В Томском государственном университете создали детекторный модуль с матричным сенсором из высокоомного арсенида галлия, компенсированного хромом. Об этом сообщили в пресс-службе ТГУ.
Российская разработка открывает возможности для создания собственной компонентной базы для систем визуализации рентгеновского излучения, охватывая как медицинскую технику, включая маммографы и ортопантомографы, так и промышленные системы неразрушающего контроля, а также исследовательские установки мегасайенс-уровня. Проект реализуется в рамках программы «Приоритет 2030».
Полупроводниковые детекторы играют ключевую роль в современных измерительных и диагностических системах, преобразуя невидимое рентгеновское излучение в цифровой сигнал. Это аналогично работе цифровой камеры смартфона, но в рентгеновском диапазоне, который обладает высокой проникающей способностью.
Новая матрица размером 256 на 256 пикселей включает более 65 тысяч чувствительных элементов. Изображение формируется мгновенно, подобно цифровой фотокамере. Каждый пиксель фиксирует количество квантов рентгеновского излучения в определённых энергетических диапазонах, предоставляя не только визуальную информацию, но и данные о химическом составе объекта.
Одним из наиболее перспективных направлений использования новых детекторов является медицина. Для пациентов это означает снижение дозы облучения, улучшение качества снимков и получение данных об элементном составе исследуемых органов. В промышленности эти детекторы позволяют проводить неразрушающий контроль качества материалов и сварных швов в машиностроении, авиастроении и энергетике с использованием установок, не требующих импортных комплектующих.
На данный момент разработка достигла шестого уровня готовности, что свидетельствует о прохождении всех запланированных испытаний и полном соответствии заявленным характеристикам, подтверждая её статус как альтернативы зарубежным аналогам. В настоящее время команда готовится к опытно-конструкторской разработке, которая позволит перейти к опытному производству детекторов.
Важно отметить, что проект успешно реализовал взаимовыгодное сотрудничество с бизнесом. Компания «Евроинтех» предоставила оборудование для флип-чип-монтажа (соединения сенсора с микросхемой считывания), в то время как специалисты ТГУ консультировали партнёров по оптимизации этого оборудования.
«Полупроводниковые детекторы – это техническое зрение современных измерительных и диагностических систем. Они преобразуют невидимое рентгеновское излучение в цифровой сигнал. Это приблизительно как фотоаппарат в смартфоне, но в рентгеновских лучах, которые в силу высоких энергий обладают чрезвычайно высокой проникающей способностью, неся информацию об анатомии исследуемых объектов, – говорит директор центра «Перспективные технологии в микроэлектронике» ТГУ Олег Толбанов. – Новая разработка коллектива ЦПТМ – это матрица размером 256 на 256 пикселей (более 65 тысяч чувствительных элементов). Изображение формируется сразу, подобно тому, как работает цифровая фотокамера. Каждый пиксель «считает» число квантов рентгеновского излучения в заданных энергетических диапазонах, что дает не только картинку, но и информацию о химическом составе объекта».
Успех с матричным модулем – закономерный результат работы коллектива. Ранее на базе центра совместно с ИЯФ СО РАН был создан первый российский детектор GINTOS для строящегося мегасайенс-проекта СКИФ. Создание GINTOS и нынешнего модуля демонстрирует профессионализм ЦПТМ, возможности которого включают компетенции создания сложнейших матричных детекторных систем. По планам учёных, к 2030 году при решении вопроса с закупкой установки флип-чип сборки в ТГУ может появиться опытное производство, которое закроет потребности страны в критически важных компонентах для рентгеновской визуализации.
ТГУ развивает отечественные разработки для рентгеновской визуализации в разных направлениях. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», сотрудник ТГУ Тимофей Михайлов создал рентгеновский детектор для досмотрового оборудования. Отечественная разработка на 40% дешевле зарубежных аналогов и превосходит их по надёжности.