Posted 29 июня 2017,, 14:36

Published 29 июня 2017,, 14:36

Modified 29 июля 2022,, 13:01

Updated 29 июля 2022,, 13:01

Учёные из Белгорода приступили к разработке источника ионизирующих излучений нового поколения

29 июня 2017, 14:36
Разработка экспериментального источника ионизирующих излучений нового поколения началась в международной научно-образовательной лаборатории радиационной физики НИУ «БелГУ» под руководством доктора физико-математических наук Александра Кубанкина.

Мы получили экспериментальные научные результаты, которые открывают новые возможности в разработке источников ионизирующих излучений нового поколения для прикладного использования в различных областях науки и техники, в частности, для калибровки уникальных детекторов нейтрино и Тёмной материи потоком быстрых нейтронов, что является актуальной проблемой при создании и эксплуатации всех современных подобных детекторов. Выполненные тесты показали, что разрабатываемый источник может генерировать рентгеновское излучение с характеристиками, превосходящими известные коммерческие аналоги зарубежных компаний. В ближайшее время планируем сделать опытно-экспериментальный образец источника, который можно будет использовать для решения научных и прикладных задач. Александр Кубанкин руководитель проекта

Данный вид источника ионизирующих излучений отличается от промышленных аналогов малыми габаритами и безопасностью. У него отсутствует внешний высоковольтный источник напряжения как у рентгеновской трубки, и в отличие от радиоизотопов он не содержит радиоактивных и токсичных элементов.

Источник состоит из пироэлектрического кристалла, помещённого в маленькую вакуумную капсулу, и имеет размеры порядка одного сантиметра. При изменении температуры кристалла на его поверхности вырабатывается электрический потенциал величиной около 100 000 Вольт, как в обычных рентгеновских трубках. То есть для работы источника требуется только изменение температуры кристалла, что может быть достигнуто питанием от обыкновенной батарейки, или даже можно погрузить источник в стакан с горячей водой, и он будет излучать. Александр Кубанкин

руководитель проекта

В современной науке и технике рентгеновские и нейтронные источники являются неотъемлемыми частями различных приборов и систем, что приводит к повышенной опасности их эксплуатации в связи с наличием радиоактивных материалов или высоковольтных источников.

Белгородские учёные занимаются разработкой источников ионизирующих излучений нового поколения, обладающих такими ценными качествами, как повышенная безопасность эксплуатации, компактность, гораздо меньшие затраты в процессе производства в сравнении с традиционными источниками – рентгеновскими трубками и радиоизотопными источниками. При этом области применения разрабатываемого образца во многом аналогичны областям применения традиционных рентгеновских источников.

Белгородский государственный научно-исследовательский университет выиграл несколько грантов на проведение исследований в этой области. Один из грантов реализуется совместно с производственным партнёром – Научно-исследовательским институтом вакуумной техники им. С. А. Векшинского. Основным научным партнёром в проведении работ является НИИ ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. Основные работы проходят в лаборатории в Белгороде. Разработка электронных модулей управления, системы диагностики нейтронов и отработка некоторых технологических операций ведется в отделах научно-технического центра приборостроения и электромагнитных процессов и взаимодействия атомных ядер НИИЯФ МГУ.Александр Кубанкин

Уникальные особенности разрабатываемых источников позволяют применять их во многих областях. Например, в учебном процессе. Источник будет иметь существенно меньшую стоимость в сравнении с традиционными аналогичными источниками, в нём будут отсутствовать радиоактивные и токсичные компоненты, интенсивность генерируемого излучения может быть сколь угодно малой. Данные особенности позволят создать стенды для проведения курсов лабораторных работ по радиационным разделам ядерной физики, ядерной медицины, физики конденсированного состояния, биофизики в учебных заведениях, где сейчас нет возможности создания подобных курсов с использованием типичных источников ионизирующих излучений.

Источник будет возможно применять при проведении прикладных и научных исследований в специальных условиях, в том числе для космических исследований. Например, для элементного анализа состава вещества или облучения образцов ионизирующими излучениями как в ручном, так и автоматизированном режимах в автономных условиях при питании источника от солнечной батареи или маломощного электрического генератора.

Также, разрабатываемый источник может быть использован для замены ряда существующих более дорогих и опасных радиоактивных аналогов. Разрабатываемый образец является экологически безопасным и не представляет угрозы окружающей среде при утилизации, что является актуальной проблемой для радиоизотопных источников.

Разработками белгородских физиков заинтересовались и иностранные учёные.

Белгородский госуниверситет является полноправным членом одного из крупнейших в мире низкофоновых экспериментов по поиску тёмной материи DarkSide, выполняемом в Национальной лаборатории Гран-Сасо Национального института ядерной физики Италии (LNGS INFN). Зоной ответственности наших сотрудников является разработка системы и методики нейтронной калибровки детектора DarkSide20K с помощью пироэлектрического источника нейтронов – нового типа источника ионизирующих излучений, разрабатываемого в нашем университете. Александр Кубанкин

руководитель проекта

Первые научные статьи фундаментального характера по этой тематике вышли в 1990-х годах, а первое и единственное к настоящему времени коммерческое исполнение подобного источника для генерации только рентгеновского излучения реализовано в 2000-х годах в США.

Наша цель в настоящее время – сделать первыми коммерческий источник быстрых нейтронов на пироэлектрическом эффекте для калибровки низкофоновых детекторов. Это будет очень удобный инструмент, в котором уже сейчас нуждаются различные научно-исследовательские коллективы. Сравнивая этот источник с современными нейтронными трубками или радиоизотопными источниками, можно отметить, что его использование будет значительно безопасней ввиду отсутствия внешнего высоковольтного источника и радиоизотопов, требующих для эксплуатации различных разрешений. Я бы сказал, что это прорывное направление для современных экспериментов, особенно низкофоновых. Александр Кубанкин

руководитель проекта

В настоящее время в международной лаборатории радиационной физики НИУ «БелГУ» приступают к разработке опытного образца источника для последующего внедрения в производство.

"