Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка рентгеновской оптики нового поколения на базе синтетических алмазов для лазеров на свободных электронах

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
рентгеновская оптика, синхротрон, монокристаллы алмаза

Цель проекта:
Цели проекта 14.586.21.0001 (уникальный идентификатор прикладных научных исследований RFMEFI58614X0001): - Стимулирование развития международных интеграционных процессов в науке и содействие формированию устойчивых кооперационных связей российских и иностранных научно-исследовательских организаций и университетов, направленных на создание технологий, соответствующих мировому уровню, либо превосходящих его, получение международных патентов и привлечение молодых ученых и специалистов к исследованиям в рамках международной кооперации с научно-исследовательскими организациями ФРГ. - Создание принципиально новых элементов рентгеновской оптики на базе синтетических алмазов высокого структурного совершенства для работы в мощных пучках «жесткого» рентгеновского излучения (0,05 ÷ 0,2 нм) синхротронных источников и рентгеновских лазеров.

Основные планируемые результаты проекта:
Проект направлен на создание уникального сверхяркого лазера на свободных электронах European XFEL. Максимальная яркость в пучке должна составить 10^37 фотон/с/мрад2/мм2 (0.1% спектральной ширины). Мощность импульса - более ТВт. Основной результат проекта - разработка новых элементов рентгеновской оптики и материалов для их изготовления и использование их для запуска режима генерации в European XFEL:
- бездефектные синтетические монокристаллы алмаза без внутренних напряжений;
- синтетические CVD алмазы;
- Лауэ и Брэгг монохроматоры;
- крепежные модули из CVD алмазов;
- брэгговские рентгеновские зеркала;
- рентгеновские окна;
- делители пучка;
- гибридные монохроматоры с рекордным спектральным разрешением.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В последние годы ведется активная работа по строительству Европейского РЛСЭ с излучением в жестком рентгеновском диапазоне λ ~ 0.05–0.2 нм. Ожидаемая пиковая яркость излучения РЛСЭ будет на 9 порядков превышать яркость современных источников синхротронного излучения 3-го поколения. Такая предельно высокая яркость рентгеновского излучения ставит вопрос о замене оптических модулей на базе монокристаллов кремния на монокристаллы алмаза, имеющие предельно высокую радиационную стойкость и самую высокую теплопроводность. Более того, принципиально невозможно достичь в монокристаллах кремния значения коэффициента отражения ~ 99% для жесткого рентгеновского излучения, который достижим в алмазе, пригодного для работы в качестве зеркал для создания XFELO. До 2010 г. считалось, что для длин волн λ ~ 0.05–0.2 нм эффективных зеркал, необходимых для создания резонаторов ЛСЭ не существует.
- Впервые синтетические алмазы используются в качестве конструктивного элемента ЛСЭ, работающего в режиме самоотбора.
- На кристаллах алмаза высокого структурного совершенства, выращенных в ТИСНУМ, может быть достигнуто рекордное значение коэффициента отражения жесткого рентгеновского излучения.
- Использование алмаза в гибридном монохроматоре позволило достичь рекордного значения спектральной ширины рентгеновского излучения, фактически получено когерентное излучение.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Внедрение результатов, полученных в ходе выполнения ПНИ, позволит получить уникальные научные знания в различных областях науки за счет использования когерентных импульсов ЛСЭ с рекордной яркостью и обеспечит более глубокое понимание физики процесса получения сверхъяркого рентгеновского излучения длительностью от единиц до нескольких десятков фемтосекунд.
Основные направления практического применения результатов проекта:
- Создание элементов рентгеновской оптики, которые могут быть использованы в European XFEL и в других проектах по созданию лазеров на свободных электронах
- Рентгеновская голография, в частности, исследования для нужд полупроводниковой электроники и биологии
- Спектроскопия
- Лазерная фотохимия

Текущие результаты проекта:
Наиболее значимые результаты:
Разработаны бездефектныe синтетическиe монокристаллs алмаза без внутренних напряжений;
Разработаны синтетические CVD алмазы;
Разработаны Лауэ и Брэгг монохроматоры;
Разработаны крепежные модули из CVD алмаза;
Проводится разработка гибридных монохроматоров с рекордным спектральным разрешением;

Разработаны соответствующие лабораторные регламенты и комплекты эскизной конструкторской документации, программы и методики измерений, созданы экспериментальные образцы, проведены исследовательские испытания.