Сотрудники МНИЦ “Когерентная рентгеновская оптика для установок Мегасайенс” БФУ им. И. Канта стали участниками Young Russian Scientist School в ESRF
1 - 5 апреля 2019 г. сотрудники международного научно-исследовательского центра “Когерентная рентгеновская оптика для установок Мегасайенс” БФУ им. И. Канта
Сергей Шевырталов и
Анатолий Лушников принимали участие в школе молодых исследователей - Young Russian Scientist School в ESRF.
Школа организована НИЦ Курчатовским институтом на базе Европейского центра синхротронного излучения (ESRF, Гренобль, Франция). Цель - познакомить молодых ученых с основами исследовательской и инструментальной части синхротрона, показать исследовательские станции и прогресс текущей модернизации источника до 4-го поколения. Участники из России представляли Курчатовский институт, Томский государственный университет, Южный федеральный университет и БФУ им. И. Канта.
В рамках школы известные исследователи и сотрудники ESRF делились опытом построения и организации работы синхротронов и станций, а также своим опытом по переходу на новый тип источника, который позволит ESRF стать первым в мире синхротроном 4 поколения (European Bright Source - EBS).
Работа в школе велась по двум направлениям. Первое - это лекции, на которых рассказывали про перспективные исследования и последствия модернизации источника синхротронного излучения. Большое внимание было уделено рентгеновской оптике и инструментальной области, в частности, устройствам, ответственным непосредственно за отклонение и разгон электронов. Вводную лекцию по синхротронному излучению, перспективным исследованиям и проблемам представил генеральный директор ESRF Франческо Сетте (Francesco Sette). Второе направление - знакомство с исследовательскими станциями, которых на ESRF на данный момент 48 штук. Участников школы разделили по группам и распределили по исследовательским станциям для индивидуальных работ.
Как отмечают участники школы, эти знания крайне важны российским ученым, так как позволят разработать новые системы без ошибок и «оглядок на прошлое», которые присутствуют в существующих синхротронах.
Сергей Шевырталов: «Школа позволила не только понять, как именно устроены синхротроны, но и получить представление о проводимых на них исследованиях. Меня впечатлили исследования по получению металлического водорода, который присутствует ближе к центру Земли в форме FeHx. Получение его возможно на синхротронах в условиях экстремального давления, достигающего 495 ГПа. При этом предел давления, которого можно достигнуть в данный момент на станции – 1 ТПа. То есть уже сейчас можно провести локальную симуляцию условий в центре Земли для изучения материалов, которые могут образоваться только там. Помимо давления это и очень высокая температура – около 6000 К, которую сейчас можно достичь при помощи высокомощных лазеров. К другим актуальным научным проблемам можно отнести исследование влияния выброса частиц серебра и диоксида титана в почву и воду на рост и развитие растений. Диоксид титана, который присутствует в кремах от загара и краске, имеет свойство накапливаться в огурцах и других растениях. Мне удалось посетить 5 станций и 3 исследовательские лаборатории. Из станций могу отметить ID-23 и 30, занимающиеся серийной белковой кристаллографией, поставленной так, что не требуется присутствие пользователей – все делает робот. ID-6, которая делится на две части, на которых проводится тестирование новых оптических элементов и методов исследования и ID-12, где исследуются магнитные свойства материалов в больших магнитных полях до 8 Тл. Оптическая система большинства станций будет модернизирована в соответствии с новыми параметрами источника, а станции, которые не будут модернизированы, просто получат преимущество улучшенных характеристик синхротрона. Отдельно хочу отметить хорошую и грамотную организацию школы, инфраструктуру центра, которая позволяет вообще не выходить с территории. Столовые, кафе, магазин, гестхаусы и большая зеленая область создают впечатление небольшого города внутри города».
Анатолий Лушников посетил отдел технической поддержки и инструментальных разработок (ISDD) и Data Analysis Group, познакомился с наработками ESRF в области разработки детекторов рентгеновского излучения, изучил потребности пользователей ESRF в области обработки экспериментальных данных, подходы к организации вычислительного кластера, а также познакомился с работой модуля управления ускорителя (Accelerator Control Unit) и модуля управления пучком (Beam Control Unit).
Анатолий Лушников: «Школа была очень полезной и продуктивной. Видно, какая огромная работа была проделана с момента постройки ESRF в 1991 г. Работники Accelerator Control Unit очень гордятся своей системой, которая позволяет оценивать нестабильность, и производить автоматическую коррекцию пучка, при этом собирая данные с 244 узлов со скоростью 10 кГц! На ее разработку ушло около 10 лет, и в дальнейшем она постоянно модернизировалась. На ESRF большую значимость придают программной обработке экспериментальных данных - над этим работает целый отдел программистов. Также закупается самое современное оборудование для собственного вычислительного кластера. Но даже несмотря на это, в связи с переходом на новый источник и обновлением детекторов, могут возникнуть проблемы с существующей инфраструктурой. Нам показали наработки, с помощью которых планируется решить эти проблемы. Очень понравилось, что люди на ESRF открытые, рассказывают даже о самых мелких деталях своей работы. Уверен, что мероприятия такого формата принесут большую пользу российским ученым, особенно в свете будущего строительства собственных синхротронов в России!»
Партнёр:
Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта