В Новосибирске завершена разработка нового научного прибора - однокоординатного детектора прямого счёта фотонов SciCODE. Устройство создано в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН и предназначено для работы на станциях Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ) - одного из ключевых научных проектов в России. SciCODE призван заменить устаревший газовый детектор ОД-3М, разработанный в 1990-х, и удовлетворить необходимые требования в работе с рентгеновским излучением.
Главное преимущество нового детектора - способность полностью подавлять фоновые шумы при регистрации отдельных фотонов в рентгеновском диапазоне. Это достигается за счет технологии прямого счёта: каждый фотон попадающий на полупроводниковый сенсор (на основе кремния или арсенида галлия), генерирует электрический сигнал, который обрабатывается специализированными микросхемами в реальном времени. В отличие от газовых детекторов, где сигнал формируется в среде с высоким уровнем собственного шума, полупроводниковая архитектура SciCODE обеспечивает не только высокое пространственное разрешение, но и возможность точного измерения энергии каждого фотона - функцию, которой лишены многие зарубежные аналоги, включая швейцарские разработки.
Это важно для таких направлений, как:
- Изучение кристаллической структуры новых материалов (высокотемпературных сверхпроводников и катализаторов)
- Рентгеновская дефектометрия биологических молекул - при разработке фармацевтических препаратов
- Наблюдение за быстрыми химическими реакциями в режиме реального времени
- Анализ напряжений в композитных материалах для авиа и ракетостроения
Не менее важной частью проекта стало создание специализированного программного обеспечения, за которое отвечала магистрантка Новосибирского государственного университета Мария Ярцева. В рамках стратегического проекта "Центр интеграции персонифицированной биомедицины, фармации и синхротронных, бинарных технологий" она разработала 2 ключевые системы:
- Программное обеспечение для управления детектором SciCODE, включающее: интерфейс для калибровки и настройки параметров регистрации, модули сбора и предварительной обработки данных, средства визуализации сигналов в реальном времени
- Систему синхронизации экспериментальной станции, которая генерирует управляющие импульсы, совмещая работу СКИФ, детектора и других приборов с точностью до наносекунд.
Обе системы были реализованы на языке C++ с использованием фреймворка Qt под операционную систему Linux - стандартную платформу для научного оборудования. Для работы с аппаратной частью использовался язык описания аппаратуры SystemVerilog, а отладка логики проводилась в среде ModelSim. Управление детектором и синхронизатором осуществляется через интернет, что позволяет интегрировать их в любую современную экспериментальную станцию.
Интересные технические детали:
- В основе детектора - полупроводниковая плата, разработанная в ИЯФ СО РАН (Институт ядерной физики имени Г. И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук)
- Обработка сигналов ведется через программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), установленную на управляющей плате
- Аналогичная архитектура используется в блоке синхронизации, что упрощает их совместную работу
Нужно оборудование?
Звоните: 8 (800) 777-23-97
Точных Вам измерений!