Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание компонентов рентгеновской оптики на основе углеродных материалов

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
оптика преломления, составная двумерно фокусирующая алмазная линза, коэффициент усиления плотности потока фотонов, рентгеновское изображение

Цель проекта:
Разработка оптимальной конструкции и изготовление преломляющей составной рентгеновской линзы из синтетического алмаза высокого структурного совершенства. Исследование свойств ( фокусное расстояние, размер фокусного пятна, коэффициент усиления плотности потока фотонов, коэффициент пропускания) преломляющей составной рентгеновской линзы в синхротронном излучении с энергией фотонов 10 кэВ на базе Европейского центра синхротронного излучения под руководством ведущего ученого-координатора: Харальда Райхарда (Harald Reichert). Составная рентгеновская линза должна состоять из держателя и комплекта плосковогнутых линз. Предназначена для фокусировки, коллимации, фильтрации, монохроматизации рентгеновского излучения синхротронных источников и других применений. Держатель составной рентгеновской линзы должен обеспечивать совместимость с экспериментальной рабочей станцией Европейского центра синхротронного излучения

Основные планируемые результаты проекта:
Разработка высокоразрешающей составной алмазной преломляющей линзы, способной осуществлять получение изображений в рентгеновских лучах в широком диапазоне энергий, производить фокусировку рентгеновских пучков в пятна сверхмалых размеров, выполнять фильтрации и монохроматизации излучения мощных источников рентгеновского излучения следующего поколения, включая когерентное излучение ЛСЭ.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Технические характеристики плосковогнутых алмазных линз
Количество плосковогнутых линз в комплекте, шт. - не более 32
Диаметр плосковогнутой линзы, мкм - 1500+20;
Высота плосковогнутой линзы, мкм - 500+50;
Толщина перемычки плосковогнутой линзы в точке перегиба, мкм - 30+20;
Шероховатость криволинейной поверхности линзы, мкм - 1,0+0,1;
Технические характеристики держателя
Материал для изготовления держателя – сталь нержавеющая, коррозионостойкая;
Число размещаемых в держателе плосковогнутых линз, шт. - не более 32;
Диаметр внутреннего отверстия для размещения плосковогнутых
линз, мкм - 1520+50;
Допуск соосности плосковогнутых линз закрепленных в держателе,
в радиусном выражении, мкм - 10

Сравнение алмазной и бериллевой плосковогнутой линзы:
Материал Рассеивание на зернах Спеклы Охлаждение Искажение формы линзы при нагреве
Алмазная плосковогнутая линза Монокристалл Нет Нет Нет Нет
Бериллиевая плосковогнутая линза Поликристалл Да Да Да Да

В результате выполнения прикладных научных исследований будет создан экспериментальный образец преломляющей составной рентгеновской линзы и проведены ее экспериментальные исследования ее свойств.
Свойства будут исследованы на синхротронном излучении с энергией фотонов 10кэВ на базе Европейского центра синхротронного излучения.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Составные алмазные линзы могут быть использованы на начальных участках (в «горячей зоне») каналов современных источников синхротронного излучения и ЛСЭ для выполнения функций предварительной коллимации и формирования профиля пучков. Большая приемная апертура линз ~1мм позволяет использовать всю площадь пучка и доставлять его до пользователей без потерь. Линзы могут также использоваться в качестве трансфокаторов (объективов с переменным фокусным расстоянием) для рентгеновской дифракционной микроскопии высокого разрешения, рентгеновской томографии, EXAFS спектроскопии, где оптика преломления существенно упрощает экспериментальную реализацию этих методом. К этому можно добавить выполнение с помощью линзы функции подавления гармоник и монохроматизации, что в итоге делает ее универсальным многофункциональным устройством.
Ввиду малого значения фокусного расстояния составных линз и малого коэффициента поглощения алмаза составные линзы также имеют перспективу использования в лабораторных условиях для локального анализа с высоким пространственным разрешением и высокой чувствительностью, рентгеновской томографии и других методов.

Потребители : Аргонская национальная лаборатория (ANL, США), Центр Линейных Ускорителей (SLAC, Stanford, США), Европейский лазер на свободных электронах (XFEL, Гамбур, Германия), Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" и другие центры синхротронного излучения, где требуется работа элементов рентгеновской оптики в экстремальных условиях высоких тепловых и радиационных нагрузок.

Текущие результаты проекта:
ФГБНУ ТИСНУМ
Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках исследований,
Выполнены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
Выбрано и обосновано направление исследований.
Обоснована оптимальная конструкция составной рентгеновской линзы.
Разработана конструкторская документация экспериментального образца
составной рентгеновской линзы
Разработана программа и методики экспериментальных исследований экспериментального образца составной рентгеновской линзы.
Изготовлен экспериментальный образец составной рентгеновской линзы.
Выработаны рекомендации по усовершенствованию конструкции составной рентгеновской линзы.
Подготовлены предложения и рекомендации по вовлечению результатов
исследований в хозяйственный оборот.
ESRF
Проведены экспериментальные исследования образца составной рентгеновской линзы в синхротронном излучении с энергией фотонов 10 кэВ