Ученые Томского государственного университета разработали уникальные спектральные сенсоры для источника синхротронного излучения «Сириус» в Бразилии, который считается одной из самых современных установок в мире. Сенсоры изготовлены на основе арсенида галлия, компенсированного хромом (HR-GaAs:Cr). Эта технология превосходит аналоги и открывает новые возможности в материаловедении и медицине. Заказчиком выступила бразильская компания Hardware Innovation Technologies (HwIT).
– «Сириус» – флагманский научный проект Бразилии, аналог российского СКИФа, который строится под Новосибирском, – говорит руководитель проекта, директор Центра «Перспективные технологии в микроэлектронике» ТГУ, профессор Олег Толбанов. – Задача была нетривиальной: создать сенсоры, которые станут «сердцем» детектора, способного эффективно регистрировать жесткое рентгеновское излучение с энергией до 80 кэВ.
Современная наука стремится не просто получать изображения, а проводить спектральный анализ объектов. Это значит «видеть» объект в нескольких энергетических диапазонах одновременно, что позволяет с высокой точностью определять его элементный и фазовый состав. Классические кремниевые детекторы для этого не подходят – при энергиях выше 20 кэВ кремний становится практически «прозрачным» для рентгеновских лучей. Перед инженерами HwIT встала серьезная технологическая преграда, которую удалось преодолеть благодаря разработке ТГУ.
– Арсенид галлия, легированный хромом, обладает на порядок лучшей поглощающей способностью на высоких энергиях, чем кремний, – объясняет сотрудник центра ПТМ ТГУ Александр Винник. – Это связано с его более высокой плотностью и атомным номером. По сути, наш материал позволяет детектору «видеть» там, где другие технологии «слепнут». Он идеально подходит для создания спектральных детекторов нового поколения, работающих в широком энергетическом диапазоне.
Установка детекторов с томскими сенсорами на синхротроне «Сириус» откроет новые горизонты для бразильских и международных исследователей. Спектральные детекторы нового поколения позволят неинвазивно изучать внутреннюю структуру материалов, дефекты, фазовый состав и биологические ткани с высокой детализацией. Это важно для развития материаловедения, медицины, фармакологии и нанотехнологий.
В настоящее время партия сенсоров готова к отправке. Специалисты HwIT планируют инсталляцию и первые тесты на синхротроне «Сириус» в ближайшее время. Успешный запуск подтвердит высокое качество российской разработки и укрепит позиции ТГУ на глобальном рынке высокотехнологичного научного оборудования.
Добавим, что ранее ученые Центра ПТМ ТГУ совместно с коллегами из ИЯФ СО РАН разработали и произвели первый детектор для российского источника синхротронного излучения СКИФ, который является самым современным на планете. Детектор, включающий сенсоры на основе арсенида галлия, компенсированного хромом, обладает повышенной устойчивостью к радиации. Он будет установлен на станции исследования быстропротекающих процессов, которая относится к первой очереди сдачи.
Наряду с этим на базе Центра ПТМ ТГУ созданы детекторы, которые были установлены на Большом адронном коллайдере и крупнейших исследовательских установках в Германии, Японии и других странах.