Группой ученых НИЯУ МИФИ и НИЦ «Курчатовский институт» разработан атомный томограф «АтоТом» для исследования структуры материалов на атомном уровне с определением химической природы регистрируемых атомов.
Группа ученых НИЯУ МИФИ и НИЦ «Курчатовский институт» разработала атомный томограф «АтоТом» для исследования структуры материалов на атомном уровне с определением химической природы атомов.
Прибор работает следующим образом: микроскопический образец материала (диаметром 0,3–0,4 мм и длиной 15–20 мм) помещают в вакуумную камеру и охлаждают до температуры около 20 Кельвинов (минус 250 градусов Цельсия). С помощью лазерных импульсов образец испаряют наноскопическими порциями — буквально по одному-два атома. Химический состав испаренных атомов определяется методами масс-спектроскопии. Полученные данные обрабатываются на мощных компьютерах, что позволяет построить трехмерную карту расположения атомов в исследуемом материале.
Как отмечает профессор НИЯУ МИФИ Сергей Рогожкин, свойства современных материалов определяются не столько их составом, сколько наноструктурой. Особенно важны такие исследования для химически сложных материалов, содержащих множество компонентов, где даже незначительные примеси могут существенно влиять на конечные свойства.
В настоящее время подобные устройства в мире производит только одна американская компания, но в нынешних условиях поставки и обслуживание этих приборов в Россию прекращены. Разработанный «АтоТом» не уступает зарубежным аналогам по качеству, но имеет два важных преимущества. Во-первых, его серийные образцы будут как минимум в два раза дешевле. Во-вторых, разработчики готовы создавать модификации с особыми характеристиками под конкретные задачи заказчиков.
Первый вариант установки был создан еще в конце 2021 года, однако из-за санкций разработчикам потребовалось дополнительное время, чтобы полностью заменить все импортные комплектующие отечественными. Ключевые компоненты, включая быстродействующий детектор и программное обеспечение, были созданы с нуля на российской элементной базе и запатентованы.
В установках для атомно-зондовой томографии нуждаются ведущие материаловедческие центры Росатома, крупные металлургические и промышленные компании. В частности, Росатому такие исследования требуются для определения степени радиационного повреждения деталей ядерных реакторов.