Сотрудники молодежной лаборатории «Микроэлектроника мультиспектральной квантовой интроскопии» Томского государственного университета разработали новые детекторы, обладающие повышенной чувствительностью. Они предназначены для неразрушающего контроля изделий из материалов, сложных для диагностики, например, волокнистых полимерных композитов. Мультиспектральные детекторы позволят проводить оценку строения и фазового состава малоконтрастных объектов, что повысит качество контроля продукции на российских предприятиях. Молодежная лаборатория создана в ТГУ при поддержке нацпроекта «Наука и университеты».
«Волокнистые полимерные композиты используются в областях, где особенно важны прочность, жесткость и повышенная износостойкость материала, например, в машиностроении, ветроэнерегетике, нефтяной промышленности и других сферах, – поясняет заведующий молодежной лабораторией, ученый ТГУ и ИФПМ СО РАН Павел Космачев. – Особенностью композитов является относительно небольшой эффективный атомный номер материала матрицы, что предъявляет повышенные требования к чувствительности рентгеновских детекторов, используемых для неразрушающего контроля целостности структуры».
В рамках исследований, поддержанных нацпроектом «Наука и университеты», ученые ТГУ разработали рентгеновские детекторы, способные видеть даже самые мелкие дефекты, недоступные для диагностики другими способами. Основой этих детекторов служат многоэлементные сенсоры из арсенида галлия, компенсированного хромом (HR GaAs:Cr). Наряду с этим разработаны алгоритмы для построения цифровых изображений и собраны лабораторные образцы детекторов на базе центра «Перспективные технологии в микроэлектронике» ТГУ.
«Функциональная особенность новых детекторов заключается в способности регистрировать единичные частицы и кванты в каждой элементарной ячейке матричного детектора и различать материалы по атомному числу, – объясняет Павел Космачев. – Метод опробован на полимерных композитах, доказал свою эффективность. Его можно настраивать на разные материалы за счет подбора других режимов. Новые детекторы обладают высокой радиационной стойкостью, поэтому могут использоваться в разных областях».
Особую роль в работе детекторов играют алгоритмы обработки изображений. Ученые создали пакет компьютерных программ, на которые получены четыре патента. Таким образом, исследователи ТГУ создали универсальный инструмент для неразрушающего контроля объектов из разных материалов. В России до настоящего времени отечественных разработок такого плана не было. Разработка ученых ТГУ будет способствовать развитию отечественной промышленности и обеспечению технологического суверенитета страны.
В рамках национального проекта «Наука и университеты» в России с 2018 по 2024 год созданы сотни молодежных лабораторий, оснащенных самым современным оборудованием. На базе лабораторий проводятся исследования и создаются новые разработки в области робототехники, приборостроения и станкостроения, малотоннажной химии, искусственного интеллекта, медицины и других направлений, стратегически важных для страны. При поддержке нацпроекта на базе ТГУ создано две молодежные лаборатории: «Медицинское приборостроение (CyberMed)» и «Микроэлектроника мультиспектральной квантовой интроскопии».