От сырья до спектрометра: в России запущено полное производство германиевых детекторов

В России появилось собственное производство сверхточных детекторов и спектрометров на основе особо чистого германия. Раньше такие приборы во многом зависели от зарубежных технологий и поставок, теперь их создают внутри страны. Это результат кооперации предприятий «Росатома», которые объединили весь путь от очистки сырья до сборки готовых измерительных приборов.

Такие детекторы нужны там, где недостаточно просто зафиксировать излучение — важно точно определить, какие радионуклиды присутствуют в исследуемом объекте. Они применяются в научных проектах: для исследований на ускорительном комплексе NICA, анализа состава лунного грунта, поиска редкоземельных элементов и запасов льда в приполярных кратерах Луны. Но сфера использования гораздо шире. На АЭС с их помощью следят за контуром теплоносителя, герметичностью оболочек твэлов и экологическими параметрами, анализируют пробы прямо на станции. Также приборы востребованы в геологоразведке при поиске урановых руд и редкоземельных металлов, при входном контроле в металлургии и в досмотровых системах на таможне.

Ключевой материал для таких детекторов — германий высочайшей чистоты. Технологию его получения разработал институт АО «Гиредмет». Там спроектировали и изготовили экспериментальное оборудование, отработали выращивание монокристаллов чистотой не менее 7N и получили первые образцы. Содержание примесей, влияющих на электрофизические параметры кристалла, не превышает одной триллионной доли. Во время измерений кристалл охлаждают до минус 196 °C, чтобы снизить тепловые шумы и добиться высокой точности.

Следующий этап — производство детекторов и сборка готовых приборов. Его организовали на предприятии дивизиона «Автоматизированные системы управления и электротехника». Для работы с особо чистым германием здесь создана чистая производственная зона класса ISO 8. Она исключает загрязнение материала и гарантирует стабильность и долгий срок службы изделий. На этом участке разработана линейка из четырёх спектрометров, а пилотные образцы уже работают на ускорительном комплексе NICA — объекте класса «мегасайенс».

«Мы развили в России компетенцию в одной из самых сложных и точных областей ядерного приборостроения. Работа с особо чистым германием требует исключительной чистоты материала и строгого соблюдения технологии на каждом этапе. Теперь внутри страны локализован путь от сырья до готового высокоточного прибора, что дает возможность быстрее создавать решения под конкретные задачи, обеспечивать их обслуживание и планировать серийный выпуск. Разработана линейка из четырех спектрометров, а пилотные изделия используются на объекте класса «мегасайенс" — ускорительном комплексе NICA. Это подтверждает, что коллектив нашего предприятия обладает необходимыми знаниями и готов решать задачи современной науки и промышленности», — отметил генеральный директор дивизиона «Автоматизированные системы управления и электротехника» госкорпорации «Росатом» Андрей Бутко.