Директор Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН и заместители директора по научной работе рассказали об итогах научной деятельности ИЯФ СО РАН за 2024 год. В этом году ученые разработали устройство для создания сильноточных ионных имплантеров, измерили массу заряженного D-мезона с самой высокой в мире точностью, повысили эффективность удержания плазмы на установке СМОЛА. Кроме того, сейчас исследователи начали отправку первой установки для бор-нейтронозахватной терапии для онкологических заболеваний в Москву.
(слева направо) Иван Логашенко, Павел Логачев, Евгений Левичев, Петр Багрянский
«Все современные устройства, такие как телефоны, камеры, компьютеры, содержат микросхемы. За последние 30 лет микроэлектронная промышленность значительно развилась благодаря имплантерным технологиям, в частности ионным имплантерам. Они позволяют внедрять на определенную глубину в поверхность кремниевой пластины слои ионов и придают этой пластине необходимые свойства полупроводника. Одним из основных элементов таких имплантеров являются ионные источники. Прототип каспового (имеющего остроконечную структуру магнитного поля) ионного источника и создали наши специалисты», — рассказал заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе член-корреспондент РАН Евгений Борисович Левичев.
Ионные источники ИЯФ СО РАН будут использоваться для развития современных отечественных ионных имплантеров, первые проекты которых уже реализуются в коллаборации с предприятиями Зеленограда (акционерные общества «Научно-исследовательский институт точного машиностроения» и «Научно-исследовательский институт молекулярной электроники»).
В настоящее время в имплантерах применяются ионные источники Фримана и Бернаса. Они работают в магнитном поле, создаваемом внешним магнитом, вес которого растет в кубической зависимости от ширины ленточного пучка и может достигать многих сотен килограммов. Поэтому исследователи решили создать касповый источник, который свободен от внешнего магнита и способен использовать внутреннюю магнитную структуру.
«Производство полупроводников включает в себя множество технологических этапов, и имплантеры — лишь одна из технологий, используемых в этом процессе. Наиболее распространенные микросхемы проходят более 400 технологических операций, что делает процесс их производства крайне сложным и длительным. Характерный срок для реализации всего комплекса оборудования для производства микросхем составляет около десяти лет», — прокомментировал заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Пётр Андреевич Багрянский.
Прототип каспового ионного источника
Заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе доктор физико-математических наук Иван Борисович Логашенко рассказал о работе с электронно-позитронным коллайдером ВЭПП-4М с детектором КЕДР. С помощью него специалисты ИЯФ СО РАН измерили массу заряженного D-мезона — адрона, состоящего из кварк-антикварковой пары и участвующего в сильном взаимодействии.
Измерять массу D-мезона с высокой точностью важно, поскольку она определяет шкалу энергии и понимания всех процессов, в распадах которых он присутствует. При этом ученые увеличили общую точность эксперимента в 1,8 раза по сравнению с тем, что проводился в ИЯФ СО РАН в 2010 году.
«Установка хотя и проигрывает по производительности, обладает уникальными возможностями по точности измерения энергии пучков. Это позволяет нам точнее всех в мире измерять массу частиц. В этом году ВЭПП-4М начал работу на больших энергиях, что должно еще раз повысить его достоверность», — прокомментировал Иван Логашенко.
О том, как повысилась эффективность установки СМОЛА (спиральная магнитная открытая ловушка), говорил Пётр Багрянский.
Открытая ловушка — это линейная конструкция, плазма в которой удерживается магнитным полем, его силовые линии не замкнуты, поэтому плазма может вытекать. С помощью комбинаций из разных типов магнитных пробок ученые улучшили удержание плазмы в установке. Так, продольные потери частиц плазмы уменьшились в пять раз.
Пётр Багрянский рассказал и про ускорительный нейтронный источник, который используют для лечения онкологических заболеваний методом бор-нейтронозахватной терапии. Установки будут применяться в НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина Минздрава России (Москва), клинические испытания планируют начать со следующего года.
«Большая часть устройств уже упакована и готовится к отправке в Москву. В январе мы начинаем монтажные работы не только инфраструктуры, как это было ранее, но и самой машины», — отметил П. Багрянский.
«Наука в Сибири»
Фото Полины Щербаковой, Ирины Барановой
