Элементы ускорителей частиц и приборы на космических станциях работают в условиях сильного радиационного фона, который со временем их «старит». Чтобы проверить, какие изменения они претерпевают под воздействием излучения и сколько проработают в таких условиях, проводятся тесты на радиационное старение. В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) для проведения подобных исследований создали стенд на базе ускорительного источника нейтронов VITA, предназначенного для развития бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ).

Основной вклад в радиационную нагрузку на работающих коллайдерах дают быстрые нейтроны с энергиями порядка 10-20 МэВ. Они фактически разрушают кристаллическую решётку материалов. Особенно уязвимы к такому воздействию твердотельные фотоумножители на основе кремния (SiPM) — чувствительные элементы, которые регистрируют отдельные фотоны и широко используются в системах детекторов физики элементарных частиц. Под облучением нейтронами они утрачивают свои свойства: повреждается кристаллическая решётка, ухудшается отношение сигнал/шум, и прибор перестаёт обеспечивать требуемую функциональность.

Стенд ИЯФ СО РАН — на данный момент единственная в мире установка, которая позволяет вести непрерывный мониторинг состояния и параметров SiPM непосредственно в ходе облучения нейтронами. В 2022 году на её прототипе уже успешно исследовали оборудование детектора CMS Большого адронного коллайдера (ЦЕРН) и материалы для международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. После прекращения сотрудничества с коллаборацией CMS физики сфокусировались на SiPM как на базовом элементе детекторов любых ускорительных машин. В 2024 году изготовили первый прототип стенда, а в 2025-м создали его рабочую версию.

«Очень важно понимать, что за фотоумножитель перед вами, какая степень применимости у этого прибора в условиях высокой радиационной нагрузки. За 2025 г. мы создали рабочую версию стенда, в которой реализовали ряд методик, отработанных на прототипе. После этого провели ряд радиационных тестов с несколькими японскими SiPM: исследовали зависимость шума, поведение напряжения пробоя и фоточувствительность от радиационной дозы. Таким образом мы отработали методику измерений и показали, что стенд является достаточно эффективным для исследования радиационного старения SiPM, — уточнил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Виктор Бобровников.

В 2026 году ИЯФ СО РАН совместно с Физическим институтом им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) запланировал совместное развитие инфраструктуры и методической базы исследований радиационного старения кремниевых фотоумножителей. Договор находится на стадии подписания. Сотрудничество позволит разрабатывать новые методики измерений и изучать поведение SiPM в экстремальных радиационных условиях, что актуально не только для коллайдеров, но и для космических исследований и мониторинга окружающей среды.