Точнее настраивать детекторы. Как увидеть рентгеновские лучи

Рентгеновские лучи находят широкое применение в медицине для диагностики опухолей, заболеваний костей и других медицинских состояний, а также в системах проверки багажа. Ученые используют их для изучения структуры кристаллов и анализа химического состава различных материалов и молекул, применяя мощное излучение, в сотни тысяч раз более интенсивное, чем в стандартных рентгеновских аппаратах. Поскольку рентгеновское излучение невидимо, его трудно точно направить на цель.

Недавно исследователи из Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН (Москва) разработали композитный материал для визуализации рентгеновского излучения, основанный на алмазе с наночастицами фторида европия и стронция. Наночастицы были помещены в алмаз с использованием СВЧ-плазмы. При воздействии рентгеновских лучей наночастицы начали светиться, что позволяло их обнаружить.

В новой работе, сотрудничая с Физическим институтом имени П. Н. Лебедева РАН, авторы исследовали изменения в свечении европия при его интеграции в алмаз. Выяснили, что свечение меняется из-за химической реакции с водородом плазмы, образуя гидриды, что влияет на оптические свойства. Варьируя условия синтеза, возможно точно «настраивать» свечение наночастиц. К примеру, добиться узкого (в одной определенной длине волны) спектра излучения или же широкого — когда европий испускает свечение сразу на многих длинах волн.

Полученные нами результаты позволят точно настраивать спектр свечения уже существующих композитов, а значит, повысить их эффективность. Кроме того, зная, какие изменения происходят с наночастицами в СВЧ-плазме, мы сможем существенно расширить спектр веществ, пригодных для внедрения в алмаз. В свою очередь, это может привести к улучшению производительности и безопасности научных и медицинских рентгеновских систем. В дальнейшем мы планируем провести исследование наночастиц с другими люминесцирующими редкоземельными элементами для выработки общей эффективной стратегии управления спектром люминесценции алмазных композитов.

• Артем Мартьянов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории алмазных материалов Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН

Фото на обложке: процесс исследования люминесценции алмаза. Источник: Артем Мартьянов, предоставлено пресс-службой РНФ