Ученые Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН представили прототип сверхпроводящего эллиптического ондулятора с уникальной конфигурацией магнитного поля. Устройство генерирует циркулярно-поляризованное ондуляторное излучение, открывая перспективы для исследований в области физики материалов. Новаторская технология, разработанная в ИЯФ СО РАН, впервые реализована в мировой практике, опережая аналоги, которые разрабатываются с 1970-х годов.
Применение на станциях ЦКП «СКИФ»
Разработка будет интегрирована в экспериментальные станции ЦКП «СКИФ», где позволит изучать материалы со сложной магнитной структурой: редкоземельные элементы (неодим, иттрий, самарий) и молекулярные магнетики. Это стало возможным благодаря методу рентгеновского магнитного дихроизма, требующего высокой точности генерации излучения. Результаты проекта уже были презентованы на международной конференции SFR-2020.
Принцип работы инновационного магнита
Особенность эллиптического ондулятора — крестообразное расположение сверхпроводящих катушек под углом 90°. Это создает спиралевидное магнитное поле, где продольная компонента преобладает над поперечной на 30%, формируя эллиптическую форму. Как пояснил аспирант ИЯФ СО РАН Павел Каноник: «Взаимодействие полей от верхних и нижних катушек генерирует вращающийся вектор, что принципиально меняет характеристики излучения».
Точность как ключевой фактор
Качество ондуляторного излучения напрямую связано с минимальной фазовой ошибкой магнитного поля. Разработка ИЯФ СО РАН демонстрирует среднеквадратичную погрешность всего 3°, что обеспечивает высокую яркость пучка. Такая точность критична для экспериментов, требующих детального анализа микроструктур.
Перспективы для науки и промышленности
Внедрение технологии в ЦКП «СКИФ» ускорит исследование новых материалов для электроники, энергетики и медицины. Уникальный ондулятор подтверждает лидерство российской науки в области разработки синхротронного оборудования, открывая путь к прорывным открытиям.
Преимущества спирального синхротронного излучения в современных исследованиях
Синхротронное излучение с закрученными по спирали фотонами открывает революционные возможности для изучения материалов. С его помощью метод рентгеновского магнитного дихроизма раскрывает секреты сложных магнитных структур, таких как редкоземельные элементы. Эти уникальные вещества служат основой для прорывов в радиоэлектронике, атомной энергетике, металлургии и других высокотехнологичных отраслях.
Редкоземельные элементы и прорывы в материаловедении
Неодим, иттрий, самарий и их сплавы — настоящие «супергерои» современной техники! Они образуют постоянные магниты невероятной мощности, а ученые уже создают молекулярные магнетики с заданными свойствами. Гибкие, легкие, с рекордной намагниченностью, они открывают дорогу компактным устройствам молекулярной электроники, где важна сверхъемкая магнитная память.
Инновации в управлении поляризацией излучения
Ключ к точному анализу магнитных структур — мгновенное переключение между правой и левой поляризацией рентгеновских лучей. Эту задачу блестяще решает эллиптический ондулятор, разработанный в ИЯФ СО РАН. Его уникальная конструкция с двумя спиральными модулями и быстрыми корректорами позволяет изолировать магнитные свойства материала, «отсекая» лишние данные. Как говорит Николай Мезенцев, доктор физ.-мат. наук: «С помощью нашей системы мы видим только то, что важно — взаимодействие фотонов с магнитным полем».
Мировое лидерство российских технологий
Хотя эксперименты со спиральными ондуляторами ведутся с 70-х годов, именно российские ученые первыми реализовали переключение поляризации! Прототип устройства уже генерирует эллиптическое поле, а впереди — интеграция с экспериментальными станциями ЦКП «СКИФ». «Пользователи ждут нашу разработку, ведь ИЯФ СО РАН — мировой эксперт в создании сверхпроводящих систем», — подчеркивает Павел Каноник.
Будущее магнитных исследований
С каждым шагом технология становится совершеннее, открывая новые горизонты для науки и промышленности. Уникальные разработки ИЯФ СО РАН не только укрепляют позиции России на мировой арене, но и приближают эру умных материалов, где магнитные свойства можно проектировать на атомном уровне. Это будущее, которое создается сегодня!
Современный прорыв в научной инфраструктуре России
Проект ЦКП «СКИФ», реализуемый в рамках национального проекта «Наука», открывает новую эру для отечественных исследований! Это масштабная инициатива направлена на создание передовой сети источников синхротронного излучения, которые станут основой для прорывных открытий. Как ключевой элемент программы развития Новосибирского научного центра («Академгородок 2.0»), «СКИФ» объединит ускорительный комплекс, инновационные экспериментальные станции и современные лаборатории, обеспечив ученых всем необходимым для работы на мировом уровне.
Старт исследований уже в 2024 году
Уже в 2023 году завершится строительство уникального источника синхротронного излучения, а первые научные эксперименты начнутся в 2024-м! Проект, бюджет которого составляет 37,1 млрд рублей, не только укрепит позиции России в области высоких технологий, но и создаст условия для международного сотрудничества. Это важный шаг к будущему, где российские ученые смогут решать глобальные задачи в области медицины, энергетики и материаловедения.
Иллюстрация: Прототип ондулятора в разобранном виде. Фото предоставлено П. Каноником
