Российским транспортным узлам критически необходимо перевести досмотровое оборудование на отечественную элементную базу. Решение предложил сотрудник Центра «Перспективные технологии в микроэлектронике» Томского государственного университета Тимофей Михайлов. Об этом сообщили в пресс-службе ТГУ.
Тимофей Михайлов получил грант программы «УМНИК» для создания прототипа инновационного рентгеновского детектора, значительно превосходящего зарубежные аналоги по надёжности и стоимости, которая ниже на 40%.
Устройство основано на гибридной конструкции, включающей кремниевый фотоприёмник и монокристалл селенида цинка (ZnSe). В отличие от импортных моделей, таких как продукция британской компании Sens-Tech или финской Detection Technology, где используются другие материалы, что усложняет конструкцию и вызывает потерю части светового потока из-за оптических барьеров, томская разработка предлагает новый подход.
Благодаря идеальному оптическому и спектральному согласованию материалов, кристалл можно установить в прямой контакт с матрицей без промежуточных барьеров, что позволяет собрать максимум света и значительно улучшить качество теневого профиля. Важно отметить, что не только сцинтиллятор и фотоприёмник, но и вся сопутствующая электроника, включая мультиплексор, усилитель и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), производятся в России. Это обеспечивает операторам интроскопов предельно чёткое изображение, а производителям досмотровых систем полный технологический суверенитет.
Проект Томского государственного университета направлен на решение острой проблемы на рынке. Из-за санкций обеспечение объектов транспортной безопасности стало затруднительным. Годовая потребность российских предприятий в таких детекторах оценивается в 1 500–2 000 штук на сумму до 700 миллионов рублей. Благодаря полной локализации элементной базы и оптимизации конструкции, расчётная стоимость детектора составит 250–270 тысяч рублей, тогда как зарубежные аналоги стоят от 450 тысяч. Потенциальные заказчики включают производителей досмотрового оборудования, систем промышленного неразрушающего контроля и аппаратуры радиационной безопасности.
В течение года в Центре передовых технологий и материалов ТГУ разработают архитектуру многослойных плат, отладят алгоритмы обработки сигналов и проведут стендовые испытания опытного образца. В будущем универсальность технологии позволит использовать эти детекторы не только в досмотровых системах, промышленной дефектоскопии и радиационном контроле, но и в медицине для снижения лучевой нагрузки при рентгенографии, а также в пищевой промышленности для потоковой инспекции продуктов на конвейерах.
«Главное преимущество нашего детектора – в эффективной связке селенида цинка и кремниевого фотоприемника, – рассказывает руководитель проекта, сотрудник Центра «Перспективные технологии в микроэлектронике» ТГУ Тимофей Михайлов. – Идеальное оптическое и спектральное согласование этих материалов позволяет установить кристалл в прямой контакт с матрицей без промежуточных барьеров. Мы собираем максимум света и радикально повышаем качество теневого профиля. Важнейший момент: не только сам сцинтиллятор и фотоприемник, но и вся считывающая электроника – мультиплексор, усилитель и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – являются компонентами исключительно отечественного производства. Для оператора интроскопа это означает предельно четкую картинку, а для производителей досмотровых систем – стопроцентный технологический суверенитет оборудования».
Основное направление исследований — разработка структур на основе арсенида галлия с добавкой хрома (GaAs:Cr). Эти сенсоры предназначены для регистрации ионизирующего, рентгеновского и гамма-излучения. Они обладают высокой радиационной стойкостью и быстрым откликом. Разработки центра находят применение на мегасайенс-установках, в синхротронных центрах, а также в медицине для компьютерной томографии и лучевой терапии. В промышленности их используют для неразрушающего контроля. Работа ведётся в рамках федеральной программы «Приоритет-2030» под руководством ТГУ.
Импортозамещение касается не только досмотрового оборудования, но и радиационной защиты. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», российские учёные разработали новый композитный материал для защиты космонавтов и техники от космической радиации. Новый материал в 200 раз дешевле аналогов.