Как показал наш небольшой недавний эксперимент по публикации подборки из 5 позитивных новостей российской микроэлектроники за декабрь 2023 года, читателям интересен такой формат. Поэтому сегодня добавим еще немного научно-популярного чтения. Поговорим о трех темах: разработке в Новосибирске термоядерного реактора альтернативной схемы, проекте российского лазера на свободных электронах с длиной волны 10 нм и созданном нашими учеными из Москвы составе для активации печатных плат. Вся информация не является сенсационной и доступна на сайтах организаций, о которых пойдет речь. Хотя, на наш взгляд, она должна быть в "больших" СМИ.
1. Российские ученые разработали новый состав для активации печатных плат
В Московском авиационном институте по программе импортозамещения создали отечественное средство, востребованное в процессе производства печатных плат для электронных приборов. Это состав для активации печатных плат на базе аммиачного раствора, наносимый погружным способом на плату перед нанесением на нее металлических дорожек (этап активации платы). Раствор превосходит по своим свойствам используемый сегодня палладиевый аналог и главное – в 40 раз дешевле иностранных образцов, а также проще в производстве.
Как поясняют разработчики, чтобы произвести любую печатную плату, необходимо её металлизировать, а процесс металлизации невозможен без покрытия платы специальным проводящим слоем, на котором будет оседать металл. Это и есть процесс активации печатной платы.
На сегодня разработка из МАИ уже может использоваться для мелкосерийного и единичного выпуска электронных устройств, и ее создатели рассчитывают доработать свою технологию до промышленного использования.
2. Разработана технология российского лазера на свободных электронах с длиной волны 10 нм
В Институте ядерной физики имени Будкера Сибирского отделения Российской академии наук (ИЯФ СО РАН, Новосибирск) создали при государственной поддержке проект лазера на свободных электронах для использования в рентгеновской литографии при производстве микроэлектроники. Новый лазер имеет длину волны около 10 нм.
По информации разработчиков, излучение с длинами волн порядка 10 нм сегодня используется в микроэлектронной промышленности для изготовления электронных микросхем с большой плотностью элементов методом рентгеновской литографии. Применение лазеров по новой технологии позволить нарастить производительность оборудования микросхем.
Особо стоит отметить, что в проекте российских ученых применены многочисленные новые элементы, такие как магнитная система электронного накопителя с отрицательным коэффициентом расширения орбит, поворотные магниты с большой вертикальной апертурой на основе постоянных магнитов, низкочастотные ускоряющие резонаторы и ряд других.
СПРАВКА:
- Лазер на свободных электронах представляет собой устройство для преобразования кинетической энергии релятивистских электронов в энергию коротковолнового электромагнитного излучения. Такой лазер использует эффект вынужденного ондуляторного излучения для усиления электромагнитных волн.
- Рентгеновская литография – это освещение пластины из специального материала через наложенный на него металлический транспарант с отверстиями нужной формы, а затем удаление засвеченных участков материала травлением.
3. Возможно ли создание термоядерного реактора на основе открытой магнитной системы?
На этот вопрос должна дать ответ проектируемая в России газодинамическая многопробочная ловушка (ГДМЛ). Создают такое передовое оборудование при государственной поддержке в Новосибирске. Разрабатываемая установка соединит в себе лучшие наработки Института ядерной физики имени Будкера в области физики плазмы: нагрева с помощью атомарных инжекторов, СВЧ-нагрева, технологий сверхпроводимости, преодоления различных типов неустойчивости. Масштабный исследовательский проект наших ученых является альтернативой токамакам – прототипам термоядерных реакторов, в которых плазма удерживается замкнутым магнитным полем. В самом конце 2023 года завершен этап эскизного проектирования ГДМЛ.
Как сообщают разработчики, их направление работ — это открытые магнитные ловушки (системы с открытым магнитным полем). Технически это более доступная конструкция, у которой есть свои преимущества, главным из которых является возможность работы в стационарном режиме. В Новосибирске работают 4 экспериментальные установки такого типа – КОТ (Компактный осесимметричный тороид), ГДЛ (Газодинамическая ловушка), ГОЛ-NB (Гофрированная ловушка — Neutral beams) и СМОЛА (Спиральная магнитная открытая ловушка). Эксперименты на них показали впечатляющие для такого типа результаты по нагреву и времени удержания плазмы. Сейчас на них отрабатываются технологии для создания установки нового поколения ГДМЛ (Газодинамическая многопробочная ловушка).
Размеры ГДМЛ не будут гигантскими: длина около 30 метров. Из других технических характеристик известны параметры магнитного поля – 1,5 Тесла в центре и 20 Тесла в пробках. В стартовой конфигурации магнито-вакуумная система установки будет включать в себя центральную секцию с сильными магнитными пробками и расширители, предназначенные для размещения приемников плазмы. Нагрев плазмы будет осуществляться за счет инжекции мощных пучков нейтральных частиц и дополнительного введения СВЧ-мощности.
Важным отличием установки ГДМЛ от существующих открытых ловушек с нейтральной инжекцией станет достижение квазистационарного режима, при котором потери энергии и частиц из плазмы компенсируются системами нагрева и дополнительной подпитки. Длительность работы большинства систем в стартовой конфигурации, как и время существования плазмы, составит 2 секунды, а длительность нейтральной инжекции – 0.3 секунды. По бытовым меркам это мало, но для эксперимента – достаточно. Физики смогут проверить основные гипотезы: подтвердить, что плазма в такой системе устойчива, и проверить предложенные в Институте ядерной физики имени Будкера технологии увеличения её времени жизни в ловушке.
Также отмечается, что ограничение жизни плазмы 2 секундами позволило значительно упростить конструкцию различных систем установки, сроки реализации проекта и его стоимость. В проект заложена возможность постепенной модернизации отдельных модулей и систем установки и расширения научной программы по мере развития проекта. Модульный принцип строения открытых ловушек делает их ремонтопригодными даже для реакторных масштабов.
Еще один интересный момент. В проекте перспективной системы из Новосибирска заложена идея возможности использования альтернативных топлив для термоядерного реактора. Традиционно рассматривается использование смеси тяжелых изотопов — дейтерия и трития. Такую термоядерную реакцию проще запустить, но большая часть энергии в ней выделяется в виде нейтронов, поэтому реактор становится радиоактивным. Кроме того, тритий отсутствует в природе, и для его наработки придётся применять сложные и дорогостоящие технологии.
В оборудовании, которое создают в Институте ядерной физики имени Будкера, можно очень эффективно использовать магнитное поле и удерживать плазму с большим давлением, в перспективе для неё доступны другие реакции, например, D-D (дейтерий-дейтерий), D-3He (дейтерий-гелий 3) и P-11B (протон-бор 11).
- Чистый дейтерий – это неограниченный ресурс, в отличие от редкого и дорогого трития, он буквально падает на нас с неба. В каждом кубическом метре воды содержится 33 грамма дейтерия, этот источник энергии практически неисчерпаем. Важное практическое приложение проекта – возможность использовать установку в качестве источника нейтронов. Такие устройства востребованы при уничтожении радиоактивных отходов и могут также применяться для производства редких изотопов, — подчеркивает заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Петр Багрянский.
- Больше новостей и материалов о российской технике и технологиях на нашем сайте https://tehnoomsk.ru.
- Уважаемые друзья! Наш медиаресурс никто не финансирует. Будем рады любой помощи. Карта 5336 6903 1347 4720. Спасибо, что читаете нас и делитесь нашими публикациями!
