133 804
правки
Синхротрон "СИРИУС": различия между версиями
Перейти к навигации
Перейти к поиску
нет описания правки
Pvp (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
Pvp (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
||
| (не показано 12 промежуточных версий этого же участника) | |||
| Строка 2: | Строка 2: | ||
[[Файл:Sirius.jpg|300px|right|thumb|]] | [[Файл:Sirius.jpg|300px|right|thumb|]] | ||
[[Файл:Sinch.jpg|300px|right|thumb|Ускоритель в 1970-е годы]] | [[Файл:Sinch.jpg|300px|right|thumb|Ускоритель в 1970-е годы]] | ||
[[Файл:2308390.jpg|200px|right|thumb|"Сириус" выходит на орбиту". Публикация в газете "Красное знамя" с подписями разработчиков через 10 лет после пуска синхротрона | [[Файл:2308390.jpg|200px|right|thumb|"Сириус" выходит на орбиту". Публикация в газете "Красное знамя" от 26.12.1965 г. с подписями разработчиков через 10 лет после пуска синхротрона]] | ||
[[Файл:2302346.jpg|170px|right|thumb|д.ф.-м.н., профессор, ректор ТПИ в 1944 - 1970 гг. [[Воробьев Александр Акимович|А.А. Воробьев]] - один из создателей ускорительной техники в [[ТПУ|ТПИ]]]] | [[Файл:2302346.jpg|170px|right|thumb|д.ф.-м.н., профессор, ректор ТПИ в 1944 - 1970 гг. [[Воробьев Александр Акимович|А.А. Воробьев]] - один из создателей ускорительной техники в [[ТПУ|ТПИ]]]] | ||
[[Файл:Chuchalin I P.jpg|170px|right|thumb|д.т.н., профессор, первый директор [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ядерной физики]] при ТПИ [[Чучалин Иван Петрович|И.П. Чучалин]]]] | [[Файл:Chuchalin I P.jpg|170px|right|thumb|д.т.н., профессор, первый директор [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ядерной физики]] при ТПИ [[Чучалин Иван Петрович|И.П. Чучалин]]]] | ||
'''Синхротрон СИРИУС (Сибирский резонансный импульсный ускоритель)''' – ускоритель электронов на энергию 1,5 ГэВ, созданный учеными [[ТПУ|Томского политехнического института]] в 1960-е гг. Синхротрон «Сириус» — кольцевой электронный ускоритель в СССР, в 60-70-х годах прошлого века входил в десятку крупнейших синхротронов мира. Являлся ускорителем первого поколения со слабой фокусировкой. Был построен и запущен в эксплуатацию в 1965 году, располагался в [[11 корпус|11-м корпусе]] [[ТПУ|Томского политехнического университета]]. Общий вес установки — порядка 240 тонн, а мощность — 1,5 ГэВ. В 2008 году произошла остановка эксплуатации синхротрона из-за несоответствия мировому уровню параметров электронного пучка, а также больших энергозатрат. В 2023 г. на основании решения Минобрнауки РФ демонтирован. | '''Синхротрон СИРИУС (Сибирский резонансный импульсный ускоритель)''' – ускоритель электронов на энергию 1,5 ГэВ, созданный учеными [[ТПУ|Томского политехнического института]] в 1960-е гг. Синхротрон «Сириус» — кольцевой электронный ускоритель в СССР, в 60-70-х годах прошлого века входил в десятку крупнейших синхротронов мира. Являлся ускорителем первого поколения со слабой фокусировкой. Был [[Научно-исследовательская работа в ТПИ в 1960-70-е гг.|построен и запущен в эксплуатацию]] в 1965 году, располагался в [[11 корпус|11-м корпусе]] [[ТПУ|Томского политехнического университета]]. Общий вес установки — порядка 240 тонн, а мощность — 1,5 ГэВ. В 2008 году произошла остановка эксплуатации синхротрона из-за несоответствия мировому уровню параметров электронного пучка, а также больших энергозатрат. В 2023 г. на основании решения Минобрнауки РФ демонтирован. | ||
==Предпосылки== | ==Предпосылки== | ||
| Строка 27: | Строка 27: | ||
Продолжительный и кропотливый творческий труд по сооружению уникального ускорителя успешно завершен: 28 января 1965 года был осуществлен физический пуск синхротрона «Сириус» на 1,5 ГэВ. Главный комитет ВДНХ СССР за успехи в организации научно-исследовательских работ, разработку и создание электронного синхротрона «Сириус» наградил большую группу исполнителей во главе с А.А. Воробьевым дипломами почета, золотыми, серебряными и бронзовыми медалями. | Продолжительный и кропотливый творческий труд по сооружению уникального ускорителя успешно завершен: 28 января 1965 года был осуществлен физический пуск синхротрона «Сириус» на 1,5 ГэВ. Главный комитет ВДНХ СССР за успехи в организации научно-исследовательских работ, разработку и создание электронного синхротрона «Сириус» наградил большую группу исполнителей во главе с А.А. Воробьевым дипломами почета, золотыми, серебряными и бронзовыми медалями. | ||
Запущенный в 1965 г. синхротрон «Сириус» являлся самым мощным в стране и одним из крупнейших в мире. На нем был проведен большой объем фундаментальных исследований по физике ускорения заряженных частиц, физике ядра и элементарных частиц, физике твердого тела. Многие сотрудники, участвовавшие создании синхротрона и проводившие на нем исследования, стали крупными учеными, докторами, кандидатами наук. | [[Научно-исследовательская работа в ТПИ в 1960-70-е гг.|Запущенный]] в 1965 г. синхротрон «Сириус» являлся самым мощным в стране и одним из крупнейших в мире. На нем был проведен большой объем фундаментальных исследований по физике ускорения заряженных частиц, физике ядра и элементарных частиц, физике твердого тела. Многие сотрудники, участвовавшие создании синхротрона и проводившие на нем исследования, стали крупными учеными, докторами, кандидатами наук. | ||
Много лет на синхротроне проводились научные исследования совместно с учеными из США и Японии. | |||
==Научные исследования на синхротроне== | ==Научные исследования на синхротроне== | ||
Именно 1896 г. принято считать началом новой эры в развитии физики. Через два года будет открыт электрон, через пять лет М.Планк введет понятие кванта, через пятнадцать лет Э. Резерфорд докажет существование атомного ядра, а через полвека эхо атомных взрывов в Аламогордо, Хиросиме, Нагасаки ознаменует вступление в ядерный век. | |||
В послевоенные годы в условиях политического цейтнота ученые и инженеры СССР смогли в короткий срок создать свое термоядерное оружие и достичь паритета с США. Как это ни парадоксально, но именно баланс ядерных сил позволил миру избегать глобальных войн уже более полувека. | |||
Для кадрового обеспечения новых производств, созданных, созданных для решения этой проблемы, был открыт был более 40 лет назад физико-технический факультет ТПИ, выпускники которого внесли заметный след в общее дело. Естественно, что инженеры-физики с фундаментальным математическим образованием работали не только на задачи обороны, но и на развитие сугубо мирных отраслей техники, таких, например, как атомная энергетика, дефектоскопия, прецизионный элементный анализ, миниатюризация электронных схем, радиационное обеззараживание токсических отходов, стерилизация медицинских инструментов и т.д. | |||
Синхронно с развитием физики в стране и мире крепла и развивалась база современных научных исследований и в ТПУ, в основном, усилиями собственных выпускников. Следует отметить разработку и создание первого российского бетатрона, разработку и пуск в эксплуатацию уникального парка физических установок в НИИ ЯФ ТПУ – синхротрон «Сириус», циклотрон, исследовательский ядерный реактор, комплекс сильноточных ускорителей. Многие исследования томских ученых-физиков в области ускорительной техники, взаимодействуя излучения с веществом, ядерной физики и проч. Являются общепризнанными, однако в год столетия открытия Рентгена имеет смысл рассказать об одном физическом результате, полученном на синхротроне «Сириус» НИИ ЯФ ТПУ. | |||
В 1985 г. в ходе экспериментов по исследованию взаимодействия релятивистских электронов с монокристаллическими мишенями был обнаружен так называемый эффект «параметрического рентгеновского излучения» (ПРИ), суть которого состоит в следующем. Пучок релятивистских электронов падает на кристаллографическую плоскость, которая как бы «отражает» электрическое поле частиц по законам оптики (угол падения равен углу отражения), превращая поле частицы в пучок рентгеновских фотонов. В опытах Рентгена в качестве мишени использовались аморфные вещества, поэтому спектр Х-лучей был сплошным, подобно белому свету. Долгое время получение регулируемого монохроматического рентгеновского излучения было связано с двухэтапным процессом – электроны получают сплошной спектр, после чего кристаллом-монохроматором «вырезается» узкая линия (подобно призме Ньютона в оптике). Спектр рентгеновского параметрического излучения по своей природе является «линейным» и не нуждается в монохроматизации. Эффект ПРИ может быть использован для создания интенсивных источников монохроматического рентегеновского излучения с регулируемой длиной волны, потребность в которых имеется и в технике, и в медицине (томография, антография). | |||
После экспериментов в Томске характеристики ПРИ начали изучать экспериментаторы на ускорителях США, Канады, Японии, Германии, Армении, Украины и впоследствии было показано, что ПРИ обладает высокой спектральной плотностью, сравнимой с плотностью наиболее мощного рентгеновского источника – синхротронного излучения. Однако синхротронное излучение генерируется пучком электронов при достижении энергии порядка 1000 МэВ, тогда как для ПРИ достаточно иметь электроны с энергией 50 МэВ. | |||
Приоритет и достижения томских ученых в этой области бесспорны, о чем неоднократно заявлялось на международных симпозиумах по электрофизике, которые проводились в Томске. | |||
'''Лаборатория ТПИ № 11''' | '''Лаборатория ТПИ № 11''' | ||
| Строка 94: | Строка 109: | ||
В 2011 г. открыто ещё одно новое направление – исследование взаимодействия поля релятивистских заряженных частиц с мета-материалами в миллиметровом диапазоне длин волн. Мета-материалы – это не существующие в природе структуры материалов, обладающие уникальными радиационными свойствами, такими, как отрицательный коэффициент преломления и др. В этом направлении в мире экспериментальные исследования ещё не проводились. | В 2011 г. открыто ещё одно новое направление – исследование взаимодействия поля релятивистских заряженных частиц с мета-материалами в миллиметровом диапазоне длин волн. Мета-материалы – это не существующие в природе структуры материалов, обладающие уникальными радиационными свойствами, такими, как отрицательный коэффициент преломления и др. В этом направлении в мире экспериментальные исследования ещё не проводились. | ||
==Ученые ТПИ-ТПУ, работающие на синхротроне== | |||
'''[[Чучалин Иван Петрович|Чучалин Иван Петрович]]''' (д.т.н., профессор кафедры промышленной и медицинской электроники, в 1958 - 1968 гг. – директор [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]] при ТПИ, в 1968 - 1972 гг. – с.н.с. [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]]). | '''[[Чучалин Иван Петрович|Чучалин Иван Петрович]]''' (д.т.н., профессор кафедры промышленной и медицинской электроники, в 1958 - 1968 гг. – директор [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]] при ТПИ, в 1968 - 1972 гг. – с.н.с. [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]]). | ||
| Строка 164: | Строка 181: | ||
В 1957 - 1960 гг. – инженер лаборатории № 2 [[Физико-технический факультет ТПУ|физико-технического факультета]] [[ТПУ|ТПИ]], затем после реорганизации лаборатории – инженер НИИ ЯФ при ТПИ, где с группой сотрудников ЭМФ участвовал в разработке оригинальных и эффективных систем питания различных типов бетатронов, синхротрона «Сириус» и др. излучательных установок. | В 1957 - 1960 гг. – инженер лаборатории № 2 [[Физико-технический факультет ТПУ|физико-технического факультета]] [[ТПУ|ТПИ]], затем после реорганизации лаборатории – инженер НИИ ЯФ при ТПИ, где с группой сотрудников ЭМФ участвовал в разработке оригинальных и эффективных систем питания различных типов бетатронов, синхротрона «Сириус» и др. излучательных установок. | ||
И. были выполнены исследования по проблеме бездуговой коммутации больших импульсных токов. Эти работы сыграли значительную роль в решении многих задач, связанных с импульсным питанием. Им был разработан и предложен ряд оригинальных схем и устройств бездуговой коммутации токов, применение которых в системах питания различных электрофизических установок и в электрических машинах существенно повысило эффективность и надежность их работы. Результаты этих исследований были обобщены в его докторской диссертации «Коммутация тока в схемах получения магнитных полей и в электрических машинах», которая была защищена в Совете ТПИ в 1969г. В НИИ ЯФ И. являлся научным руководителем по разработке различных электротехнических и радиотехнических схем. По результатам этих работ опубликовано 40 статей, получено 20 авторских свидетельств на изобретения. | И. были выполнены исследования по проблеме бездуговой коммутации больших импульсных токов. Эти работы сыграли значительную роль в решении многих задач, связанных с импульсным питанием. Им был разработан и предложен ряд оригинальных схем и устройств бездуговой коммутации токов, применение которых в системах питания различных электрофизических установок и в электрических машинах существенно повысило эффективность и надежность их работы. Результаты этих исследований были обобщены в его докторской диссертации «Коммутация тока в схемах получения магнитных полей и в электрических машинах», которая была защищена в Совете ТПИ в 1969г. В [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]] И. являлся научным руководителем по разработке различных электротехнических и радиотехнических схем. По результатам этих работ опубликовано 40 статей, получено 20 авторских свидетельств на изобретения. | ||
Был руководителем лаборатории систем питания (лаборатория № 53) [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]] ТПИ в 1962 - 1972 гг. Формирование будущей лаборатории проходило параллельно с созданием научного коллектива института, который складывался из выпускников 1956-1958 годов [[Физико-технический факультет ТПУ|ФТФ]], кафедры электрических машин ФАЭМ. В тот период для разработки импульсных бетатронов, научного обоснования проекта синхротрона "Сириус" [[Сипайлов Геннадий Антонович|Г.А. Сипайлов]] и [[Чучалин Иван Петрович|И.П. Чучалин]] привлекают [[Ивашин Виктор Васильевич|В.В. Ивашина]], [[Кочегуров Владимир Александрович|В.А. Кочегурова]], В.М. Кузнецова и других молодых исследователей. Перед ними ставится задача разработки электромагнита и системы питания. Параллельно под научным руководством Б.А Солнцева идёт разработка ВЧ-системы синхротрона… В 1958-60 годы лаборатория разрабатывала и реализовывала принципиальные схемы питания синхротрона (группа В.М. Кузнецова). Тогда же на радиочастотном фазотроне был выполнен большой цикл исследований бетатронного захвата электронного пучка в синхротрон. | Был руководителем лаборатории систем питания (лаборатория № 53) [[НИИ ядерной физики при ТПУ|НИИ ЯФ]] ТПИ в 1962 - 1972 гг. Формирование будущей лаборатории проходило параллельно с созданием научного коллектива института, который складывался из выпускников 1956-1958 годов [[Физико-технический факультет ТПУ|ФТФ]], кафедры электрических машин ФАЭМ. В тот период для разработки импульсных бетатронов, научного обоснования проекта синхротрона "Сириус" [[Сипайлов Геннадий Антонович|Г.А. Сипайлов]] и [[Чучалин Иван Петрович|И.П. Чучалин]] привлекают [[Ивашин Виктор Васильевич|В.В. Ивашина]], [[Кочегуров Владимир Александрович|В.А. Кочегурова]], В.М. Кузнецова и других молодых исследователей. Перед ними ставится задача разработки электромагнита и системы питания. Параллельно под научным руководством [[Солнцев Борис Александрович|Б.А Солнцева]] идёт разработка ВЧ-системы синхротрона… В 1958-60 годы лаборатория разрабатывала и реализовывала принципиальные схемы питания синхротрона (группа В.М. Кузнецова). Тогда же на радиочастотном фазотроне был выполнен большой цикл исследований бетатронного захвата электронного пучка в синхротрон. | ||
Переломным в развитии импульсных систем питания стал 1963 год, когда в НИИ ГПЭ поступила первая заявка на изобретение "Генератор импульсов тока для питания обмоток возбуждения циклических ускорителей" (В.В. Ивашин, [[Сипайлов Геннадий Антонович|Г.А. Сипайлов]]): ёмкостной накопитель при формировании импульсов тока в индуктивной нагрузке в однополярном режиме (по напряжению). Это позволило снять проблемы надёжности ёмкостного накопителя "Сириус", а с появлением силовых полупроводниковых вентилей эффективно решать вопросы импульсного питания бетатронов, как малогабаритных, так и сильноточных. В ходе исследований систем вентильно-механической коммутации тока были развиты два направления: безыскровая вентильно-механическая коммутация коллекторных машин постоянного тока и электродинамические приводы электропроводящих масс, позволившие разработать импульсные линейные двигатели. | Переломным в развитии импульсных систем питания стал 1963 год, когда в НИИ ГПЭ поступила первая заявка на изобретение "Генератор импульсов тока для питания обмоток возбуждения циклических ускорителей" ([[Ивашин Виктор Васильевич|В.В. Ивашин]], [[Сипайлов Геннадий Антонович|Г.А. Сипайлов]]): ёмкостной накопитель при формировании импульсов тока в индуктивной нагрузке в однополярном режиме (по напряжению). Это позволило снять проблемы надёжности ёмкостного накопителя "Сириус", а с появлением силовых полупроводниковых вентилей эффективно решать вопросы импульсного питания бетатронов, как малогабаритных, так и сильноточных. В ходе исследований систем вентильно-механической коммутации тока были развиты два направления: безыскровая вентильно-механическая коммутация коллекторных машин постоянного тока и электродинамические приводы электропроводящих масс, позволившие разработать импульсные линейные двигатели. | ||
Позднее был разработан ряд мощных систем, в том числе, коммутирующее устройство "ТОКАМАКА Т-3". В 1966-м завершается разработка научных основ систем питания электромагнитов с подмагничиванием постоянным током. | Позднее был разработан ряд мощных систем, в том числе, коммутирующее устройство "ТОКАМАКА Т-3". В 1966-м завершается разработка научных основ систем питания электромагнитов с подмагничиванием постоянным током. | ||
| Строка 191: | Строка 208: | ||
2. Гагарин А.В. «Профессора [[ТПУ|Томского политехнического университета]]»: Т. 3, ч. 1- Томск: Изд-во ТПУ, 2005. | 2. Гагарин А.В. «Профессора [[ТПУ|Томского политехнического университета]]»: Т. 3, ч. 1- Томск: Изд-во ТПУ, 2005. | ||
3. Материалы фондов | 3. Материалы фондов Комплекса музеев Томского политехнического университета. | ||
4. Томский политехник. Выпуск № 2, 1996 г. – 56 с. | |||
==Ссылки== | ==Ссылки== | ||