Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 35

- Как началось создание мощного ЛСЭ Сибирского центра фотохимических исследований?

- Итак, использование ускорителей-рекуператоров для мощных ЛСЭ было очень желательно. В 80х гг мы стали проектировать такой ускоритель, для него понадобились новые технические решения: высокочастотные резонаторы, специальные магниты. И в начале 90х гг мы подготовили проект такого ускорителя. Следующим шагом стал поиск помещения.

Мы связались с руководством Института химической кинетики и горения СО РАН, а там уже много лет работала лаборатория лазерной фотохимии, руководителем которой был профессор Александр Константинович Петров.

Они изучали изменения химических процессов под действием лазерного излучения. Лазерный свет может действовать как катализатор, реакции происходят совсем по-другому. Кроме того, можно заниматься разделением изотопов, то есть выделять нужные изотопы из смеси. Этим и занималась лаборатория лазерной фотохимии Института химической кинетики и горения.

Поэтому к нам пришли академик Юрий Николаевич Молин, который был тогда директором института, и А. К. Петров. Со стороны ИЯФ в этих обсуждениях участвовали наш директор академик Александр Николаевич Скринский, заведующий нашей лабораторией Геннадий Николаевич Кулипанов, Александр Данилович Орешков и я.

В ходе этого разговора мы выяснили, что если бы у них был мощный лазер с перестраиваемой длиной волны, то они смогли бы существенно расширить свои исследования. Потому что до этого они пользовались несколькими лазерами, самым хорошим из которых был лазер на окиси углерода. Он имеет длину волны 10,6 мкм. Для того чтобы с ним работать, химики специально синтезировали молекулы, у которых переходы лежали именно в этой области.

Кроме того, от других программ у них остался специальный корпус, помещение, где можно было расположить ускоритель. Мы договорились, что ИЯФ в этом помещении построит установку, которая потом будет использоваться ими и другим институтами и научными учреждениями.

В 90х гг. началось строительство ЛСЭ. Оно шло довольно долго, потому что сначала нужно было подготовить помещение и изготовить необходимые компоненты. Наш ЛСЭ заработал в 2003 году. Примерно через год мы сделали каналы вывода излучения, ведь продукт нужно поставлять потребителю, а через два года у нас начали работать первые пользователи.

Вывод излучения из ускорительного зала осложнялся тем, что субмиллиметровое излучение плохо проходит через воздух. Чтобы решить эту проблему, нужно было сделать специальную магистраль, заполненную сухим азотом, специальную оптику, которая правильно фокусирует излучение.

Все это было сделано, заработала первая очередь нашей установки — ЛСЭ, который генерирует излучение в диапазоне длин волн от 110 до 240 мкм. С тех пор он работает, и наши пользователи получают свои научные результаты. Средняя мощность излучения — 0,5 кВт, а пиковая — около 1 МВт. В 2008 г. мы достроили наш ускоритель-рекуператор, добавив к магнитной системе еще два электроннооптических канала. С их помощью мы дважды ускоряем электроны, а затем дважды замедляем использованный электронный пучок.

Кстати, это — первый в мире «многопроходный» ускоритель-рекуператор. В 2009 г. мы запустили второй ЛСЭ. Он использует электроны с удвоенной (по сравнению с первым ЛСЭ) энергией и, вследствие этого, работает в более коротковолновом диапазоне длин волн — 50-80 микрон, со средней мощностью 0,5 кВт. В 2010 г. мы вывели излучение нового ЛСЭ на существующие пользовательские станции.

- Строительство ЛСЭ пришлось на 90е, как вы справлялись?

- Все знают, что в 90х гг. был провал в финансировании. Что-то мы успели сделать до него, после же продавали разработанное и изготовленное нами научное оборудование заграницу. Другими источниками финансирования были Министерство науки и Российская академия наук, в частности, интеграционные гранты Президиума Сибирского отделения РАН. Так, из разных мест, мы набрали средства.

Что касается «заграничных» разработок, то мы отослали оборудование старого ЛСЭ в Университет Дьюка, не бесплатно, естественно. Кроме того, мы делали ондуляторы для разных мировых центров — Университета Дьюка, Брукхейвенской национальной лаборатории, Аргоннской национальной лаборатории, и тоже на этом зарабатывали.

Еще мы сделали компактный ЛСЭ для Корейского института атомной энергии и (для них же) ускоритель, который является копией инжекционной части нашего ускорителя, а так же бустер (специальный ускоритель) и новый высокочастотный резонатор для Университета Дьюка. Таким образом, мы сами зарабатывали во время провала финансирования.

Затем стала расти доля государственного финансирования. Для строительства нашего ЛСЭ понадобились относительно небольшие деньги. Это связано еще и с тем, что все оборудование сделано на нашем экспериментальном производстве, в нашем институте.

- В чем уникальность нашего ЛСЭ?

- С самого начала работы мы получили мощность примерно полкиловатта, которая является рекордной для этого диапазона длин волн, но не предельна для ЛСЭ вообще. Электронный пучок, и излучение идут не непрерывно, а периодически в виде коротких сгустков. Поэтому пиковая мощность нашего излучения гораздо выше средней — порядка одного мегаватта.

- Какие еще есть подобные установки в мире?

- ЛСЭ сейчас довольно много, но в основном они имеют меньшую среднюю мощность, потому что не используют ускорителей-рекуператоров. Таких ускорителей в мире всего три — в лаборатории им. Джефферсона (США), в Японском институте исследований по атомной энергии (у них машина работает в импульсном режиме, то есть не непрерывно, поэтому средняя мощность поменьше) и у нас.

- В чем сложность получения терагерцового излучения?

- Сложность состоит в том, что пока его не было, то не было и соответствующей техники для работы с ним, например, измерителей мощности на этот диапазон, стандартной оптики, линз, потому что почти все материалы непрозрачны в этом диапазоне.

- Где применяется ЛСЭ?

- С излучением нашего ЛСЭ работает около 10 научных групп. Специфика этой работы заключается в том, что поскольку до этого никогда не было такого излучения, наши потенциальные пользователи не знают, что с ним можно делать.

Они пробуют работать, и у многих что-то не получается, поэтому они уходят. Но, к счастью, уходят не все, у некоторых есть интересные научные результаты. И мы небезосновательно надеемся, что со временем пользователей будет все больше и больше.

Сейчас у нас активно работают группы из Института химической кинетики и горения СО РАН и Института цитологии и генетики СО РАН, Института физики полупроводников СО РАН, Новосибирского и Московского государственных университетов. Планируют начать исследования сотрудники Института неорганической химии СО РАН, Института теоретической и прикладной механики СО РАН и Международного томографического центра.