Ученые из Калининграда открыли новые возможности в экспериментальной физике высоких давлений

Из Калининграда сотрудники лаборатории рентгеновской оптики БФУ имени И. Канта успешно применили, как ими заявлено, уникальный метод рентгеновской микроскопии для изучения материалов в экстремальных условиях.

Инновационный подход по изучению процессов, происходящих при высоких давлениях реализован совместно с исследовательской группой Ивана Трояна из Института кристаллографии РАН и Института ядерных исследований РАН. Экспериментальные работы проведены на станции ID15b — Европейского центра синхротронных исследований (ESRF), в рамках выигранной заявки на исследовании (Proposal).

Суть метода заключается в применении высокоразрешающего рентгеновского микроскопа с использованием преломляющей рентгеновской оптики, для формирования детализированного фазо-контрастного изображения микрообъекта, находящегося между алмазными наковальнями (специальной ячейке, благодаря которой возможно создавать высокие давления), в жестком рентгеновском излучении, прокомментировали в Калининграде сегодня, 8 ноября 2017 года, собкору сетевой газеты Янтарный Край — Online Калининград в БФУ имени Канта.

Оптическое наблюдение за объектами, находящимися внутри алмазных наковален, затруднено и наличие исследовательского инструмента, который позволит наблюдать за ними внутри наковален, существенно расширит возможности по изучению процессов при высоких давлениях.

Схема высокоразрешающей рентгеновской микроскопии на основе преломляющей рентгеновской оптики собрана с 25 по 31 октября. Как показали предварительные результаты, собранный рентгеновский микроскоп позволил заглянуть в камеру высокого давления с пространственным разрешением лучше 300 нм и разрешить микроскопические изменения и деформации образца во время изменения давления. Собранная схема позволяла параллельно проводить рентгеноструктурный анализ образцов.

Как отмечают исследователи БФУ, метод высокоразрешающей рентгеновской микроскопии уникален и не применялся другими исследовательскими группами для изучения процессов происходящих с микрообъектами при высоких давлениях.

Непосредственное участие в проектировании станции ID15b для высоких давлений принимал заведующий лабораторией рентгеновской оптики БФУ им.И.Канта Анатолий Снигирев. В дальнейшем планируется дополнительная модернизации станции для создания на ней постоянной опции высокоразрешающей рентгеновской микроскопии с непосредственным участием лаборатории рентгеновской оптики БФУ.

Продолжение работы по развитию высокоразрешающей рентгеновской микроскопии для исследования процессов при высоких давлениях будут продолжаться также и в БФУ в Калининграде на комплексе SynchrotronLike в рамках сотрудничества БФУ с Институтом Кристаллографии РАН.

Анатолий Снигирев прокомментировал событие:

— Впервые идея применения рентгеновской микроскопии в физике высоких давлений была предложена и реализована нами совместно с группой Леонида и Натальи Дубровинских из Университета Байройта (University of Bayreuth, Germany) для исследования поведения микросфер из нанокристаллического алмаза в 2014 году.

Локализация таких образцов в пучке с помощью оптического микроскопа оказалась невозможной, и мы предложили воспользоваться методом фазово-контрастной микроскопии в рентгеновских лучах, учитывая высокую когерентность излучения на современных синхротронах. Полученные результаты опубликованы в научном журнале ScienceAdvances. На основании этих результатов, для модернизации станции для высоких давлений ID15b, была предложена новая концепция оптической схемы на базе преломляющей оптики, которая и была реализована в 2015-2016 годах на ESRF.

Примененная inline геометрия транспорта рентгеновского излучения существенно упрощает настройку экспериментов, обеспечивает высокую механическую стабильность оптики, а, самое главное, позволяет совместить традиционный метод дифрактометрии с когерентной микроскопией. После перестройки станция была открыта для пользователей в прошлом году, и наша заявка на эксперимент успешно прошла конкурс.

Мы надеемся, что полученные в ходе наших экспериментов результаты послужат дальнейшему развитию экспериментального инструментария для исследования материалов в экстремальных условиях и лягут в основу новых публикаций.