭО, на него и был получен патент. Это первое в мире устройство, которое позволит непрерывно охлаждать два ионных пучка независимо и одновременно, что значительно ускорит проведение экспериментов. Сложная конструкция, состоящая из более чем 40 000 деталей, позволит получить необходимые параметры пучков для проведения экспериментов.

 Главный научный сотрудник ИЯФ СО РАН академик РАН Василий Пархомчук:

«Система электронного охлаждения уменьшает температуру ионного пучка, в результате чего он сжимается. Неохлажденные пучки достаточно рассеянные – можно представить их в виде луча фонарика. Охлажденные при таком сравнении скорее напоминают лазер. Эксперименты более эффективны, если используются охлажденные пучки, поскольку они сжатые и плотные, а не широкие и рыхлые. Благодаря СЭО время экспериментов уменьшается, и статистика интересных и важных для эксперимента событий набирается в несколько раз быстрее, чем без использования этой системы. Важно отметить, что патент на соленоид, полученный нашими специалистами — это результат многолетней работы большого коллектива, ведь не имея той базы, которая была заложена много лет назад, сейчас это направление не развивалось бы в институте, и наш ИЯФ не стал бы одним из лидеров в области создания СЭО. Мы пришли к этому сквозь череду проб, многочисленных экспериментов, а иногда и неудач»

По материалам пресс-службы ИЯФ СО РАН

Больше информации по Академгородку 2.0 и СКИФ — в нашем Телеграм!

«Благодаря беспрецедентно малому эмиттансу пучка электронов, порядка 75 пм рад (пикометров радиан), синхротрон СКИФ относится к установкам последнего поколения, “4+”, — прокомментировал старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН и ЦКП «СКИФ» кандидат технических наук Виктор Дорохов. — Кроме эмиттанса у электронного сгустка есть и другие параметры, среди которых важное значение имеют поперечный и продольный размеры. И если поперечные размеры мы достаточно легко можем измерять, то с продольными размерами все сложнее, особенно в циклических ускорителях».

Каждый пучок электронов, инжектируемый в кольцо, состоит из сгустков. «В каком-то смысле пучок частиц, летающий по кольцу, похож на гирлянду, где каждая лампочка — сгусток, длиной всего несколько миллиметров», — сравнил Виктор Дорохов.

Для измерения длины пучка электронов  или продольного распределения заряда в пучке в большинстве циклических ускорителей используются бесконтактные оптические датчики. Эти диагностики относятся к неразрушающему типу. Их преимущество в том, что принцип работы этих устройств не подразумевает взаимодействия с пучком, а значит, процесс измерения происходит без потерь частиц из исследуемого объекта, и может проходить в непрерывном режиме в момент эксплуатации установки.

«Для измерения продольного распределения заряда в пучке, то есть длины пучка, в ускорителях широко используются стрик-камеры и диссекторы. По принципу действия и конструктивно эти устройства похожи, но все же не равнозначны, поэтому способны дополнять друг друга, — заметил Виктор Дорохов. —  Как правило, стрик-камера работает во время эксперимента, требующего однопролетного наблюдения. Она выключается по его окончании. А вот диссекторы работают в непрерывном режиме десятилетиями в процессе рутинной эксплуатации установок. Объединяя действие этих двух видов оборудования, мы получаем универсальный набор дополняющих друг друга средств диагностики».

Для синхротрона СКИФ и других проектов ИЯФ диссекторы нового поколения изготавливают специалисты ВНИИА им. Н.Л. Духова, они же изготовили и стрик-камеры. «Всего в ускорительном комплексе СКИФ будут работать три стрик-камеры — по одной в бустерном, накопительном кольце и в линейном ускорителе (линаке), и два диссектора — в бустерном и ускорительном кольце, — добавил Виктор Дорохов. — Три стрик-камеры готовы, одна уже работает в линаке. Диссекторы будут последовательно вводиться в строй одновременно с появлением пучка на установках комплекса ЦКП СКИФ. Данные диагностические устройства позволят нам наблюдать структуру пучка электронов и изучать продольное распределение заряда в пучке, циркулирующем по кольцу ускорителя, с предельным временным разрешением».

По материалам пресс-службы ИЯФ СО РАН

Фото предоставлены ВНИИА и Виктором Дороховым

Больше информации по Академгородку 2.0 и СКИФ — в нашем Телеграм!

В условиях быстроразвивающихся технологий и внедрения новых методов производства конструкционных материалов с улучшенными свойствами, появляется необходимость контролировать их динамические свойства при проектировании изделий и конструкций, использующихся в энергетической и авиакосмической отраслях.

«Нас интересуют высокие скорости деформации, которые происходят при взрывных нагружениях, процессе кумуляции и высокоскоростных соударениях. Например, скорость столкновения корпуса спутника с каким-то космическим объектом может достигать 16 км/с. Такой же скорости может достигать кумулятивная струя, воздействующая на преграду. В изучении высокоскоростных процессов недостаточно представлений о статической прочности материалов, полученных на разрывных машинах при медленном нагружении образца или проведения численного моделирования процесса», — рассказывает научный сотрудник ИГиЛ СО РАН Вячеслав Халеменчук.

На сегодняшний день для воссоздания экстремальных нагрузок используются взрывные устройства или баллистические пушки (пневматические, пороховые, двухступенчатые), которые метают ударник со скоростью до 4 км/сек. Но такие установки имеют большие размеры (от 4 до 20 метров), дороги в использовании и сложны в эксплуатации на источнике СИ. Созданная компактная взрывная пушка может стать более дешевой и удобной в использовании альтернативой для проведения динамических экспериментов.

Взрывная пушка представляет собой компактный ствол длиной 40 мм и внешним диаметром 40 мм и ударник калибром 20 мм. Ударник вылетает из ствола под действием взрывчатого вещества. Ударный волновой фронт за доли секунды (на дистанции всего в пять миллиметров) разгоняет ударник до максимальной скорости. Образец, установленный на пучке СИ, разрушается под действием ударной волны от столкновения с ударником, а система диагностики в режиме реального времени анализирует, как материал нагревается, сжимается, разрушается под нагрузкой.

Эксперименты со взрывной пушкой планируется проводить внутри взрывной камеры или пулеулавливателя на станции Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») 1-3 «Быстропротекающие процессы».  Благодаря универсальному корпусу есть возможность проводить исследования одновременно четырьмя различными способами: методом синхротронного излучения, интерферометрической системой, методом сверхскоростной фоторегистрации, контактными методиками.

Для позиционирования экспериментальной сборки относительно пучка синхротронного излучения внутри взрывной камеры сотрудники ИГиЛ СО РАН разработали и изготовили юстировочное устройство, которое выдерживает подрыв 50 г взрывчатого вещества на расстоянии 100 мм, что можно сравнить со взрывом гранаты. Образцы взрывной пушки и система юстировки прошли испытания на источниках синхротронного излучения комплекса ВЭПП-4 в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН.

По материалам пресс-службы ЦКП СКИФ

Больше информации по Академгородку 2.0 и СКИФ — в нашем Телеграм!

Климатические системы, разработанные компанией «Утилекс», представляют собой герметичные шкафы, в которых размещается электронное оборудование и система прецизионного кондиционирования (обеспечивает точность поддержания температуры до ±0,05 градусов Цельсия в течение 24 часов), контроля влажности и задымления. Для отвода тепла кондиционер соединяется с системой охлаждения ускорительного комплекса. Электротехнические шкафы выполнены в стандарте «Евромеханика» и имеют двери с обеих сторон для удобного доступа к монтажу и обслуживанию размещенного в них оборудования. Герметичность системы, во-первых, позволяет получить термостабильность внутри шкафа, во-вторых, при возможном возгорании, не позволяет дыму выйти наружу и предотвращает возникновение пожара. Шкафы оснащены программным обеспечением для управления кондиционерами и для удаленного мониторинга параметров оборудования. Все шкафы имеют сетевой интерфейс Ethernet, что позволяет легко подключать их к системе управления ускорительного комплекса. По данным производителя, по совокупности характеристик разработанные климатические комплексы не имеют мировых аналогов.

Для тестирования и отладки ПО климатических систем «Утилекс» был создан стенд, на котором в реальных условиях (внутрь шкафов были помещены тепловые нагреватели мощностью 7 кВт) были продемонстрированы заявленные характеристики.

«Высокая точность поддержания температуры требуется для обеспечения высокой точности и стабильности измерений положения орбиты пучка, циркулирующего в накопителе СКИФ. Без выполнения этого условия невозможно получить и долговременно поддерживать расчетные параметры пучка. Для силовой электроники (источников питания магнитов, контроллеров, управляющих различными устройствами) стабилизация температуры требуется на порядок меньше. Для размещения этой электроники компания «Утилекс» разработала и поставила нам системы шкафов, оснащенных теплообменником с водяным охлаждением. Система позволяет равномерно охлаждать все блоки электронного оборудования, установленные в шкафах, снимая до семи киловатт тепла, при этом стабилизируя температуру в пределах одного градуса», — пояснил ведущий научный сотрудник Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, доктор технических наук  Сергей Карнаев.

 «Наша компания занимается производством микро-ЦОДов, предназначенных для размещения ИТ-оборудования, а в проекте СКИФ в наших решениях размещается совершенно другое оборудование с принципиально отличающимися техническими характеристиками и требованиями. Поэтому значительная часть систем, в первую очередь, управления климатом и ее автоматики, была нами специально разработана для проекта СКИФ. В частности, для каждого варианта оборудования наши инженеры и программисты писали свой собственный софт для управления кондиционерами. Но самый большой вызов был в необходимости оперативного масштабирования производства практически в 10 раз. До этого мы производили по несколько десятков микро-ЦОД в год максимум, а в проекте СКИФ нам требовалось в течение 7 месяцев произвести 170 комплексов», — рассказал генеральный директор компании «Утилекс» Владимир Тикунов.

Партнером проекта выступила компания ООО «Научные приборы и системы».

По материалам пресс-службы ЦКП СКИФ

Устройства предназначены для улавливания одной из составляющих космического излучения — вакуумного ультрафиолета, что позволит телескопу получать ранее недоступные данные о Вселенной. Такая информация нужна для исследования атмосферы экзопланет, в том числе для поиска биологических маркеров (признака внеземной жизни), установления физических процессов звездообразования (молодые звезды излучают в основном в ультрафиолете), а также для понимания тепловой и химической эволюции Вселенной, поиска темного барионного вещества.

Фотокатод — материал, способный при попадании на него света (фотонов) испускать электроны, а значит, получаемый электрический ток можно измерить и таким образом оценить интенсивность излучения. Объединяя фотокатод, умножитель электронов (микроканальную пластину) и люминофорный экран в вакуумном корпусе, можно не просто измерять ток, а регистрировать изображения в соответствующем диапазоне длин волн. 

Разработка имеет большое значение не только для реализации национального отечественного космического проекта «Спектр-УФ», но и для мировой науки в целом. С момента запуска «Спектр-УФ» будет выступать преемником телескопа имени Хаббла, во-первых, закрывая его ультрафиолетовую рабочую нишу, а во-вторых, получая совершенно новую информацию благодаря современному оборудованию и расположению над поверхностью Земли: в 70 раз выше, чем «Хаббл», — на 35 000 км. Как минимум до 2041 года «Спектр-УФ» будет единственным в мире космическим телескопом, собирающим данные в ультрафиолетовом диапазоне.

Головной организацией проекта «Спектр-УФ» является Научно-производственное объединение им. С. А. Лавочкина, за оптические элементы и зеркала телескопа отвечает АО «Лыткаринский завод оптического стекла», за разработку электронных блоков — Институт космических исследований РАН, Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики берет на себя ответственность за комплектацию блока спектрографов и элементов блока камер поля. Головной научной организацией по проекту «Спектр-УФ» выступает Институт астрономии РАН (ИНАСАН). ИФП СО РАН изготавливает электронно-оптические преобразователи для блока камер поля — «глаз» телескопа.  Калибровка фотокатодов — ключевой части электронно-оптических преобразователей — была проведена недавно в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН.  

«Исследование и создание фотокатодов — традиционное направление для нашей лаборатории, но с соединением цезий — йод мы раньше не имели дела. Поэтому, когда возник интерес со стороны коллег из ИНАСАН, мы осваивали технологию на ходу: разработали процесс изготовления фотокатодов, дополнительное оборудование и выяснили, какая конструкция позволит добиться максимальной квантовой эффективности, такой, чтобы на фоточувствительной поверхности фотокатода выделялось как можно больше электронов в ответ на поглощенные фотоны. Результаты недавней калибровки, проведенной в ИЯФ СО РАН, показали, что квантовая эффективность первых тестовых устройств составляет 40 % (упрощенно говоря, 100 фотонов “производят” 40 электронов), что существенно превышает пороговые значения, обязательные для “Спектр-УФ”», — поясняет заведующий лабораторией ИФП СО РАН профессор РАН, доктор физико-математических наук Олег Евгеньевич Терещенко.

«Необходимое и достаточное значение квантовой эффективности для нас — 20 %. Звезды — слабый источник излучения, и мы боремся за каждый процент, поэтому эффективность в 40% — это идеально. Таких параметров достигали ранее только в Японии, в компании Hamamatsu Photonics», — подчеркивает директор ИНАСАН профессор РАН, доктор физико-математических наук Михаил Евгеньевич Сачков.

В кооперацию по проекту «Спектр-УФ» входит множество ведущих научных и производственных организаций России. Ранее одним из партнеров была испанская компания, которая разрабатывала фотокатоды для «глаз» телескопа, но сотрудничество прекратилось и потребовалось отечественное решение, которое предложили специалисты ИФП СО РАН.

«На одной из конференций мы увидели подробную презентацию о работах в лаборатории Олега Евгеньевича Терещенко и были приятно удивлены, что в Институте физики полупроводников есть, по сути, полный цикл производства электронно-оптических преобразователей. Это именно то, что нам надо, поскольку готового продукта с требуемыми характеристиками не существует, его нужно разрабатывать, адаптировать для проекта. Кроме того, важно, что происходит взаимодействие двух академических институтов, развитие идет в обе стороны», — добавляет Михаил Сачков.

Вакуумный ультрафиолет (ВУФ) полностью поглощается земной атмосферой, поэтому для работы в этой области приходится создавать специализированные высоковакуумные установки. Единственный в России синхротронный источник, на котором можно проводить работы в ВУФ-диапазоне, находится в ИЯФ СО РАН — это станция синхротронного излучения «Космос», которая использует излучение из накопителя ВЭПП-4. Большую часть времени, около 75 %, ВЭПП-4 работает как коллайдер, а оставшиеся 25 % — как источник синхротронного излучения. На станции «Космос» можно добиться требуемой мощности излучения и провести калибровку устройств, работа которых связана с излучением в ВУФ и мягком рентгеновском диапазонах.

«В процессе калибровки мы соотносим показания прибора с показаниями эталонного детектора. Излучение в вакуумном ультрафиолете очень капризное: оно полностью поглощается в атмосфере, оптика и детекторы в этом диапазоне сильно меняют свои свойства при наличии даже незначительных загрязнений на поверхности. Поэтому приходится соблюдать особые меры предосторожности и все измерения проводить в высоком вакууме. В данном случае мы измеряли эффективность фотокатодов при их облучении фотонами с определенной длиной волны. Эти фотоны мы выделяем из белого пучка синхротронного излучения с помощью монохроматора, в состав которого входят зеркала, дифракционная решетка и фильтры из фторида магния. Создателей “Спектр-УФ” особенно интересует узкий диапазон вокруг спектральной линии Лайман-альфа (~121,6 нанометра), так как она служит важным диагностическим инструментом для исследования атмосферы планет, активности звезд. Для других длин волн мы тоже оцениваем эффективность фотокатодов. Методика выполнения измерений отлажена, это довольно стандартная процедура. Так сложилось, что большую часть времени наша станция работает в мягком рентгеновском диапазоне, однако перенастроить установку для вакуумного ультрафиолета не слишком сложно», — отмечает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Антон Дмитриевич Николенко.

Сегодня российский проект «Спектр-УФ» позиционируется как национальный и находится в степени готовности более 50 %. «После запуска мы планируем работать по базовой программе, закрывающей основные исследовательские направления. Первое и самое важное из них — получение информации об атмосфере экзопланет. Кроме того, “Спектр-УФ” будет действовать в режиме обсерватории, когда астрономы (в том числе иностранные) подают заявки, и мы их реализуем. Проект востребован: если судить по запросам в наблюдениях к телескопу имени Хаббла, их больше, чем десять к одному, то есть из десяти заявок реализуется только одна. “Спектр-УФ” полностью импортонезависим, у нас есть всё необходимое», — резюмирует Михаил Сачков.

По материалам пресс-службы ИФП СО РАН

Фото Надежды Дмитриевой

Больше информации по Академгородку 2.0 и СКИФ — в нашем Телеграм!

 

«Мы успешно прошли очередной этап запуска ускорительно-накопительного комплекса. Бустерный синхротрон — большая установка (периметр почти 159 метров), сотни систем которой должны работать согласованно. Тот факт, что пучок пролетел несколько оборотов, как раз это и означает: все соединения, настройки, калибровки сделаны правильно, мы готовы приступить к получению проектной энергии 3 ГэВ», — сказал директор ЦКП СКИФ член-корреспондент РАН Евгений Борисович Левичев.

Инжекционный комплекс, состоящий из линейного ускорителя и бустерного синхротрона, является основой СКИФ, поскольку формирует пучок с необходимыми параметрами. В линейном ускорителе электроны рождаются, группируются в пучок, получают первоначальное ускорение и энергию 200 миллионов электронвольт (МэВ). Затем этот пучок поступает в кольцевой бустерный синхротрон, где разгоняется до рабочей энергии — 3 миллиарда электронвольт (ГэВ), и отправляется в основной накопитель. В накопителе электронный пучок, проходя через магнитное поле поворотных магнитов (магнитных диполей) или специализированных многополюсных устройств (вигглеров или ондуляторов), генерирует синхротронное излучение. Синхротронное излучение выводится из накопителя через фронтенды и по каналам транспортировки рентгеновского пучка доставляется на экспериментальные станции, где ученые будут использовать его для проведения исследований.

Обороты пучка в бустерном синхротроне зарегистрированы в том числе с помощью синхротронного излучения, которое испускают электроны, поворачивая в магнитах бустера. И, хотя это излучение не используется для экспериментов (его интенсивность слишком мала), с его помощью можно измерить параметры пучка электронов. «Таким образом, можно сказать, что синхротронное излучение впервые наблюдается в ЦКП СКИФ», — добавил Евгений Левичев.

Следующий этап работы — ускорение пучка электронов до энергии 3 ГэВ. Достигнуть рабочей энергии специалисты рассчитывают в течение июня.

Параллельно с запуском бустерного синхротрона активно ведутся работы и на других площадках ЦКП СКИФ. В корпусе стендов и испытаний идет сборка оборудования накопительного кольца и прецизионная юстировка выставки элементов на высокоточных подставках-гирдерах.

В здании накопителя завершился настил крыши. В тоннеле накопительного кольца залит пол, смонтирована специализированная геодезическая сеть, которая позволит организовать пространственную связь всех частей ускорительно-накопительного комплекса, идут работы по созданию инженерных коммуникаций.

По материалам пресс-службы ЦКП СКИФ

Фото Анны Плис

Больше информации по Академгородку 2.0 и СКИФ — в нашем Телеграм!