Физики Алтайского государственного университета запатентовали уникальный способ получения тонкой нанокристаллической интерметаллической пленки, являющейся источником высокоинтенсивного потока электронов.
Данной темой авторы изобретения – заведующий кафедрой общей и экспериментальной физики, заведующий лабораторией контроля качества материалов и конструкций Института цифровых технологий, электроники и физики, доктор физико-математических наук Владимир Александрович Плотников, директор ИЦТЭиФ Сергей Викторович Макаров, кандидат физико-математических наук Анна Николаевна Макрушина – занимаются уже на протяжении нескольких лет, получив около семи патентов на похожие способы получения интерметаллических пленок источников электронов и опубликовав более десятка статей по этой проблеме.
«Интерметаллическая пленка получается путем нанесения на подложку (в нашем случае она стеклянная) нескольких слоев меди и олова. После этого мы проводим химическую реакцию между слоями меди и олова, в результате которой по всей поверхности пленки синтезируется интерметаллическое соединение Cu6Sn5 (здесь Cu это медь, а Sn это олово). Характерно, что синтез локализуется в совокупности множества реакционных островков, в результате чего на поверхности подложки формируются локальные монокристальные области, или интерметаллические островки. Каждый островок, из которых состоит интерметаллическая пленка, - это своеобразное острие, торчащие из поверхности пленки, которое может быть источником электронов в электрическом поле. В связи с тем, что поверхность пленки представляет собой высокоразвитую островковую структуру, то в электрическом поле можно создать уже высокоинтенсивный поток электронов. Такие источники электронов могут использоваться в технологических установках по электронно-лучевой обработке металлов, сплавов, а также в качестве эмитеров электронов в электронных ускорителях. В частности, в Новосибирске сейчас разрабатывают электрон-позитронный коллайдер, где и может понадобиться мощный источник электронов», - поясняет Владимир Александрович Плотников.
Область практического применения разработок физиков АлтГУ – это все, что связано с модификацией структуры поверхности металлов и приданием ей определенных поверхностных свойств, таких как высокая прочность, высокая износостойкость, химическая стойкость к агрессивным средам. В лаборатории, где работают авторы данной разработки, проводятся исследования по созданию алмазоподобных пленок и покрытий, а также разрабатываются методы насыщения поверхностных металлических слоев детонационным наноалмазом.
«Возвращаясь к разработанному нами способу можно отметить, что интерметаллическая пленка – это высокоорганизованная структура. Она состоит из совокупности монокристаллов и что очень важно – она ориентирована в определенных кристаллографических направлениях, то есть мы, как разработчики, можем повлиять на ее свойства, задать необходимую нам кристаллографию конечного продукта. Разрабатывая такие структуры, можно выйти на холодную эмиссию электронов. Это поможет в создании мощных источников электронов», - подчеркивает В.А. Плотников.
Остается добавить, что разработанный учеными Института цифровых технологий, электроники и физики Алтайского госуниверситета способ получения тонкой нанокристаллической интерметаллической пленки на стеклянной подложке вошел в перечень изобретений, получивших правовую охрану и включенных в базу победителей номинации Роспатента «100 лучших изобретений России» за 2019 год и первое полугодие 2020 года.