Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, выполняемые Лабораторией ядерных исследований Центра в 2023 году

15.11.2023

«Разработка и изготовление люминесцентных детекторов излучений»

Люминесцентные детекторы ионизирующего излучения имеют перспективы применения в составе оборудования, используемого на облучательных станциях для прикладных исследований комплекса NICA в целях измерения профиля пучков тяжелых ионов. Постоянная (в режиме реального времени) или периодическая (контроль через определенные промежутки времени) регистрация положения пучка необходима для точного определения зоны облучения образцов различных видов в особенности в случае использования узкого пучка или пучка, обладающего неоднородностью по площади облучения.

Положение пучка определяется путем регистрации люминесцентного сигнала, возникающего при взаимодействии заряженных частиц с материалом детектора и соотнесения его с координатной сеткой. Конструкция детектора включает чувствительный элемент из материала, испускающего световой сигнал при воздействии ионизирующего излучения, регистрирующего устройства — видеокамеры, системы зеркал (при необходимости выведения регистрирующего устройства из зоны непосредственного прохождения пучка) и корпуса, обеспечивающего механическую поддержку элементов детектора и затемнение при передачи светового сигнала с использованием системы зеркал.

В ходе работы создается соответствующая технология, и изготавливаются эффективные люминесцентные детекторы, излучающие в видимом диапазоне спектра, предназначенные для определения профиля пучка ускоренных тяжелых ионов с энергиями порядка 1-4 ГэВ/нуклон.

Рабочая длина волны люминесцирующего излучения должна позволять регистрировать заряженные частицы с энергиями порядка 1-4 ГэВ/нуклон и зарядовыми числами близкими к таковому у ионов ¹²⁴ Xe⁵⁴⁺.  Минимальная яркость излучения соответствует регистрируемым возможностям цветной видеокамеры с минимальной фиксируемой освещенностью ≤ 0,1 лк.

 Работа на стадии завершения.   Цена данной хоздоговорной работы составляет 295 т.р.

Руководит НИОКР Зав. Лабораторией ядерных исследований д.т.н. Гончаров И.Н.

 «Разработка и отладка методики инструментального исследования алмазоподобных пленок для газоразрядных детекторов»

Большинство детектирующих систем, работающих в газовой среде при высоких напряжениях, испытывают агрессивное и необратимое, разрушительное воздействие на их электроды в условиях высокой напряженности электрического поля и газовых разрядов. Поэтому они остро нуждаются в надежной и долговременной защите как от электрических разрядов, так и от радиационных воздействий. Более того, необходимо обеспечить стабильность работы данных электродов детекторов в их рабочей газовой среде.

За последний период времени установлено, что перспективными представляются защитные покрытия данных электродов в виде алмазоподобных пленок (DLC). Их наносят на электроды различной конфигурации методом магнетронного распыления и другими способами, что формирует на них покрытия различного процентного состава по отношению к форме гибридизации sp2 или sp3. Данное соотношение между фазами обычно определяют по спектру комбинационного рассеяния (Рамановского рассеяния). Подобным образом устанавливают образование алмазоподобной фазы. При этом относительно открытым остается вопрос об оптических и электрических свойствах пленки как защиты. Не до конца решена проблема выбора параметров пленки, адекватно характеризующих её защитные свойства, наиболее важных в условиях обозначенного применения.

Очень актуально проведение исследований, направленных на выявление новых более информативных методов получения сведений о свойствах данных структур. В частности, весьма важным параметром, который невозможно установить Рамановским методом, является ширина запрещенной зоны вещества, а также её особенностей. Данную информацию можно получить из фотоэлектрических измерений, а также исследуя температурную зависимость проводимости структуры.

В ходе работы должен быть предложен новый подход в анализе свойств получаемых структур, а именно, в определении ширины запрещенной зоны защитных алмазоподобных пленок, информация о которой у изготовителей покрытий на сегодняшний день отсутствует. Также будет разработана соответствующая методика контроля ширины запрещенной зоны методом фотопроводимости.

Цена данной хоздоговорной работы составляет 300 т.р.

Руководит НИОКР с.н.с. Лаборатории ядерных исследований, к.ф-м.н. Касумов Ю.Н.