Алмазные окна изготовили для строящегося синхротрона СКИФ сибирские ученые

Новосибирск. 21 марта. ИНТЕРФАКС-СИБИРЬ - Специалисты Института геологии и минералогии им.В.С.Соболева СО РАН (ИГМ) изготовили алмазные окна для ЦКП "Сибирский кольцевой источник фотонов" (СКИФ), сообщает издание СО РАН "Наука в Сибири".

Алмазные окна используются для рентгеновской оптики в так называемых фронтендах - устройствах вывода синхротронного излучения из кольца накопителя на экспериментальные станции.

"Они должны быть оснащены специальными окнами, способными пропускать пучок синхротронного излучения, обеспечивать глубокий вакуум и выдерживать экстремальную тепловую нагрузку. С такими задачами способен справиться только алмаз, но и к нему в данном случае предъявляются особые требования", - говорится в сообщении.

Алмазные окна должны быть квадратами 7х7 мм при толщине 0,4 мм. С учетом ориентации элемента, монокристалл алмаза должен иметь массу порядка 3,5 карат. Для выращивания такого кристалла необходимо создать давление порядка 65 тыс. атмосфер и температуру 1450 °С, а также градиент температур, который обеспечит заданную скорость роста и, соответственно, необходимое качество алмаза.

В ростовом процессе эти параметры необходимо поддерживать в течение 130 часов.

Чтобы обеспечить мониторинг пучка синхронного излучения, алмазное окно должно люминесцировать в видимом диапазоне длин волн, что достигается примесью азота.

"Испытания опытных образцов алмазных окон на действующем пучке синхротронного излучения в ИЯФ СО РАН показали соответствие данному требованию", - говорится в сообщении.

Кристаллы были изготовлены с помощью разработанных в ИГМ беспрессовых аппаратов "разрезная сфера", способных создавать и поддерживать высокие давления, необходимые для выращивания монокристаллов алмаза.

Изготовителем фронтендов первой очереди является Конструкторско-технологический институт СО РАН.

К настоящему времени заключены контракты на изготовление четырех экспериментальных станций ЦКП первой очереди из шести. При этом решено скорректировать структуру двух станций, заменив отечественным оборудованием импортное, объем которого должен был составлять 95%.

По уточненному плану строительства ЦКП "СКИФ" в декабре 2024 года планируется запустить синхротрон и станции первой очереди, в начале 2025 года - приступить к их опытной эксплуатации.

Строительство синхротрона СКИФ началось в окрестностях наукограда Кольцово в Новосибирской области, недалеко от ГНЦ "Вектор", 25 августа 2021 года.

В состав ЦКП "СКИФ" по первоначальному проекту войдут 30 экспериментальных станций, 14 из которых будут использовать излучение вставных устройств (размещаемых в прямолинейных участках основного кольца длиной 4-6 метров), а 16 - разместятся на пучках из поворотных магнитов.

Первоначально предполагалось, что синхротрон и одна станция будут запущены до 30 декабря 2023 года.

На станциях планируется изучать структуры биополимеров, механизмы функционирования живых организмов, передачу наследственной информации, механизм действия лекарственных препаратов, создание новых материалов, исследование быстротекущих процессов и так далее.

СКИФ станет первым в мире источником синхротронного излучения поколения 4+ с энергией 3 ГэВ.

Строительство ЦКП "СКИФ" изначально оценивалось в 37,1 млрд рублей, на данный момент окончательная стоимость всего проекта составляет 47,3 млрд рублей.