Чем уникальна оптика для установок класса «мегасайенс»? Подробности — в интервью портала «Индикатор» с Анатолием Снигиревым, директором Международного научно-исследовательского центра «Когерентная рентгеновская оптика для установок „Мегасайенс“» БФУ им. И. Канта.
— Поговорим немного о вашем проекте в сфере синхротронных исследований. Когда, где и благодаря кому начались работы по изучению и изготовлению оптики для синхротронных установок. Какие научные и повседневные задачи она решает?
— Начну с того, что сама рентгеновская оптика возникла, как только Вильгельм Конрад Рентген открыл рентгеновские лучи. Он попытался сделать линзы, понимая, что ему предстоит работа с электромагнитным излучением, но у него ничего не получилось. К сожалению, Рентген выбрал неправильный подход и сделал заключение, что места для рентгеновских линз в рентгеновском излучении нет.
Чем же вообще привлекает внимание рентген? Он проходит сквозь то, во что не может проникнуть видимый свет. Именно поэтому после его открытия сразу же начали просматривать кости и даже предметы одежды и быта — например, обувь для детей, и в обувных магазинах довоенной Германии даже ставили рентгеновские аппараты — педоскопы, чтобы родители могли проверить, жмут или не жмут чаду его новые ботиночки. Ребенка ставили на «рентген», просвечивали и выбирали, что же он все-таки будет носить.
Рентген стал именно первой возможностью посмотреть, что внутри. Понятно, что его применение было особенно актуально для медицины, науки, а также технологий и промышленности, связанной с конструкционными материалами. Но это были первые опыты на обычных рентгеновских трубках, которые находились, например, в лаборатории или в медицинском кабинете.
Основной же принцип генерации рентгена заключался в следующем. Электронный пучок бьет по мишени, затем он тормозится, и из-за этого возникает излучение. Так было до 40-х годов ХХ века. Американские специалисты установили: когда заряженные частицы гоняют на ускорителях — синхротронах, появляется электромагнитное излучение, включая рентгеновское. Этому открытию сначала не придали значения, а излучение отнесли к «паразитному». Но где-то в 70-х годах прошлого века в мире возникло понимание, что синхротронное излучение может быть очень полезно. Именно в те годы произошел толчок, который показал, что рентгеновское излучение в синхротронах намного ярче и сильнее, чем в рентгеновских трубках. В Советском Союзе все бросились в Новосибирск, оказавшийся в «передовом отряде», где были Англия, Америка, Япония и Европа (где синхротронные установки расположились в Гамбурге и Париже). В новосибирском центре — в Институте ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН создали даже не один, а несколько синхротронов, где проводились исследования в области ядерной физики. Они были предназначены для проведения исследований в области физики высоких энергий, чтобы в кольце ускорителя разгонять заряженные частицы -электроны и позитроны- до скорости света, а потом сталкивать их между собой и получать в результате этого определенные реакции и открывать новые частицы.
Тогда все поняли, что синхротроны необходимо использовать. Их стали делать только для того, чтобы использовать именно излучение — не для физики высоких энергий и исследований в этой области, а как источник под рентгеновскую диагностику, а также медицинские и повседневные человеческие задачи. Это были синхротроны второго поколения. [Первое поколение — синхротроны, построенные для экспериментов по физике высоких энергий, где синхротронное излучение было побочным явлением. На этих установках впервые начали отрабатываться методики применения синхротронного излучения в научных исследованиях — ред.] В России были построены две подобные машины, одну из которых запустили в Курчатовском институте. Это был единственный, но вполне приличный и эффективный синхротрон. Далее мир сдвинулся еще и в третье поколение — диаметр окружности кольца увеличился, а длина каналов достигала почти километра. Каждая станция третьего поколения и ее излучение использовались для определенного класса задач (например, для расшифровки белков для лекарств). Это стало одним из мощнейших инструментов для проведения важнейших исследований в разных областях науки.
— Чем уникальна оптика для установок класса «мегасайенс», в частности — для синхротронов?
— Традиционно рентгеновской оптикой в Советском Союзе занимались сильные группы ученых — в Московском регионе, в Ленинграде и в Сибири. Мы, в свою очередь, начали эту деятельность в Черноголовке, в Институте физики твердого тела РАН (ИФТТ РАН), а далее на базе Института проблем технологии микроэлектроники (ИПТМ РАН). Мы применили новые методы микротехнологий и создали первые уникальные элементы для рентгеновского излучения, нацеленные на синхротронное излучение.
В это же время в 1992 году был создан европейский исследовательский центр во французском Гренобле ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) с ускорительным центром, источником синхротронного излучения третьего поколения. При этом выбор оптики, которая была бы совместима со столь уникальным оборудованием, был ограничен. Со своей первой разработкой, которая называлась Брэгг-френелевской оптикой, мы как раз попали в тренд.
Исследования и разработки в области рентгеновской и синхротронной оптики мы проводили вместе с моей женой Ириной. Знакомство с ней произошло еще в студенческие годы. Мы вместе окончили один университет МИСИС, вместе работали в Институте проблем технологии микроэлектроники (ИПТМ РАН) в Черноголовке, и нам вместе посчастливилось оказаться в Гренобле на синхротроне ESRF в рамках стипендии Гумбольдта.
ЧИТАЙТЕ ДАЛЕЕ ИНТЕРВЬЮ С АНАТОЛИЕМ СНИГИРЕВЫМ