Российские рентгеновские микроскопы заменят французские

Специалисты Конструкторско-технологического института научного приборостроения Сибирского отделения РАН разработали и изготовили на замену французским рентгеновские микроскопы для создающейся в новосибирском наукограде Кольцово установки класса мегасайенс "Сибирский кольцевой источник фотонов" (СКИФ).

"Ранее такое оборудование в России не производилось, его планировалось приобрести во Франции, что стало недоступным после введения санкций. Микроскопы КТИ НП СО РАН не уступают зарубежным аналогам по техническим характеристикам и стоят в четыре раза дешевле", - сообщает центр коллективного пользования (ЦКП) СКИФ.

Рентгеновские микроскопы необходимы для исследования внутренней трехмерной структуры материалов, динамических процессов и химических реакций в режиме реального времени. Такой микроскоп использует рентгеновские лучи для наблюдения за структурой объекта. Его основное преимущество перед электронным микроскопом - высокая проникающая способность.

"Исследования, проводимые с помощью рентгеновского излучения, часто являются единственным способом изучения внутреннего строения уникальных объектов без их разрушения. В микроскопах реализована возможность получения изображений как крупных объектов (размер 100-200 миллиметров), когда не требуется высокое пространственное разрешение, так и микрообъектов (размер 100-200 микрометров)", - рассказали в ЦКП "СКИФ".

Эксперименты с рентгеновскими микроскопами будут проводиться на пятой станции первой очереди (станция 1-5) "Диагностика в высокоэнергетическом рентгеновском диапазоне" для решения задач в области материаловедения, геологии, археологии, химии, биологии и медицины. Такой микроскоп устроен по принципу оптического микроскопа за тем исключением, что пучок синхротронного излучения, проходя через исследуемый образец, попадает на специальный кристалл, который преобразует рентгеновское излучение в видимый спектр, который способны зарегистрировать видеокамеры. С камеры изображение передается на компьютер исследователя для дальнейшего анализа и обработки.

Первый микроскоп, оснащенный высокочувствительной камерой, будет использоваться для статичных экспериментов. Поворачивая объект и делая снимки при различных ракурсах, можно полностью восстановить трехмерную структуру образца. Этот метод называется рентгеновской томографией и позволяет исследовать микропористую структуру кернов нефтеносных пород (для оптимизации технологий извлечения углеводородов), строение природных алмазов, структуру конструкционных материалов для задач авиа- и машиностроения, а также анализировать уникальные предметы искусства, археологические и палеонтологические находки, не разрушая их.

Второй микроскоп оснащен высокоскоростной камерой, снимающей несколько тысяч кадров в секунду, что позволит наблюдать динамические процессы в режиме реального времени. Образец будет подвергаться воздействию извне — растяжению и сжатию, а камера — фиксировать изменение его структуры. Поведение конструкционных материалов (сплавов металлов и композитов) в условиях внешних воздействий актуально для решения задач машиностроения, космоса и авиации. Также оборудование позволит наблюдать процесс создания металлических конструкций непосредственно во время печати на 3D принтере, лазерную сварку металлов и сплавов для создания надежных сварных соединений, способных, например, заменить клепку в авиации.