Российские физики-ядерщики разработали и успешно испытали первый атомный томограф без импортных комплектующих, который составит конкуренцию единственному на мировом рынке аналогу из США. Российское устройство носит название «АтоТом» и в 2 раза дешевле американского оборудования AMETEK (CAMECA) при схожих характеристиках.

Новый российский атомный томограф в своей первой версии был разработан в конце 2021 года, но в нем использовались иностранные компоненты. Это послужило отправной точкой для работ над полностью отечественным прибором. В проекте участвовали ученые Национального исследовательского ядерного университета (НИЯУ МИФИ) и НИЦ «Курчатовский институт». Созданный атомный томограф «АтоТом» предназначен для исследования структуры материалов на атомном уровне с определением химической природы регистрируемых атомов.

Разработчики решили задачу по доработке или созданию компонентов устройства на собственной приборной базе. Один из ключевых компонентов — быстродействующий детектор, его создали с нуля на российских компонентах, и сейчас это полностью отечественная система. Авторы также создали и запатентовали собственное программное обеспечения как для управления прибором, так и для математической обработки полученных данных.

• До появления нашего «АтоТома» подобные устройства в мире производила только одна компания — американская AMETEK (CAMECA).

Исследования с использованием атомного томографа особенно важны для материалов химически сложного состава, в котором может быть до 20 компонентов, и большое влияние на конечные свойства композита или сплава оказывают количественно ничтожные примеси. В установках для атомно-зондовой томографии нуждаются ведущие материаловедческие центры Госкорпорации «Росатом», а также крупные металлургические и другие промышленные компании. В частности, «Росатому» подобные исследования требуются для определения степени радиационного повреждения деталей ядерных реакторов.

• По информации разработчиков, использование «АтоТома» упрощенно выглядит так: В устройство помещают небольшой образец материала — размером с «волосок» диаметром 0,3-0,4 миллиметра и длиной 15-20 миллиметров — после чего с помощью лазерных импульсов образец начинают испарять наноскопическими порциями — в каждую испаряемую порцию умещается буквально один-два атома. Одновременно химический состав испаренных атомов определяется методами масс-спектроскопии. Во время анализа образец находится в вакууме и в охлажденном состоянии примерно до 20 Кельвинов (то есть минус 250 градусов по Цельсию). Полученные данные обрабатываются на компьютере — и в результате получается трёхмерная карта расположения атомов в исследуемом образце. Поскольку для составления подобной карты может потребоваться определить местоположение до нескольких сотен миллионов атомов, а также выявить свойства множества наноразмерных объектов, обработка данных происходит на современных программно-аппаратных комплексах с графическим процессором.

Наш атомный томограф не уступает зарубежным аналогам по качеству. У него есть и определённые преимущества. При запуске в серию он будет как минимум в 2 раза дешевле. Также в НИЯУ МИФИ готовы разрабатывать устройства с особенностями, соответствующими особым потребностям заказчиков (например, с повышенной чувствительностью к некоторым параметрам), в то время как зарубежный производитель предлагает только типовые изделия. Таким образом, в перспективе наша разработка имеет экспортный потенциал.

• Разработанная в России установка в феврале 2026 года готова для оказания услуг индустриальным партнерам по исследованию материалов. Создатели устройства готовы к организации серийного производства подобных приборов.

На фото: Сергей Рогожкин, профессор кафедры физики экстремальных состояний вещества НИЯУ МИФИ, на фоне нового российского оборудования. Источник фото: НИЯУ МИФИ