Эксπир
Регистрация / Вход

Обеспечение аппаратно-методической базы для структурной диагностики моно- и поликристаллических материалов; нанокристаллов и наноструктур на источнике синхротронного излучения

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Продолжительность работ
2007 - 2009, 26 мес.
Бюджетные средства
145 млн
Внебюджетные средства
50,1 млн

Проектом предусматривается разработка и изготовление многоцелевой станции рентгеноструктурного анализа, развитие методики изучения структуры поликристаллических материалов и монокристаллов, включая макромолекулярные и нанокристаллы, с использованием рентгеновского пучка высокой яркости из сверхпроводящего вигглера.

Соисполнители

Этапы проекта

1
09.08.2007 - 31.10.2007
Выбрана рентгенооптическая схема станции рентгеноструктурного анализа (далее станция) и произведен расчет ее основных параметров. Исследован текущий вертикальный размер электронного пучка в ускорительно-накопительном комплексе Курчатовского источника синхротронного излучения (СИ). Проведен расчет параметров пучка синхротронного излучения из канала для опытного образца станции.
Разработаны схемы деления станции и канала на составные части.
. Проведен анализ рынка закупаемого спецоборудования (элементы модуля регистрации элементы устройства охлаждения образца , элементы вакуумной камеры зеркала-конденсора, детектор MAR CCD 165, элементы опытного образца модуля канала с системой вакуумной откачки и мониторингом вакуума, заключены договора на поставку части оборудования и комплектующих. Разработаны принципиальные схемы электрического подключения и алгоритмов управления элементов канала.
Изготовлен модуль откачной системы канала с мониторингом вакуума, модуля охлаждения канала. Разработаны программы и методики предварительных испытаний элементов канала.
Проведены маркетинговые исследования в области поставщиков научного, технологического оборудования и комплектующих, заключены договора на поставку научного, технологического оборудования и комплектующих.
3. Результаты
По результатам исследования вертикального размера пучка СИ выбрана следующая рентгенооптическая схема: взаимосвязанные основные элементы станции:
- зеркало-конденсор;
- двухкристальный монохроматор;
- фокусирующее зеркало;
  - настроечная каретка с автоматическим коллиматором;
  - трехкружный гониометр (2θ,w,j) с фиксированным углом c;
  - двумерный детектор. Расчет параметров пучка показал, что вертикальный размер пятна протяженного источника – 140 микрон, а ширина вертикального профиля пучка – 24 микрона. Схемы деления станции и канала, копии договоров и протоколы котировочных комиссий о выборе поставщиков научного и технологического оборудования представлены в приложениях (№№2 и 8-10) соответственно. Разработаны программы и методики предварительных испытаний элементов канала ( приложение №5), представлен отчет о маркетинговых исследованиях ( приложение №7).
Развернуть
2
01.11.2007 - 31.12.2007
1. Цель и задачи этапа работ:
Цель и задачи этапа работы - выполнение 2 этапа технического проекта :
Разработка КД и изготовление ряда составных частей модулей станции; разработка схемы программного обеспечения и проекта методик исследования структур на станции.
2. Работы, выполненные на отчетном этапе:
Разработка конструкторской документации (далее КД) на составные части модулей станции (зеркало-конденсор, монохроматор, фокусирующее зеркало, щелевые устройства) и элементы канала (начальный участок канала - вакуумный трубопровод, датчик положения пучка, узел бериллиевой фольги, сильфонные узлы).
Предварительные испытания модуля откачной системы канала с мониторингом вакуума, модуля охлаждения канала.
Изготовление составных частей модулей станции (зеркало-конденсор, монохроматор).
Проведение экспериментальных исследований по улучшению и оптимизации параметров пучка СИ (время жизни, стабильность орбиты) Курчатовского источника.
Определение оптимальных геометрических параметров и состава канала для опытного образца станции.
Разработка схемы математического программного обеспечения станции.
Проведение предварительных патентных исследований.
Разработка проекта методик исследования моно- и поликристаллических материалов, нанокристаллов и наноструктур на станции..

3. Результаты
На основании расчетов параметров пучка СИ из канала определены геометрические параметры и состав канала, проведен ряд экспериментальных исследований по оптимизации параметров пучка.
В ходе этапа работ по проекту проведен большой объем конструкторских работ – разработана эскизная КД на составные части модулей станции и канала, изготовлен ряд составных частей модулей станции (монохроматор, зеркало) (акты изготовления в Приложении к отчету), проведены предварительные испытания ряда модулей станции (модуль откачной системы, модуль охлаждения).
Разработан проект методик исследования моно- и поликристаллических структур на станции, включая наноструктуры и нанокристаллы; выработана схема комплекса программного обеспечения создаваемой станции и основные требования к служебным программам. Перечисленные работы представлены в научно-техническом отчете в виде приложений.
В рамках работ по внебюджетному финансированию обеспечены работы инженерно-технических систем и инфраструктуры КИСИ с целью создания условий для проведения экспериментальных исследований, проведены испытания сверхпроводящего вигглера вне большого кольца ускорительно-накопительного комплекса, проведено исследование комплекта образцов 3 срока освидетельствования свойств металла корпуса реактора блока №1 и другие инженерно-технические работы по размещению вигглера в кольцо
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.04.2008
1. Цель и задачи этапа работ:
Цель и задачи этапа работы - выполнение 3 этапа технического проекта :
Разработка технической документации составных частей опытных образцов станции (БФП) и канала. Изготовление составных частей станции.
2. Работы, выполненные на отчетном этапе:
Разработан комплект конструкторской документации (КД) опытных образцов блока формирования и управления пучком (далее БФП), дифрактометра и элементов канала (опор под элементы канала, радиационных затворов).
Проведена компоновка элементов рядом идущих каналов.Разработаны программы и методики испытаний модулей станции и элементов канала.
Изготовлены составные частей БФП (щелевые устройства).
Выбрана схема системы автоматизации и произведен расчет ее основных параметров.
3. Результаты
В соответствии с календарным планом на третьем этапе разработана конструкторская документация на опытные образцы блока формирования и управления пучком, дифрактометра и элементов канала - модулей станции, разработаны инструкция, программы и методики их испытаний.
Решена сложная инженерная задача по компоновке рядом идущих каналов вывода СИ. Определена и разработана с учетом высоких требований по надежности и уровню вакуума система автоматизации станции. Система автоматизации станции “РСА” является многоуровневой, распределенной, мощной вычислительной системой, имеющей 6 полноразмерных универсальных вычислителей с открытой архитектурой РС-совместимых компьютеров и 65 специализированных микропроцессоров, обеспечивающих управление исполнительными устройствами станции на нижнем уровне.
Развернуть
4
01.05.2008 - 30.09.2008
В соответствии с календарным планом на четвертом этапе изготовлены составные части станции – блок формирования пучка, зеркало-конденсор, монохроматор, фокусирующее зеркало, щелевое устройство. Разработана КД на систему автоматизации и произведена сборка элементов системы автоматизации. В представленном научно-техническом отчёте представлены результаты разработки алгоритмов исследования структур моно- и поликристаллических материалов (раздел 1). На существующем лабораторном оборудовании и на синхротронных станциях проведена отладка этих алгоритмов (раздел 2). Описание модулей программного обеспечения обработки дифракционных картин представлено в разделе 3.
Отработаны методы рентгенооптических методов фокусировки СИ с использованием станции «Белок» КЦСИиНТ.
Испытания модулей станции и элементов канала показали, что испытанные узлы удовлетворяют предъявляемым требованиям и могут быть использованы при конструировании станции. По результатам отработки алгоритмов исследования структур установлено, что разработанные и реализованные методики обеспечивают сбор данных высокого уровня и надежную экспериментальную базу для структурного анализа, алгоритмы обеспечивают требуемое высокое качество предварительных расчетов и могут быть рекомендованы к внедрению на станции.
В рамках работ по внебюджетному финансированию обеспечено размещение сверхпроводящего вигглера в кольце накопителя Сибирь-2, проведена отладка геометрических параметров СИ, проведены экспериментальные измерения влияния вигглера на работу накопителя Сибирь-2
Развернуть
5
01.10.2008 - 31.12.2008
Выполнены опытно-конструкторские работы - разработан комплект РКД на опыт-ный образец канала, разработаны программы и методики предварительных испытаний опытных образцов станции и канала, изготовлены дифрактометр ( составная часть стан-ции) и элементы составных частей канала. Разработаны методики исследований моно - и поликристллических структур.
2.1. Результаты работы на отчетном этапе.
Разработана рабочая конструкторская документация (РКД) опытного образца ка-нала.
Изготовлены составные части станции (дифрактометр) и канала (опоры под эле-менты канала, вакуумная система канала, радиационные затворы). Разработаны Програм-мы и методики предварительных испытаний станции и канала (ПМ ПИ). Проведена сбор-ка системы автоматизации и ее предварительные испытания. Подготовлено рабочее место в КЦСИ под монтаж опытного образца станции. Разработаны методики исследования мо-но- и поликристаллических материалов на станции.
За счет внебюджетных средств проведены работы по оптимизации параметров СИ из сверхпроводящего вигглера для создания эффективной работы опытного образца станции и обеспечению условий долговременной работы инженерно-технических систем вигглера и инфраструктуры КИСИ.
Развернуть
6
01.01.2009 - 30.04.2009
Проведены окончательные испытания системы автоматизации; монтаж канала и станции в КЦСИиНТ; предварительные испытания опытных образцов станции и канала, проведена корректировка КД, доработаны опытные образцы станции и канала.Разработаны руководство по эксплуатации станции, программа и методики приемочных испытаний опытного образца станции и канала. Обеспечены работы ускорительно – накопительного комплекса КИСИ для проведения юстировки и настройки опытного образца канала. Разработаны методики исследования нанокристаллов и наноструктур на станции.
Развернуть
7
01.05.2009 - 31.07.2009
Проведены приёмочные испытания станции и канала в сборе со смонтированной системой автоматизации. Проведена модернизация электронной аппаратуры систем синхронизации и управления импульсными источниками питания на ускорительном комплексе, в частности, замена крейт-контроллеров «Одренок» на крейт-контроллеры К167, разработано и отлажено программное обеспечение для процессора miniMODUL167 с ОС реального вре-мени ARTX-166, выполнен монтаж и подключение новой электроники к сетям управле-ния, разработаны и отлажены программы операторского интерфейса.Разработаны методики для подготовки, исследования образцов материалов и обработки и интерпретации результатов.
Развернуть
8
01.08.2009 - 31.10.2009
Откорректирована РКД по результатам приемочных испытаний опытных образцов станции и канала.Доработан модуль станции. Доработка модулей канала не потребовалось.Произведен пуск в эксплуатацию многоцелевой станции рентгеноструктурного анализа.Проведены исследования экспериментальных образцов моно- и поликристаллических материалов на станции.Утверждены методики исследования кристаллических материалов на станции.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

2.3 Осуществление комплексных проектов, в том числе разработка конкурентоспособных технологий, предназначенных для последующей коммерциализации в области индустрии наносистем
Тема
Обеспечение аппаратурно-методической базы для структурной диагностики моно- и поликристаллических материалов, нанокристаллов и наноструктур на источнике синхротронного излучения.
Продолжительность работ
2007 - 2009, 26 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
1
Тема
Развитие центра коллективного пользования научным оборудованием для обеспечения комплексных исследований в области структурной диагностики кристаллических материалов, включая нанокристаллы, биокристаллы и тонкие пленки.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 9 мес.
Бюджетные средства
70 млн
Количество заявок
3
Тема
Развитие центра коллективного пользования научным оборудованием для обеспечения комплексных исследований в области структурной диагностики и метрологии наносистем и материалов с использованием синхротронного излучения специализированного источника.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 9 мес.
Бюджетные средства
70 млн
Количество заявок
1
Тема
Подготовка предложений по созданию стандартных образцов структуры монокристаллов и поликристаллических наноматериалов на основе государственных стандартных образцов дифракционных свойств.
Продолжительность работ
2008, 2 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Количество заявок
1
Тема
Система удаленного доступа студентов, исследователей, разработчиков к уникальным научным установкам и оборудованию - рабочим станциям синхротронного излучения (РССИ)
Продолжительность работ
2008 - 2009, 11 мес.
Бюджетные средства
27 млн
Количество заявок
1