Ученые Института инженерных и цифровых технологий НИУ «БелГУ» в составе международной команды исследователей из Армении, Великобритании и Германии разработали новый способ сделать небольшой источник рентгена стабильным, безопасным и долговечным. Это открытие открывает дверь в новую эру рентгенографии – без громоздкого оборудования и необходимости специальных помещений, пишет РИА Новости.
Специалисты из НИУ «БелГУ» под руководством доцента кафедры теоретической и экспериментальной физики Андрея Олейника совместно с зарубежными коллегами разработали способ стабилизации небольшого прибора, генерирующего рентгеновское излучение. Как объяснил Андрей Николаевич, работающие в повсеместно используемых приборах рентгеновская трубка – генератор излучения при высоком напряжении, и детектор излучения в защитном кожухе имеют большой размер, что и объясняет внушительные размеры рентгенологических аппаратов. Увеличение трубки и детектора позволяет усилить мощность оборудования и получать более точное изображение исследуемого объекта. Но, по мнению учёного, решение большей части задач медицинской диагностики и анализа материала не требуют повышения этих характеристик.
Исследователям удалось определить условия, при которых кристалл танталата лития LiTaO3 размером 1 см стабильно генерирует рентгеновские лучи с энергией, достаточной для медицинских целей. При повышении температуры в вакууме на 10-20 ºС кристаллы образуют сильное электрического поле, что и приводит к генерации рентгеновского излучения.
"Мы нашли ответственный за успех параметр – это закон циклического изменения температуры кристалла, напоминающий по форме синусоиду. Он позволяет плавно менять амплитуду генерируемого поля и резко снижает вероятность электрических пробоев, которые и приводили к нестабильностям. Тонкая настройка геометрии эксперимента, давления остаточного газа, закона изменения температуры и позволяет добиваться стабильного режима работы, или наоборот, сваливаться в нестабильный", – объяснил Андрей Олейник.
В отличие от открытий предшественников, команда исследователей смогла обеспечить стабильность источника рентгеновского излучения. Так учёные успешно решили главою проблему пироэлектрических источников, неконтролируемость которых долго заставляла считать их неэффективными.
"Мы поставили перед собой цель избавиться от причин, вызывающих нестабильность генерации частиц, и нам это удалось, но теперь эти принципы надо перенести в компактную форму для реального использования вне лабораторий. Такие устройства могут быть рабочими лошадками в автомобилях скорой помощи, травмпунктах, сталелитейных цехах и даже в ювелирном деле", – рассказал Андрей Олейник.
В дальнейшем учёные панируют создать прототип мобильного устройства для рентгенологического анализа реальных объектов, а также изучить фундаментальные вопросы рентгеновского излучения. Также исследователи НИУ «БелГУ» совместно с английскими коллегами изучат материалы, обладающие высоким потенциалом для превращения тепла в электроэнергию.
Источник: НИУ «БелГУ»
