В Новосибирске ученые создают фотопушку для изучения лекарств и вирусов
В новосибирском ИЯФ СО РАН работают над фотопушкой — устройством для генерации ультракоротких электронных пучков. Стандартный продольный размер пучка на синхротроне СКИФ составляет около сантиметра, а фотопушка сокращает его до долей миллиметра. Об этом пишет сайт ЧС-ИНФО.
На базе СВЧ-фотопушек планируют создать лабораторный стенд. С его помощью исследователи будут в реальном времени изучать строение и характеристики веществ на атомном уровне — это востребовано в биомедицине и фармацевтике. Ещё один плюс: установка помещается в обычной комнате. Промежуточный результат уже есть — в стране создали фотопушку, где лазерное и СВЧ-излучение синхронизированы, впереди новый цикл измерений.
Сотрудница ИЯФ СО РАН и ЦКП СКИФ Кристина Сибирякова объяснила: для пико- и фемтосекундных пучков с большим пиковым током термопушка неэффективна. В таком случае применяют фотопушки и фотокатоды. Короткие пучки с большим зарядом нужны, например, для сверхбыстрой электронной дифрактометрии. Этот метод даёт возможность наблюдать за внутренним строением материалов и соединений на уровне атомов и молекул в реальном времени, а фотопушки могут служить источником электронов для лазера на свободных электронах.
В фотопушке работает фотоэффект: электроны вылетают с катода под действием света. Чем короче лазерный импульс, тем короче пучок на выходе. Для разных режимов — очистки фотокатода, получения рабочего пучка и снижения углового разброса частиц — требуется специальная система управления лазером. Её разработали при участии новосибирского Института автоматики и электрометрии.
Сейчас готов первый вариант фотопушки, оснащённой системой синхронизации. На установке прошли «холодные» измерения без СВЧ-мощности: измерили поля и частоту — параметры совпали с нужными. Затем предстоит собрать стенд, проверить вакуумную прочность, подать СВЧ-мощность и изучить темновые токи. Академик Евгений Левичев, курирующий научную работу в ИЯФ СО РАН и возглавляющий ЦКП СКИФ, заметил, что СВЧ-фотопушка — продвинутый источник качественного электронного пучка с ультракороткой длительностью и низким эмиттансом; такие приборы нужны для инжекции лазеров на свободных электронах и источников синхротронного излучения, их применяют в электронных микроскопах и для исследований атомной структуры методом сверхбыстрой электронной дифракции.
