В 2018 году совместный проект ученых ТГУ и DESY был поддержан конкурсом Объединения научно-исследовательских центров Германии им. Гельмгольца и Российским научным фондом. В течение трех лет они разработают первый в мире прототип комптоновского рентгеновского микроскопа, который будет полезен при изучении клеточных структур, тканей и длинных белковых молекул. Современная приборная база подобных исследований – электронные микроскопы, они используют пучок высокоэнергетичных электронов, это может привести к быстрому разрушению объекта исследования из-за бомбардировки электронами. В комптоновском рентгеновском микроскопе воздействие более слабое, разрушение будет проходить медленнее, и это увеличит время изучения объекта.
В задачу ученых DESY входит разработка системы сбора данных, рентгеновских линз и программного обеспечения для микроскопа. Испытания микроскопа пройдут в DESY с использованием синхротронного рентгеновского излучения.
В свою очередь, радиофизики ТГУ разрабатывают матричные сенсоры на основе арсенида галлия, компенсированного хромом (HR GaAs:Cr), использующихся для регистрации рентгеновского излучения. Сенсоры являются одним из ключевых элементов микроскопа, определяющим чувствительность и пространственное разрешение прибора. В рамках проекта российская группа должна изготовить и передать немецким коллегам около 10 сенсоров с большой активной площадью (84.48×28.16 мм2) размером 1536×512 пикселей и порядка 15 тестовых матричных сенсоров (14.08×14.08 мм2) размером 256×256 пикселей. Шаг пикселей всех сенсоров составляет 55 мкм. В этом году уже переданы на испытания в DESY 3 больших и 3 тестовых матричных сенсора.
– Сенсоры будут облучать рентгеновским излучением диапазона 15-40 кэВ. В DESY изучат, как наши сенсоры реагируют, посмотрят их чувствительность к рентгену, уровень шума и однородность характеристик по всей площади, – пояснил научный сотрудник лаборатории функциональной электроники ТГУ Антон Тяжев. – Исходя из результатов тестирования, мы продолжим работать над оптимизацией сенсоров.
Результаты испытаний будут известны в ноябре. Далее коллеги из DESY сообщат о желаемых улучшениях, например, это изменение толщины или улучшение однородности. Затем ученые ТГУ изготовят следующую партию сенсоров с улучшенными свойствами.
