Ученые лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды ТГУ в рамках госзадания работают над выявлением внутренних дефектов в синтетических кристаллах, необходимых для лазерных устройств медицинского и оборонного назначения. Исследователи разрабатывают способ выявлять дефекты, которые существующими методами обнаружить невозможно.
При производстве синтетических кристаллов на их поверхности и внутри могут образоваться дефекты. Поверхностные повреждения – царапины, шероховатости, сколы – специалисты могут устранить за счет обработки поверхности кристалла. Внутренние дефекты невозможно ликвидировать технологически, при этом, если кристалл не прозрачный, их сложно обнаружить.
– Наличие внутренних дефектов в кристалле является определяющим фактором с точки зрения его пригодности к использованию, – говорит руководитель лаборатории, проректор ТГУ Виктор Дёмин. – Например, если кристалл используется в качестве лазерной активной среды, то при больших энергиях накачки данные дефекты могут привести к его деградации и разрушению.
Традиционно контроль качества таких кристаллов производят с помощью лучевых испытаний, в ходе которых те образцы, которые имеют дефекты, разрушаются. Однако, отмечают ученые ТГУ, некоторые дефектные кристаллы выдерживают это испытание. При этом внутренний дефект становится потенциальным центром разрушения, и кристалл впоследствии может быстро выйти из строя во время эксплуатации.
Исследователи Томского университета предлагают выявлять внутренние дефекты кристаллов с помощью неразрушающих методов, основанных на цифровой голографии и использовании терагерцового излучения. Ученые планируют создать методику совместного применения этих способов.
– Есть основания предполагать, что спектральные свойства дефектных кристаллов имеют особенности в терагерцовой области. Поэтому мы рассчитываем, что, исследуя эти свойства кристалла, мы сможем сделать выводы о наличии в нем дефектов, – объясняет Виктор Дёмин.
Новую технологию поиска скрытых дефектов ученые отрабатывают для кристалла ZnGeP2 (соединение цинка, германия и фосфора), который производит промышленный партнер проекта – томская компания ООО «Лаборатория оптических кристаллов». Кристаллы ZnGeP2 производятся в Томске и в нескольких зарубежных странах и используются для получения лазерного излучения редких спектральных диапазонов, благодаря чему можно создавать на их основе лазеры с уникальными свойствами, применимые для неинвазивной медицины, оборонных и других целей. Новый метод контроля качества можно будет применить и для других синтетических кристаллов.
Проект рассчитан на три года. На этот период из проектной части госзадания запланировано финансирование в размере 30 млн рублей.
Отмечается, что разработка отвечает требованиям рынков Национальной технологической инициативы.