Учёные и инженеры Томского политехнического университета (ТПУ) разработали ключевые компоненты для будущего гиганта российской науки — синхротронного комплекса «СИЛА» («Синхротрон-Лазер»). Они создали прототипы высокоточных источников питания для электромагнитов, которые будут управлять пучками элементарных частиц.
Зачем это нужно?
«СИЛА» — это установка нового поколения для самых передовых исследований в биотехнологиях, нанонауке и материаловедении. Как мощный микроскоп размером с футбольное поле, она позволит учёным видеть структуру веществ на атомном уровне. Но для её работы необходима идеальная точность.
Магниты в синхротроне направляют и фокусируют пучок заряженных частиц, летящих почти со скоростью света. Сила и стабильность магнитного поля зависят от тока, который подаётся на обмотки магнитов. Даже малейшие колебания этого тока приведут к «расфокусировке» пучка и исказят результаты экспериментов. Готовых решений с нужной точностью на рынке не было — и их создали томские политехники.
Что сделали инженеры ТПУ?
Они спроектировали и собрали два типа уникальных программно-управляемых источников питания:
- Мощный источник для основной обмотки магнитов. Он выдаёт ток до 110 ампер с исключительной точностью — погрешность всего 10 миллиампер (как если бы из огромной реки вычли один стакан воды).
- Корректирующий источник для тонкой настройки. Работает в диапазоне от -5 до +5 ампер с ещё более фантастической точностью в 1 миллиампер.
Почему это технологический прорыв?
- Цифровое управление: В основе — современная микроэлектроника: быстрые микроконтроллеры и программируемые схемы, которые обеспечивают высочайшую стабильность и управляемость.
- Надёжность: Устройства сделаны по модульному принципу. Если какой-то блок выйдет из строя, его можно быстро заменить, не останавливая работу всей гигантской установки.
- Интеграция в единую систему: Источники станут частью централизованной системы управления «СИЛА». Это позволит операторам в реальном времени следить за процессами и мгновенно реагировать на изменения.
Прототипы уже переданы заказчику — Курчатовскому институту. После испытаний и доработок начнётся их серийное производство. Эта разработка — важный шаг в создании отечественного научного мегакомплекса, который откроет новые горизонты для российской науки и промышленности.