КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-72-00006
НазваниеГенерация потоков моноэнергетических электронов при пироэлектрическом эффекте в монокристаллах танталата и ниобата лития
Руководитель Олейник Андрей Николаевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" , Белгородская обл
Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-103 - Физика ускорителей
Ключевые слова электроны, пироэлектрический эффект, ниобат лития, танталат лития, ускорители частиц
Код ГРНТИ29.19.35
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Существует сильная потребность в компактных источниках и ускорителях заряженных частиц, в частности электронов, для решения ряда задач, в которых требуются пониженное энергопотребление, малые размеры, относительная безопасность источника и ускорителя частиц. В качестве примеров подобных задач можно отнести анализ материалов и структур, а также получение снимков методами электронной микроскопии в нестандартных условиях (полевые условия, космическое пространство, подводные аппараты), калибровку различного рода научных инструментов (детекторы нейтрино и темной материи). Стандартная электронная микроскопия, а также полноценные ускорители электронов, весьма требовательны к условиям окружающей среды, потребляют огромную мощность и нуждаются в специально обученном персонале для обслуживания, что ограничивает их применимость в выше поставленных задачах.
В Лаборатории радиационной физики НИУ БелГУ с 2014 года ведутся исследования возможности генерации частиц при помощи пироэлектрического и пьезоэлектрического эффекта в различных материалах, в том числе и в монокристаллах танталата и ниобата лития. Данная возможность имеет отличные перспективы для решения выше поставленной проблемы. Лабораторией был успешно осуществлен проект, (грант РНФ № 16-19-10535, «Пироэлектрический эффект для получения нейтральных частиц») в котором были исследованы многие аспекты генерации рентгеновского излучения и нейтронов при пироэлектрическом эффекте, заложены основы для создания серийных приборов такого типа. Кроме того, были впервые показаны возможность применимости пьезоэлектрического эффекта для генерации рентгеновского излучения (Ivashchuk O. and et.al. Piezoelectric Accelerator, Sci.Rep. 2018 - 8(1),16488), а также возможность управления пучками заряженных частиц при помощи пироэлектрического эффекта (Oleinik A. and et. al. Pyroelectric deflector of charged particle beam, JINST, 2016 11(8), P08007).
Данный проект является логическим продолжением ранее проведенных исследовании и затрагивает наиболее фундаментальный и малоизученный (сравнительно с генерацией рентгеновского излучения и нейтронов) процесс - генерацию электронных потоков при пироэлектрическом эффекте. На эту тему было опубликовано порядка всего десяти статей (больше половины из которых – уровня Q1), в тоже время как число работ, посвященных генерации рентгеновского излучения – около 50. Несмотря на высокий уровень работ, посвященных этой тематике, остается очень много белых пятен и спорных вопросов. В частности, не объяснена причина монохроматичности электронного потока, эмитирующего с поверхности пироэлектрика, непонятна эволюция энергии пика электронов, ее взаимосвязь с интенсивностью и явлением самофокусировки электронного потока и т.д. Данные фундаментальные пробелы мешают практическому освоению этого явления. Цель предлагаемого проекта – экспериментальное исследование феномена генерации электронных потоков при пироэлектрическом эффекте для восполнения имеющихся пробелов и создания наиболее полной картины протекания обсуждаемого эффекта.
Главной особенностью предлагаемого подхода к достижению поставленной цели является одновременное измерение полной интенсивности генерируемого потока и его спектра путем применения мишени-коллиматора, в которой будет поглощаться большая часть потока и с которой будет измеряться ток. Спектр малой части потока, прошедшего через отверстие, будет исследоваться при помощи полупроводникового детектора. Тем самым, будет воссоздаваться аналог вольтамперной характеристики изучаемого потока, что позволит сравнить его форму с известными видами электрических разрядов, пробоев и идентифицировать природу наблюдаемого явления. Планируются испытания при различных законах изменения температуры пироэлектрического монокристалла, различных вариантах геометрии взаимного расположения пироэлектрика и мишени в широком диапазоне давлении. Кроме того, планируется сравнение динамики генерации электронного потока с динамикой индукции пироэлектрического тока, а также моделирование электрического поля в пространстве между пироэлектриком и мишенью на основе измерения динамики индукции пироэлектрического тока с целью последующего сравнения с полученными экспериментальными данными для определения реальной конфигурации электрического поля.
Ожидается, что полученные результаты позволят перейти в дальнейшем к уже практическому освоению данного эффекта, к выводу электронного потока из пространства между пироэлектриком и мишенью, и к апробации различных практических приложении.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ