КУРЧАТОВСКИЙ  КОМПЛЕКС  СИНХРОТРОННО-НЕЙТРОННЫХ  ИССЛЕДОВАНИЙ

 

 

 

 

 

 

Экспериментальные станции Курчатовского специализированного источника синхротронного излучения "КИСИ-Курчатов"

 

Деятельность научных сотрудников при использовании синхротронного излучения (СИ) направлена на:

  • нанодиагностику упорядоченных органических и биоорганических структур с применением высокопрецизионных спектрально-селективных рентгеновских методик;
  • исследование структуры и процессов в органических и биологических объектах для генной инженерии, биотехнологии, синтеза новых лекарственных препаратов;
  • применение методов структурной диагностики для исследования упорядоченных наносистем и многослойных гетерокомпозиций - объектов нанотехнологий, и установление их реальной структуры c субнанометровым разрешением;
  • исследование тонкопленочных твердотельных и жидких систем методом стоячих рентгеновских волн;
  • исследование поли- и монокристаллов, сплавов металлов, поверхностных слоев в полупроводниках, аморфных тел, жидкостей, синтетических полимеров, растворов биологических макромолекул, фазового состава сложных соединений;
  • развитие и модернизация инструментально-методической базы станций СИ;
  • развитие методов фотоэлектронной, оптической и зондовой спектроскопии;
  • порошковую дифрактометрию, рентгенофлюоресцентный элементный анализ;
  • построение моделей биомакромолекул, восстановление структуры кластеров в частично упорядоченных системах - определение структурных параметров вкраплений в твёрдой матрице;
  • развитие методов анализа текстурных характеристик керамических материалов и металлических сплавов, методик определения напряжений в конструкционных материалах, методов дифракционных исследований поликристаллических материалов в условиях низких и высоких температур, а также высоких давлений;
  • применение конвергентных подходов визуализации к объектам культурного наследия, археологическим артефактам;
  • развитие инструментально-методической базы визуализации в режиме интроскопии и томографии, повышение пространственного разрешения используемых методик, развитие аппаратно-методической базы томографических измерений с разрешением по времени;
  • создание научного задела в области проведения комбинированных взаимодополняющих синхротронно-нейтронных дифракционных и рефлектомтерических исследований кристаллических материалов;
  • развитие методов рентгеноабсорбционной спектроскопии EXAFS/XANES, мало- и широко-углового рассеяния и др.;
  • создание новых методов медицинской диагностики.
  •  

Курчатовский источник СИ оборудован комплексом экспериментальных станций, включающих в себя блоки монохроматизации и управления интенсивными пучками излучения, элементы вакуумной техники, прецизионную гониометрическую аппаратуру, рентгенооптические элементы, детекторы, системы автоматизации и управления экспериментом и др.

 

 

ЛЕНГМЮР

Станция для рентгеновских исследований молекулярных пленок на поверхности жидкости. Главная особенность станции –рентгенооптическая схема, обеспечивающая отклонение пучка СИ от горизонтали для проведения рентгеновских измерений на жидкости.

Методы:

  • Рентгеновская рефлектометрия (XR) - профиль электронной плотности по глубине структуры – толщина, плотность, шероховатость слоев;
  • Стоячие рентгеновские волны (XSW) - профиль распределения ионов по глубине структуры;
  • Дифракция в скользящей геометрии (GID)- кристаллическая структура двумерных систем (параметры решетки, структура молекул, углы наклона молекул, корреляционные длины);
  • Рентгеновская флуоресценция в полном внешнем отражении (TXRF) - химический состав поверхностных слоев.

 

БИОМУР

Станция для исследования структуры биологических объектов в статике и динамике методами дифракции и рассеяния в области малых и больших углов SAXS/WAXS. Основные исследования направлены на определение структуры и структурной динамики различных типов тканей животных и человека и слабоупорядоченных объектов "soft matter".

Методы:

  • Малоугловое рентгеновское рассеяние (SAXS) - исследование структурных параметров образцов с характерными размерами упорядочения в диапазоне 0,2 –200 нм, с возможностью изменять температуру образца от -50 С до +150 С;
  • Порошковая дифрактометрия (XRD) - определение фазового состава исследуемых образцов, размеров кристаллитов, текстуры, микронапряжений.

 

РСА

Станция для исследования атомной и реальной структуры методами моно- и поликристалла при помощи 2И-сканирующего двумерного детектора.

Методы:

  • Рентгеноструктурный анализ монокристаллических неорганических объектов.  Пространственная структура с атомным разрешением;
  • Прецизионная порошковая дифракция с двумерным  сканирующим детектором. Фазовый состав, размеры кристаллитов, текстура, микронапряжения.

 

ФАЗА

Специализированная станция для проведения диагностики методами прецизионной рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии, а также фазочувствительных методов исследования вещества.

Методы:

  • Стоячие рентгеновские волны;
  • Дифракция высокого разрешения;
  • Многоволновая дифракция;
  • Поверхностная дифракция;
  • Рентгеноакустика;
  • Рентгеновская голография;
  • Резонансная дифракция;
  • Рефлектометрия;
  • Диффузное рассеяние.

 

БЕЛОК

Станция белковой кристаллографии для проведения рентгеновской дифрактометрии макромолекулярных монокристаллов в широком диапазоне энергий излучения. Разрешение 1–1,2 ? для кристаллов с параметрами решетки до 100 ?, и разрешение 1,6–1,8 ? для кристаллов с параметрами решетки 200 ?.

Методы:

  • Рентгеноструктурный анализ  макромолекулярных кристаллов с большими параметрами ячейки;
  • Монокристальная дифрактометрия - определение пространственной структуры;
  • Порошковая дифрактометрия.

 

РКФМ

Станция рентгеновской кристаллографии и физического материаловедения для исследования структуры материалов методами рентгеновской дифракции и рассеяния.

Методы:

  • Двух-трехкристальная дифрактометрия;
  • Многоволновая дифракция;
  • Рентгеновская топография;
  • Картирование обратного пространства;
  • Рефлектометрия;
  • Стоячие рентгеновские волны;
  • Рентгенофлуоресцентный анализ;
  • Рентгеноакустика.

 

ПРО

Станция прецизионной рентгеновской оптики, ориентирована на рентгено - дифракционные методы исследования вещества.

Методы:

  • Двухкристальная дифрактометрия;
  • Трехкристальная дифрактометрия;
  • Многоволновая дифракция;
  • Рефлектометрия;
  • Стоячие рентгеновские волны;
  • Резонансная дифракция.

 

СТМ

Станция структурного материаловедения для исследования особенностей пространственной организации функциональных материалов в широком интервале размеров.

Методы:

  • EXAFS/XANES - химическое состояние поглощающего атома и его локальное окружение;
  • Порошковая рентгеновская дифракция - кристаллическая структура;
  • Малоугловое рассеяние - размеры и форма наночастиц.

 

РЕФРА

Станция использует рефракционную оптику, предназначена для исследования материалов методами EXAFS-спектроскопии во флуоресцентной моде и рентгенофлуоресцентного элементного анализа, а также позволяет проводить картографирование образцов.

 

EXAFS-D

Станция для исследования поликристаллических и аморфных материалов методами рентгеновской спектроскопии и дифракции.

Методы:

  • Дифракция в геометрии прямого и обратного рассеяния высокая чувствительность к деформациям и микронапряжениями;
  • Энергодисперсионный EXAFS c миллисекундным разрешением (химическое состояние поглощающего атома и его локальное окружение).

 

НАНОФЭС

Станция для исследования электронной структуры твердых тел методами фотоэлектронной, оптической и зондовой спектроскопии. Работает в условиях сверхвысокого вакуума, энергетический диапазон энергий фотонов от вакуумного ультрафиолета до мягкого рентгена (25–1500 эВ).

Методы:

Фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением (ARPES):

  • Сканирование по глубине;
  • Околокраевое рентгеновское поглощение (NEXAFS);
  • Тонкие особенности ФЭ спектров валентной зоны;
  • Исследование глубоких уровней;
  • SPM(STM+AFM) микроскопия.

 

РТ-МТ

Станция рентгеновской топографии и микротомографии. Исследуются образцы, обладающие характерными размерами неоднородностей в диапазоне 2 – 1000 мкм и размером от 2 до 50 мм соответственно

Методы:

  • Рентгеновская микротомография;
  • Рентгеновская топография.

 

МЕДИАНА

Станция предназначена для проведения медицинской и материаловедческой диагностики. Станция состоит из двух установок, собранных на одном канале – дифрактометра высоких давлений и установки для рентгеновской интроскопии.

Методы:

  • Абсорбционная интроскопия;
  • Фазоконтрастная интроскопия;
  • Томография - получение изображений внутренней структуры объектов, в т.ч. в биомедицинских целях;
  • Дифрактометрия при высоких давлениях - структура поликристаллических объектов.

 

ЛИГА

В настоящее время используется для получения трехмерных изображений объектов размером от 1 до 10 см с помощью метода рентгеновской компьютерной томографии. Станция ориентирована на исследования в области биологии, материаловедения, палеонтологии и т.д.

 

 

 

Видеосюжет "Курчатовский специализированный источник синхротронного излучения "КИСИ-Курчатов"

 

Фотогалерея экспериментальных станций Курчатовского специализированного источника синхротронного излучения "КИСИ-Курчатов"