​​Специалисты центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения (ЦКП «СЦСТИ) Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) провели тестирование приемника электромагнитного излучения, который, как ожидается, будет использован при разработке регистрирующих элементов будущих космических обсерваторий.

В эксперименте ученым впервые удалось напрямую наблюдать работу просветляющего покрытия для аппаратуры, работающей в диапазоне вакуумного ультрафиолета. Данная технология увеличивает чувствительность матрицы приемника электромагнитного излучения почти в полтора раза.

Основная задача современных обсерваторий космического базирования – проведение астрофизические исследований с помощью космических телескопов, работающих в коротковолновой области ультрафиолетового спектра, недоступной для наземных инструментов. Ультрафиолетовая астрономия изучает различные космические объекты, наблюдая их в диапазоне длин волн, который находится между видимым и рентгеновским (от 10-ти до 310-ти нанометров).

Решетки-ВУФ-диапазона.jpg
Решетки ВУФ диапазона на лазерном пучке. Фото В. Болоневой.


В этом участке электромагнитного спектра космический шум минимален, а количество физической информации о звездах и межзвездном веществе максимально. С помощью УФ космических телескопов появляется возможность исследовать атмосферу уже открытых экзопланет и, возможно, в недалеком будущем, удастся даже зарегистрировать признаки существования жизни на них. Также одной из научных перспектив ультрафиолетовой астрономии является поиск скрытого барионного вещества – массы газа и пыли, излучение от которых невозможно наблюдать даже при помощи самых современных телескопов, работающих в видимом диапазоне.

«Без калибровки приемника электромагнитного излучения научные данные, полученные в результате астрофизических наблюдений, не имеют смысла, – рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Антон Николенко. – Необходимо связать показания этих приемников с реальным потоком фотонов, падающим на прибор. Точная калибровка – это своеобразный «билет на спутник» для этого приемника. Мы, как правило, делаем калибровку с погрешностью от двух до десяти процентов».

Приемник излучения, который тестировался на станции «Космос» ЦКП «СЦСТИ в рамках научного сотрудничества между ИЯФ СО РАН и ФИАН, представляет собой ПЗС-матрицу, произведенный в Великобритании, и чувствительную в области вакуумного ультрафиолета (ВУФ). Излучение этого диапазона очень сильно поглощается веществом и не способно проходить не только сквозь атмосферный воздух, но и сквозь тонкие (доли микрона) пленки вещества. Обычные матрицы, например, в фотоаппаратах, имеют в этой области нулевую чувствительность из-за защитных слоев и стеклянных окон, установленных перед их чувствительной поверхностью.

«Технология изготовления матрицы ВУФ диапазона очень сложна, и прибор имеет высокую стоимость, – поясняет Антон Николенко. – К тому же, для снижения фонового шума, матрица должна быть охлаждена почти до криогенных температур и может эксплуатироваться только в условиях высокого вакуума. Помимо сложных условий эксплуатации тестирование прибора осложняется трудностью в генерации излучения с нужной длиной волны и высокой интенсивностью этого излучения, недоступной для лабораторных источников излучения».

Станция «Космос» работает на источнике синхротронного излучения – коллайдере ВЭПП-4, который генерирует мощный поток фотонов в широком спектральном диапазоне – от видимого излучения до жесткого рентгеновского.

«Для калибровки космического оборудования необходимо выделить из этого широкого спектрального потока фотоны определенной энергии. В данном случае это фотоны с энергией около 10 эВ, – добавляет Антон Николенко. – Для этого на станции установлен монохроматор на основе дифракционной решетки. Точное значение потока определяется при помощи эталонного детектора, изготовленного в Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе РАН (ФТИ им. А. Ф. Иоффе) и прокалиброванного в Физико-техническом институте Германии (Physicalisch-Technische Bundesanstalt, PTB). Зная точное значение интенсивности потока фотонов, мы можем калибровать всевозможные приемники, которые помещаются в вакуумную камеру нашей станции».

По словам специалиста, для достижения условий, при которых будет эксплуатироваться калибруемый приемник, он охлаждается жидким азотом до температуры -100С и находится в вакуумной камере, давление в которой поддерживается на уровне 10-4 Паскаля, что соответствует одной миллиардной доли от атмосферного давления.
 
Тестируемая матрица является экспериментальной, и поэтому имеет еще одну существенную особенность. На ее поверхность была нанесена ультратонкая пленка циркония, которая, по замыслу изготовителя, должна была сработать как антибликовое покрытие. Этот прием известен давно и широко применяется в высококачественных приборах с просветленной оптикой для видимого диапазона. Подобные пленки используются в объективах фотоаппаратов или биноклей.

«Меняя рабочую энергию монохроматора и измеряя отклик приемника, мы измеряем его чувствительность в каждой точке электромагнитного спектра. В нашем недавнем эксперименте нам удалось напрямую наблюдать работу просветляющего покрытия. Такое покрытие для ВУФ диапазона – это новая технология, и ранее эффективность его работы в этом диапазоне никто напрямую не измерял. Мы обнаружили, что оно увеличило чувствительность матрицы почти в полтора раза», – рассказал Антон Николенко.

Ожидается, что в случае успешного прохождения всех тестов матрица может рассматриваться, как хороший кандидат на роль основного регистрирующего элемента на космическом телескопе «Спектр-УФ» - это амбициозный российский проект, развиваемый с участием ряда других стран и превосходящий по ряду параметров знаменитый телескоп «Хаббл».

ЦКП «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» специализируется на фундаментальных и прикладных работах, связанных с использованием пучков синхротронного и терагерцового излучения, на разработке и создании экспериментальной аппаратуры и оборудования для таких работ, на разработке и создании специализированных источников синхротронного и терагерцового излучения. Ежегодно ЦКП предоставляет услуги по профилю своей деятельности десяткам российских (СО РАН, РАН и пр.) и зарубежных организаций.

Подготовила Вероника Болонева

Источники

Ученые впервые напрямую измерили эффект просветления оптики ВУФ диапазона
Infopro54.ru, 12/12/2019
Ученые впервые напрямую измерили эффект просветления оптики ВУФ диапазона
Seldon.News (news.myseldon.com), 12/12/2019
Ученые впервые напрямую измерили эффект просветления оптики ВУФ диапазона для астрофизических исследований
Институт ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН (inp.nsk.su), 12/12/2019
Ученые из Академгородка впервые напрямую измерили эффект просветления оптики
Навигатор (navigato.ru), 12/12/2019
Впервые протестирован приемник излучения для космических обсерваторий
Новости космонавтики (novosti-kosmonavtiki.ru), 12/12/2019
Ученые из Новосибирска и Москвы впервые измерили эффект просветления оптики вуф-диапазона
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 12/12/2019
Впервые протестирован приемник излучения для космических обсерваторий
Все о космосе (aboutspacejornal.net), 12/12/2019
Впервые протестирован приемник излучения для космических обсерваторий
ТАСС, 12/12/2019
Российские ученые увеличили чувствительность аппаратуры для космического телескопа "Спектр-УФ"
Новосибирские новости (nscn.ru), 12/12/2019
Российские физики усилили чувствительность аппаратуры для телескопа "Спектр-УФ"
Спутник Новости (news.sputnik.ru), 12/12/2019
Российские физики усилили чувствительность аппаратуры для телескопа "Спектр-УФ"
Inline.ru, 12/12/2019
Российские ученые улучшили чувствительность аппаратуры для космического телескопа «Спектр-УФ»
Поиск (poisknews.ru), 12/12/2019
Ученые впервые напрямую измерили эффект просветления оптики ВУФ диапазона для астрофизических исследований
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 13/12/2019
Впервые протестирован приемник излучения для космических обсерваторий
ВПК новости (vpk.name), 13/12/2019
Ученые впервые напрямую измерили эффект просветления оптики ВУФ диапазона для астрофизических исследований
SMIonline (so-l.ru), 13/12/2019
Оптика для астрофизиков
Академгородок (academcity.org), 13/12/2019
Оптика для астрофизиков
Seldon.News (news.myseldon.com), 13/12/2019
Пульс дня Новосибирска
Честное слово (chslovo.com), 13/12/2019
Ученые впервые напрямую измерили эффект просветления оптики ВУФ диапазона для астрофизических исследований
Научная Россия (scientificrussia.ru), 18/12/2019
Ученые впервые напрямую измерили эффект просветления оптики ВУФ диапазона для астрофизических исследований
Город финансов (gorodfinansov.ru), 18/12/2019
Ученые впервые напрямую измерили эффект просветления оптики ВУФ диапазона для астрофизических исследований
1k.com.ua, 18/12/2019

Похожие новости

  • 15/05/2018

    Новый российский гибридный реактор соберут в Курчатовском институте к концу года

    ​Гибридный реактор, который может в перспективе заменить АЭС, ученые научно-исследовательского центра Курчатовский институт соберут к концу 2018 года, физический пуск установки запланирован на 2020 год.
    923
  • 27/11/2019

    Фабиола Джанотти: ЦЕРН рассчитывает на высокий уровень науки России

    Президент РФ Владимир Путин 12 ноября ратифицировал соглашение с Европейской организацией ядерных исследований (ЦЕРН) о научно-техническом сотрудничестве в области физики высоких энергий. О том, что даст это соглашение ЦЕРН, почему отсутствие результата в исследованиях тоже важно для развития науки, какие коллайдеры ЦЕРН хотел бы построить в ближайшее время и на какие российские технологии рассчитывает при обновлении Большого адронного коллайдера (БАК), корреспонденту РИА Новости Елизавете Исаковой рассказала генеральный директор ЦЕРН Фабиола Джанотти.
    229
  • 20/03/2019

    Время научной дерзости: зачем ученые ищут Новую физику

    В конце февраля этого года мир узнал, что коллаборация LHCb (CERN), в которую входит более десяти российских научных организаций, в том числе Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.
    446
  • 11/05/2017

    Курчатовский институт выделит средства на постройку рентгеновского лазера

    Курчатовский институт выделит 700 млн. руб. на постройку Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах (XFEL).  "В целях выполнения международных обязательств Российской Федерации в связи с ее участием в конвенции от 30 ноября 2009 года о строительстве и эксплуатации установки Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах, федеральному государственному бюджетному учреждению Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" в 2017 году обеспечить частичное финансирование оставшейся части целевого взноса Российской Федерации на строительство установки Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах.
    1108
  • 25/10/2016

    Экспериментальная установка покажет, как бороться с перегревом термоядерного реактора

    Ученые Института ядерной физики СО РАН им. Г.И. Будкера (ИЯФ СО РАН), Московского энергетического института (НИУ МЭИ) и ОИВТ РАН создали экспериментальный стенд РК-3, на котором будут проводиться исследования гидродинамики и теплообмена жидкометаллических теплоносителей в условиях ИТЭР (International Thermonuclear Experimental Reactor) и других термоядерных реакторов-токамаков.
    1772
  • 10/10/2017

    В ИЯФ СО РАН прошли научные советы РАН и «Росатома»

    С 4 по 6 октября в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ СО РАН) прошли научные советы РАН и государственной корпорации «Росатом». В ходе этих мероприятий, участники (руководители и ведущие сотрудники крупнейших институтов и организаций отрасли) обсудили состояние работ по крупным международным проектам в области управляемого термоядерного синтеза и физики плазмы.
    895
  • 02/10/2018

    Российские ученые принимают участие в работе над созданием «коллайдера будущего»

    Российские научные центры принимают активное участие в создании самой большой и уникальной по задачам научной установки в мире - Кольцевого коллайдера будущего (FCC), которую планируется построить в Швейцарии в 2030-х годах, сообщил ТАСС первый заместитель министра науки и высшего образования РФ Григорий Трубников в кулуарах Глобального форума конвергентных и природоподобных технологий.
    509
  • 02/03/2018

    Первые испытания начались на коллайдере NICA в Дубне

    ​Ученые из США, Тель-Авива, Германии, Франции и России два дня назад начали эксперименты на коллайдере тяжелых ионов NICA в Дубне Московской области. Об этом на пресс-конференции в Новосибирске рассказал директор лаборатории физики высоких энергий Владимир Кекелидзе.
    928
  • 25/11/2019

    Европейской лазерной установке XFEL - 10 лет

    ​22 ноября в Гамбурге прошли торжественные мероприятия в честь 10-летия со дня старта Европейского рентгеновского лазера на свободных электронах XFEL.Проект XFEL, созданный на базе разработок российских ученых и при активном интеллектуальном и финансовом вкладе нашей страны, - уникальная мегаустановка для проведения исследований, прежде всего, в области материаловедения, нано и био-технологий.
    257
  • 24/10/2019

    Сергей Ревякин: эффективность в цифрах

    Исследовательская работа — часть любого бизнеса, и на каждом этапе исследования различаются и масштабами, и задачами. Но как вычислить эффект, который они производят? О разных видах исследований, типичных проблемах при их проведении и специфике Росатома рассказывает президент корпоративного и правительственного сектора аналитической компании Elsevier в России Сергей Ревякин.
    303