Разработка инновационных средств диагностики высокотемпературной плазмы, потоков частиц и излучения

Целью НИОКР является разработка и создание на основе алмазного детектора системы регистрации для нейтронной и корпускулярной времяпролетной спектрометрии, а также монитора мощности дозы быстрых нейтронов, предназначенного для применения в ядерных медицинских технологиях. Задачами проекта являются: 1) разработка, изготовление и испытание алмазного детектора для системы регистрации мощных импульсных нейтронных, корпускулярных, гамма и УФ потоков; 2) разработка, изготовление и испытание опытного образца системы регистрации импульсных нейтронных, корпускулярных потоков; 3) разработка, изготовление и испытание алмазного детектора для монитора мощности дозы (дозиметра) быстрых нейтронов; 4) разработка, изготовление и испытания монитора мощности дозы (дозиметра) быстрых нейтронов на основе алмазного детектора. При исследовании инерциального термоядерного синтеза возникают задачи измерения динамики излучения плазмы, возникающего на последних этапах сжатия термоядерной мишени. Это измерение импульсных нейтронных, гамма, УФ, ВУФ потоков в лазерном термоядерном синтезе, мегаамперном z-пинче, в сильноточных ускорителях. Для исследования динамики излучения плазмы необходимо иметь детекторы, которые имеют высокое временное разрешение и регистрирующую аппаратуру высокого качества. Использование для измерений традиционных полупроводниковых детекторов, имеющих ширину запрещенной зоны 1-2 эВ, проблематично из-за нестабильной работы и малой радиационной стойкости. В таких случаях может эффективно использоваться детектор на синтетическом алмазе, который является радиационно-стойким, способен работать при высоких температурах, имеет высокое энергетическое разрешение и быстродействие не хуже 1.0 нс. Чувствительность типичного алмазного детектора в импульсных гамма полях не менее 20.0 нКл/рад. Алмазный детектор позволит измерить спектры продуктов термоядерных реакций, на основании которых можно анализировать структуру термоядерного источника ЛТС. Ядерные медицинские технологии представляют особый интерес как один из сегментов роста российской экономики. В лучевой терапии большую привлекательность применения нейтронов с энергией 14 МэВ составляет использование тяжелых ядер отдачи (ТЯО) в поглощенную дозу. Вклад ТЯО при энергии 14 МэВ составляет 15-20 %. Возможность повышения дозы на опухоль будет ограничиваться допустимой лучевой нагрузкой на окружающие здоровые ткани и органы. Монитор мощности дозы (дозиметр) быстрых нейтронов на основе синтетического алмаза имеет явные преимущества для задач в лучевой терапии за счет радиационной стойкости, миниатюрности, быстрой реакции сигнала и низких токов утечки. В процессе реализации НИОКР будет выполнены разработка, изготовление и испытание на основе синтетического алмазного материала системы регистрации импульсных нейтронных, корпускулярных потоков для времяпролетной спектрометрии и монитора мощности дозы (дозиметр) быстрых нейтронов для лучевой терапии.Будет разработаны технологии изготовления алмазных детекторов различного применения. Будет разработана времяпролетная спектрометрия на основе алмазного детектора и испытана в условиях лазерного термоядерного синтеза. В рамках проекта будет разработан миниатюрный детектор, разработана технология изготовления детектора, разработана электроника для сбора данных.