Том 87, № 5 (2023)
Статьи
Работы с использованием синхротронного излучения в Новосибирском научном центре
Аннотация
Описаны возможности Центра коллективного пользования “Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения” предоставляющего исследователям доступ к современным аналитическим методам на основе пучков синхротронного излучения для проведения широкого спектра научных работ. В настоящее время генеральное направление развития центра сосредоточено на разработке новых оригинальных подходов в использовании синхротронного излучения.
Сверхпроводящий ондулятор с периодом 15.6 мм и полем 1.2 Тл
Аннотация
Сверхпроводящий ондулятор с периодом 15.6 мм и полем 1.2 Тл, созданный в ИЯФ СО РАН, был испытан в собственном криостате на основе косвенного охлаждения с нулевым расходом гелия. Представлены основные характеристики и особенности конструкции магнитной и криогенной систем этого вставного устройства. Описаны результаты измерений магнитного поля. Обсуждаются особенности работы криогенной системы в различных режимах.
Методы минимизации магнитных интегралов в сверхпроводящих вставных устройствах
Аннотация
Метод магнитных измерений с помощью натянутой проволоки с постоянным током используется при производстве вставных устройств генерации синхротронного излучения. Метод позволяет измерить и минимизировать первый и второй интегралы магнитного поля вдоль траектории пучка в ускорителе. Рассмотрена проблема провисания проволоки.
Коррекция фазовых ошибок сверхпроводящего ондулятора
Аннотация
Описан метод коррекции магнитного поля для сверхпроводящего ондулятора с нейтральными полюсами, изготовленного в ИЯФ, а также математический аппарат, рассчитывающий токи дополнительного питания для коррекции магнитного поля. Для коррекции поля и орбиты внутри ондулятора используются основные обмотки ондулятора, сгруппированные в отдельные группы и запитанные дополнительными токами. Проведены испытание данной схемы коррекции, а также сравнение теоретических и экспериментальных данных измеренного магнитного поля и посчитанных фазовых ошибок. В программе SPECTRA были рассчитаны спектры синхротронного излучения до и после коррекции.
Сосредоточенные сверхвысоковакуумные насосы на базе нераспыляемых геттеров
Аннотация
В настоящее время в вакуумных системах ускорителей заряженных частиц получили широкое распространение сосредоточенные вакуумные насосы на базе нераспыляемых геттеров. Данный тип насосов будет применяться в синхротроне 4+ поколения центра коллективного пользования “Сибирский кольцевой источник фотонов”. В Институте ядерной физики имени Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук были изготовлены и протестированы прототипы геттерных насосов с быстротой откачки по водороду 300, 600, 900 и 1300 л/с. Описаны конструкции насосов, а также результаты их испытаний.
Килоамперный электронный пучок линейного индукционного ускорителя – как драйвер для субмиллиметрового лазера на свободных электронах
Аннотация
В Институте ядерной физики Сибирского отделения Российской академии наук совместно с Институтом прикладной физики Российской академии наук был предложен проект субмиллиметрового лазера на свободных электронах (ЛСЭ) на базе релятивистского электронного пучка, генерируемого в линейном индукционном ускорителе (ЛИУ). Согласно нашему теоретическому анализу, электронный пучок, создаваемый в ЛИУ (энергия \({{E}_{e}} = 5\) МэВ, ток \({{I}_{b}} = 1{\text{--}}2\) кА, нормализованный эмиттанс \({{\varepsilon }_{n}}\) ~ 1100 π · мм · мрад), является подходящим драйвером для генерации субгигаваттных импульсов когерентного электромагнитного излучения в субмиллиметровом диапазоне (0.3–1 ТГц). Представлены основные предложения по созданию ЛСЭ-генератора на базе электронного пучка линейного индукционного ускорителя, изложены основные задачи проекта и описаны предлагаемые методы их решения. Обсуждаются результаты электронно-оптических экспериментов по формированию пучка, предназначенного для использования в лазере на свободных электронах.
Криогенная система сверхпроводящего ондулятора, основанная на косвенном охлаждении
Аннотация
Описана криогенная система сверхпроводящего ондулятора с периодом 15.6 мм, магнитным полем 1.2 Тл и магнитным зазором 8 мм, основанная на косвенном охлаждении. Для ускорения процесса начального охлаждения в качестве проводников тепла от магнитной системы к первой ступени криоохладителей применяются азотные тепловые трубки. Полное охлаждение магнитной системы выполняется без использования криогенных жидкостей (с использованием только газообразного гелия). Описана конструкция криогенной системы, процесс охлаждения и функционирование системы в разных режимах.
Магнитные измерения сверхпроводящего ондулятора датчиками Холла
Аннотация
Описаны магнитные измерения сверхпроводящего ондулятора с периодом 15.6 мм, полем 1.2 Тл, и межполюсным зазором 8 мм. Магнитные измерения проводились каретками с различными датчиками Холла в измерительной камере прямоугольного сечения из алюминиевого сплава. Температурный диапазон в измерительной камере в процессе сканирования составляет 55–300 К. Это накладывает дополнительные требования на методики измерений и обработки результатов.
Фотоинжекторный комплекс в ИПФ РАН: расчетные параметры и текущая стадия разработки
Аннотация
Приведены расчетные параметры фотоинжекторного ускорителя электронов, реализуемого в настоящее время в Институте прикладной физики, и описано текущее состояние работ. Комплекс предусматривает каскадное повышение средней энергии частиц в плотных электронных сгустках до 20 МэВ, что открывает возможности для реализации на его основе широкого класса генераторов электромагнитного излучения.
Получение и исследование материалов для подавления внешних вибраций в ответственных узлах ускорителей синхротронного излучения
Аннотация
Показано, что введение порошков-модификаторов в полимерную матрицу в количестве менее 1 мас. % приводит к увеличению прочностных характеристик и стойкости к циклическому нагружению с силой 50–1600 Н и частоте 2 Гц более 3 млн циклов.
Концепция экспериментальной станции для измерения малоуглового рентгеновского рассеяния с высоким временным разрешением
Аннотация
В рамках разработки и создания экспериментальной Станции 1–3 “Быстропротекающие процессы” строящегося источника синхротронного излучения поколения 4+ была проработана схема для измерения малоуглового рентгеновского рассеяния с высоким временным разрешением. Такие измерения крайне актуальны на сегодняшний день для изучения эволюции частиц углерода при детонации энергетических материалов, а также для ряда других задач.
Корректировка изменений прямого пучка при получении рентгеновских томографических изображений с помощью глубоких сверточных нейросетей
Аннотация
Проанализирована возможность использования нейронных сетей для решения задачи нормализации на пустой пучок. Описаны процесс подбора параметров глубокой сверточной нейронной сети для решения задачи нормализации при нестабильности пустого пучка, обучение этой сети и проверка ее работоспособности на сгенерированных данных. Разработанный метод протестирован на данных, полученных как на лабораторных рентгеновских источниках, так и на синхротронных источниках.
Влияние поверхностных трещин и текстуры на остаточные напряжения в вольфраме после воздействия плазмы
Аннотация
Исследованы вольфрамовые образцы, облученные электронным пучком на установке BETA с целью моделирования плазменного взаимодействия в вакуумной камере термоядерного реактора. Методы рентгеновской дифракции использовались для измерения остаточных напряжений на вольфрамовых образцах, в том числе изготовленных по спецификациям ИТЭР.
Получение высокопрочной слабо проводящей керамики на основе алюмината бария
Аннотация
Синтезирована и исследована слабо проводящая керамика на основе алюмината бария. При обжиге в окислительной среде получена монофазная керамика с максимальной прочностью при сжатии – 678.5 МПа и плотностью – 3.78 г/см3. Введение в состав токопроводящих добавок позволяет увеличить удельную электрическую проводимость керамики до 1.05 · 10–4 См/см (при 300°С).
Исследование влияния облучения на процесс термической трансформации кристаллов гексанитрогексаазаизовюрцитана с использованием синхротронного излучения
Аннотация
С использованием метода малоуглового рассеяния синхротронного излучения проведено исследование термических превращений кристаллов ε-формы гексанитрогексаазаизовюрцитана подвергнутого электронно-лучевой обработке. Показано, что разрушение обработанных электронным пучком кристаллов начинается значительно ниже точки полиморфного перехода. Выдвинуто предположение о влиянии продуктов радиолиза на процесс разрушения кристаллов. Предложен механизм разрушения кристаллов.
Исследование условий формирования α2-фазы в механокомпозитах системы Ti–Al методами синхротронного излучения
Аннотация
Выполнено синхротронные исследования особенностей динамики фазообразования в механически активированной порошковой смеси 3Ti + Al при реализации высокотемпературного синтеза в условиях объемного воспламенения методом индукционного нагрева. Экспериментально исследовано влияние времени предварительной механоактивационной обработки исходной смеси (1, 3, 7 мин) на макрокинетические параметры синтеза.
Исследование влияния модифицирующих добавок на свойства меди, полученной методом литья
Аннотация
Исследовано влияние добавок, содержащих хром, цирконий, силикокальций и углеродные нанотрубки, на физико-механические свойства меди, полученной методом литья. Предел прочности при растяжении увеличился до 10.5%, а модуль Юнга увеличился на 11.6–106.2%. Термостойкость образцов при использовании силикокальция увеличилась в 1.9 раза, циркония – в 1.5 раза, при использовании нанотрубок уменьшилась в 1.2–1.8 раза.
Комплексное исследование рыхлых пещерных отложений среднеазиатского региона с применением рентгеновских методов анализа
Аннотация
Проведено сопоставление элементного и минерального состава рыхлых отложений пещеры-рудника Кан-и-Гут (Средняя Азия). Полученные концентрации Mn, Fe и Zn согласовываются с минералами, определенными в составе образцов со среднего и нижнего горизонтов. Выявлены повышенные концентрации Y, а также корреляция этого элемента с As в исследованных образцах, что дает основания предполагать присутствие арсенатов иттрия в рыхлых образованиях. Минеральные ассоциации, обнаруженные в пещере-руднике, указывают на образование исходной карстовой полости в ходе сернокислого спелеогенеза. Впервые выявлен минерал гергейит для данного объекта.
Рентгенофлуоресцентный анализ с использованием синхротронного излучения для исследования сибирских кустарников урбоэкосистемы
Аннотация
Исследован элементный состав трех кустарников двух родов Spiraea и Myricaria, растущих в урбоэкосистеме г. Новосибирска и фоновых условиях методом рентгенофлуоресцентного анализа с использованием синхротронного излучения. Установлено не менее 20 элементов. Наиболее сильное загрязнение тяжелыми металлами в городских условиях отмечено у растений Myricaria bracteata. Более толерантная к загрязнению в городских условиях Spiraea chamaedryfolia может быть рекомендована для использования в качестве стандарта, а M. bracteata рекомендуется в качестве растения биоиндикатора загрязнения окружающей среды. Данные, полученные по элементному составу образцов растений и почв, могут быть включены в базы данных.
Рентгенофлуоресцентный анализ с использованием синхротронного излучения в ботанических исследованиях: элементный состав растений из Горного Алтая (сем. Fabaceae)
Аннотация
Впервые проведены исследования элементного состава надземных органов растений – Oxytropis argentata, Astragalus tibetanus и Caragana Bungei (сем. Fabaceae), произрастающих в Чуйской котловине Горного Алтая, и почв из их местообитаний методом рентгенофлуоресцентного анализа с использованием синхротронного излучения. Отмечена связь накопления элементов с видовой принадлежностью растений, жизненной формой, условиями произрастания. Полученные данные по элементному составу растительных образцов и почв могут быть включены в базы данных.
Особенности XANES спектров вблизи Cl K-края в комплексах переходных металлов {MCl6}n– (M = Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt)
Аннотация
Получены Cl K-края широкого ряда хлоридов 4d- и 5d-переходных металлов {MCl6}n– (M = Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt) с использованием станции “Космос” ускорительного комплекса ВЭПП-4. Совместное применение экспериментальных рентгеновских и теоретических методов позволило определить величину спин-орбитального взаимодействия (СОВ) в зависимости от переходного металла. Проведен анализ особенностей Cl K-края с учетом и без СОВ, а также при растяжении и сжатии комплексов.
Терагерцовые гиротроны с приосевыми электронными пучками на высоких циклотронных гармониках для физических приложений
Аннотация
Выполнен обзор работ на двух экспериментальных установках, на которых реализуются гиротроны с большой орбитой (ГБО), работающие в суб-терагерцовом частотном диапазона на высоких гармониках электронной циклотронной частоты. На установке импульсного ГБО (80–100 кэВ/0.7–1.0 А) разрабатывается источник излучения с частотой 1 ТГц с киловаттным уровнем выходной мощности, который планируется использовать в плазменных приложениях. Непрерывный суб-терагерцовый ГБО (30 кэВ/0.7 А) создается как прототип универсального многочастотного источника для спектроскопических приложений. Описаны также сложные электродинамические системы, призванные повысить селективность и эффективность возбуждения высоких циклотронных гармоник в этих приборах, а также обеспечить перестройку частоты генерации.
Электродинамическая система мощного ТГц лазера на свободных электронах на основе линейного индукционного ускорителя “ЛИУ”: моделирование и “холодные” тесты
Аннотация
Описана текущая стадия разработки мощного длинноимпульсного лазера на свободных электронах (ЛСЭ) терагерцового диапазона, создание которого ведется в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук в сотрудничестве с Институтом прикладной физики Российской академии наук на основе линейного индукционного ускорителя “ЛИУ” с энергией 5–10 МэВ, током до 2 кА и длительностью импульсов до 200 нс. Для обеспечения режима стабильной узкополосной генерации в проекте предлагается использование двух альтернативных типов электродинамических систем: модифицированных брэгговских резонаторов и квазиоптических резонаторов Тальбота – типа. Представлены расчетные параметры ЛСЭ на основе данных резонаторов и результаты их моделирования в условиях существенной сверхразмерности. Работоспособность резонаторов нового типа подтверждена в “холодных” электродинамических тестах.