​Ученые Института общей физики имени А.М. Прохорова (ИОФ) РАН совместно с российскими коллегами создали двухслойную алмазную пластину для источников рентгеновского излучения. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья ученых опубликована в журнале Applied Physics A.

Источники рентгеновского излучения (X-лучей) нашли применение во многих областях науки, в первую очередь, в физике высоких энергий и медицине. В медицине X-лучи используются для флюорографии. В последнее время появились особо мощные источники рентгеновского излучения, которые открывают новые горизонты науки, но в тоже время требуют специальных методов управления и диагностики. Одна из проблем – сложность создания прозрачного выходного окна подобных источников, которое должно обладать достаточной прочностью и высокой теплопроводностью.

Ученые ИОФ РАН совместно с коллегами из Балтийского федерального университета имени И. Канта (БФУ) предложили новый материал для выходных прозрачных окон – визуализаторов мощных источников рентгеновского излучения. Он представляет собой двухслойную алмазную пластинку, состоящую из монокристаллической подложки толщиной 0,5 миллиметра с тонким алмазным слоем (около 10 микрометров), содержащим атомы азота и кремния. Явление люминесценции (свечение в видимом диапазоне длин волн под действием рентгеновского излучения) в нанесенном на подложке слое позволяет визуализировать невидимое рентгеновское излучение, что совместно с высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью и прозрачностью алмазных пластин позволяет применять их для окон мощных устройств, например источников синхротронного излучения.

Предложенный подход имеет ряд преимуществ перед предыдущими работами, в которых в качестве визуализатора предлагались поликристаллические пленки, состоящие из множества мелких кристаллов. Поликристаллические пленки состоят из хаотически ориентированных алмазных частиц. В подобных материалах видна значительная пространственная неравномерность поглощения рентгеновского излучения, а небольшая толщина приводит к недостаточной прочности окна. Изготовление подобных пленок большей толщины решает проблему прочности, но ухудшает разрешение полученного визуализатора. Предложенный учеными ИОФ РАН подход лишен этих недостатков, поскольку алмазная подложка обеспечивает необходимую прочность, а нанесенная на его поверхность тонкая монокристаллическая алмазная пленка выступает в качестве визуализатора с высоким пространственным разрешением.

«Мы создали синтетические тонкие монокристаллические двухслойные алмазные пленки для источников рентгеновского излучения. Мы испытали два образца алмазного детектора: один содержит атомы кремния, другой – азота. Образцы с добавлением азота показали наилучшие результаты в тестах на рентгеновскую визуализацию. Изготовленные нами стекла обладают высокой механической прочностью, хорошей теплопроводностью и прозрачностью, необходимой для окон мощных устройств, например источников синхротронного излучения. Таким образом, удалось создать элемент из синтетического алмаза, который способен выполнять одновременно две функции: окна для вывода из ускорителя мощного рентгеновского пучка и визуализатора», – говорит руководитель гранта, доктор физико-математических наук, академик РАН, директор Центра естественно-научных исследований ИОФ РАН Виталий Конов.

Похожие новости

  • 15/08/2018

    Описаны механизмы увеличения энергии электронов в химических реакциях

    ​Ученые описали, как можно увеличить энергию электронов в ходе химических реакций. Принципы этого процесса используются в химическом синтезе, однако детально их ранее не исследовали. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ и опубликована в журнале Angewandte Chemie.
    868
  • 28/05/2019

    Ученые из России сделали угольные ТЭС более экологичными и выгодными

    Российские металлурги усовершенствовали созданную ими методику почти полной переработки золы, позволяющую извлечь из отработанного топлива не только алюминий и другие полезные вещества, но и удалять из золы углерод.
    184
  • 09/04/2019

    Российские ученые уточнили, как космические лучи действуют на мозг

    ​Нейрофизиологи из МФТИ, НИИ Анохина и Курчатовского института проследили за действием нейтронов на мозг мышей и пришли к выводу, что они не ухудшают интеллектуальные способности грызунов, но подавляют формирование новых клеток в центре памяти.
    159
  • 10/09/2018

    Ученые реконструировали 3D-модель еды по двумерному изображению ее структуры

    ​Ученые показали, что на основе двумерного изображения продуктов питания можно создать трехмерную модель их внутреннего строения. Опираясь на нее, можно предсказать физические свойства пищевого продукта и смоделировать процессы, происходящие внутри него.
    453
  • 25/09/2018

    Физики измерили намагниченность диэлектрика за одну триллионную долю секунды

    Коллектив ученых из России, Германии, Швеции и Японии разработал способ изменить намагниченность диэлектрика, воздействуя на него сверхкороткими лазерными импульсами. Ученым удалось добиться времени изменения намагниченности в одну пикосекунду – это в 100 раз меньше, чем предполагалось ранее.
    438
  • 16/02/2019

    Российские ученые нашли безопасный способ получения кремниевых нанонитей

    ​При производстве кремниевых наноструктур, востребованных в разных областях промышленности, обычно используется достаточно токсичная плавиковая кислота. Сотрудники МГУ имени М. В. Ломоносова нашли способ, как избежать её применения.
    365
  • 14/05/2018

    Ученые знают, как заставить проводник из графена лучше работать

    ​Графен – очень хороший проводник и перспективный материал, обладающий необычными свойствами. Сегодня ученые могут изготавливать уникально чистые образцы графена, которые содержат всего несколько примесей, мешающих его работе.
    443
  • 15/05/2018

    Российские ученые обнаружили аномалии в изменении теплоемкости кристаллов

    ​Российские ученые из МГТУ им. Н.Э. Баумана и Института физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН исследовали необычное увеличение теплоемкости кристаллов, которое проявляется, если между частицами действуют силы с ограниченным радиусом действия.
    695
  • 14/12/2018

    Грантополучатели РНФ в программе России-24 «Наука»

    Несколько дней назад вручили Нобелевскую премию за исследования в области лазерной физики. В России тоже успешно работают в этой области. Так, Лаборатория лазерного воздействия Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН Михаила Аграната разработала и совершенствует фемтосекундный лазерный скальпель – оптический пинцет, который работает в бесконтактном режиме и помогает с генетической диагностикой эмбриона, если ему от родителей передались какие-то аномалии.
    924
  • 06/11/2018

    Российские физики разработали новую микроволновую антенну

    ​Ученые из Университета ИТМО совместно с коллегами из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН предложили новую микроволновую антенну, которая создает однородное магнитное поле в большом объеме и позволяет синхронизировать электронные спины группы дефектов в структуре наноалмаза.
    447