Ученые РФФ изучают ПО Fluka для виртуальных экспериментов с детекторами
На стажировке в Институте ядерной физики СО РАН в Новосибирске молодые ученые радиофизического факультета ТГУ осваивают программное обеспечение Fluka для расчета радиационных полей – аналог ПО, которое используется на ускорителях в CERN и других крупных корпорациях. Новые знания и навыки помогут ученым Томского госуниверситета моделировать, рассчитывать и объяснять изменения в детекторах и материалах, происходящие при облучении. В 2024 году на РФФ планируют ввести образовательный модуль по изучению ПО Fluka для студентов.
Стажировка ученых ТГУ организована в рамках двух проектов. Проект «Развитие инновационных технологий радиационно-стойких многоэлементных сенсоров на основе широкозонных полупроводников для регистрации высокоэнергетичных квантов и заряженных частиц» поддержан программой стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Проект «Разработка фундаментальных основ физики и технологии радиационностойких полупроводниковых структур и создание на их основе многоэлементных детекторов для обеспечения исследований и исследовательской инфраструктуры синхротронного центра 4+ поколения «СКИФ» и других «мегасайенс» проектов в Российской Федерации» поддержан мегагрантом правительства России.
Радиофизики Томского госуниверситета – младший научный сотрудник лаборатории детекторов синхротронного излучения РФФ Даниил Кобцев и аспирант РФФ Михаил Трофимов – осваивают ПО Fluka на стажировке в Институте ядерной физики в им. Г.И. Будкера СО РАН под руководством ученого ИЯФ и ТГУ Льва Шехтмана. Программное обеспечение позволяет смоделировать виртуальный эксперимент с облучением детектора или материала; увидеть, что будет с ним происходить; провести расчеты характеристик будущих детекторов.
– При разработке детекторов, как и любых электронных приборов, всегда есть техническое задание относительно характеристик. В этой программе мы сможем смоделировать как процессы, протекающие в структуре, так и саму структуру детектора послойно и с топологией. Программа рассчитывает радиационные поля при облучении детектора различными источниками – ионами, электронами, позволяет виртуально «пострелять» в него частичками и увидеть, как он будет реагировать, – поясняет Даниил Кобцев. – В ТГУ ведется достаточно много работ, в которых используются облучённые ионами или электронами материалы. Умение работать с ПО Fluka поможет нам более точно определять и прогнозировать результаты будущих экспериментов.
Для радиофизиков вариантов применения ПО Fluka очень много, говорит ученый. Например, в исследованиях фотопроводящих дипольных антенн и характеристик терагерцового излучения, где в результате эксперимента ученым удалось увеличить мощность антенн в пять раз.
– Мы облучали антенны электронами, в результате чего их КПД увеличился. ПО Fluka как раз поможет объяснить, почему антенна начала лучше работать и что именно произошло в материале. У нас есть несколько предположений: возможно, в запрещенной зоне появились новые уровни рекомбинации из-за образования в его объеме дефектов кристаллической структуры. И эта программа поможет точнее ответить, действительно ли это так или нужно искать другие ответы, – добавляет Даниил Кобцев.
В 2024 году кафедра полупроводниковой электроники радиофизического факультета ТГУ планирует разработать и внедрить образовательный модуль по обучению студентов работе с программным обеспечением Fluka.
Напомним, что сотрудники центра «Перспективные технологии в микроэлектронике» ТГУ создали новый тип многоэлементных детекторов из высокоомного карбида кремния. Эти измерительные устройства разработаны для установки класса мегасайенс – источника синхротронного излучения СКИФ, первая очередь запуска которого намечена на 2024 год.