От рентгена до ультразвука

Статья продается только в составе журнала

Первым средством неразрушающего контроля, как известно, был созданный ровно 120 лет назад просвечивающий аппарат Вильгельма Конрада Рентгена. Его открытие перевернуло тогда не только физику, но и всю науку. Можно смело сказать, что руководитель Физического института Вюрцбургского университета вывел человечество на новый уровень развития. И человечество оценило подарок по достоинству: Рентген стал первым лауреатом Нобелевской премии по физике. С тех пор число «просвечивающих» технологий многократно выросло. В ИНК работают со всеми — и работают успешно. Мал и недорог Гордость ТПУ — бетатроны. На сегодня это самые компактные ускорители заряженных элементарных частиц. Университет в этой области, можно сказать, монополист. Специалистам ТПУ удалось довести размер ускорителя практически до чемодана, при необходимости — даже чемоданчика, выступающего, несмотря на предельно компактные размеры, мощнейшим источником рентгеновского излучения. 

Константин Сухарников, инженер лаборатории № 42, аспирант ТПУ: — Бетатрон — это циклический ускоритель. В нем электроны инжектируются в нарастающее магнитное поле, где начинают раскручиваться и набирать энергию. Меньше чем за секунду в среднем малогабаритном бетатроне электрон может накрутить больше 1 тыс. км. Грубо говоря, бетатрон — крайне мощный рентгеновский аппарат. Он светит мощнее рентгена, но стоит значительно дешевле. Бетатроном мы можем просвечивать очень крупногабаритные и плотные объекты. Установка в бункере — настоящий томограф, только не медицинский, а промышленный. Тут по слоям просвечивают самолетные турбины, вентили трубопроводов и даже небольшие космические спутники. Несколько десятков минут или часов — и перед вами на экране монитора все внутреннее устройство прибора. Дефекты как на ладони, и при этом нет необходимости ни в отвертке, ни в паяльнике. Как и обозначено в названии института, чтобы посмотреть, как устроен и насколько надежен прибор, нет необходимости его сначала разрушать, а потом собирать заново. Например, у вас сломался автомобиль, не работает двигатель. Для того чтобы просто понять, что там случилось, двигатель надо разобрать. А с таким бетатронным томографом даже снимать крышку двигателя не нужно, достаточно «просветить» необходимый сегмент автомобиля. И вот вам уже видно, что и в каком месте сломалось. Константин Сухарников: — Тема моей диссертации — использование бетатронов в компьютерной томографии. Они имеют ряд преимуществ перед рентгеновскими аппаратами и линейными ускорителями. В томографии очень важная характеристика источника излучения — размер фокусного пятна, области, откуда происходит излучение. Несмотря на то что бетатрон генерирует весьма мощное излучение в жестком рентгеновском спектре, размер его фокусного пятна очень маленький, что позволяет достигать высокой степени детализации. На человеке я бы его не стал использовать, но в отношении промышленных объектов, думаю, бетатроны со временем могут полностью заменить стандартные рентгеновские аппараты. Впрочем, здоровью человека ускоритель тоже может послужить. Только не как томограф. Сейчас в ТПУ идут работы над созданием медицинского бетатрона для лучевой терапии при онкологических заболеваниях.

Подробнее читайте на страницах журнала "В мире науки" №10_2015