РАЗДЕЛЕНИЕ ИЗОТОПОВ НА БАЗЕ ЛАЗЕРА
НА СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ

Из выступления профессора А.Петрова (ИХКиГ) на научной сессии Общего собрания СО РАН 15 декабря 2002 года.

Сегодня многие уже знают, что силами двух институтов (ИЯФ и ИХКиГ) при поддержке Президиума СО РАН создается Центр фотохимических исследований на базе лазера на свободных электронах (ЛСЭ). Строящийся ЛСЭ будет генерировать импульсное излучение в диапазоне от 2 до 200 мкм с плавной перестройкой по длинам волн, с длительностью импульса 10^-10 — 10^-11 сек и энергией в микроимпульсе 10^-3 Дж. Эта уникальная машина может быть использована для проведения экспериментов и получения новых знаний в физике, химии, биологии, медицины, а в дальнейшем и для решения технологических задач.

Для того, чтобы получить такое излучение, необходим мощный ускоритель электронов (около 40 м длиной), ондулятор (4-х метровая ячейка со знакопеременным магнитным полем), который расположен внутри оптического резонатора. В зависимости от энергии электронов (E_e от 2 до 100 МэВ), величины магнитного поля в ондуляторе (H около 1.5 кГс) и периода ондуляции (L — расстояние между включенными магнитами в ондуляторе около 5 см) мы можем менять длину волны излучения.

Поскольку это излучение перекрывает весь диапазон молекулярных колебаний, есть возможность селективно возбуждать любые колебания в кристаллах, исследовать динамику их роста и примесные уровни в полупроводниках, зондировать атмосферу (лидар), проводить хирургические операции с минимальными кровепотерями, реализовать селективную по размерам абляцию твердых поверхностей с целью получения наночастиц нужных размеров, исследовать реакции колебательно возбужденных молекул и радикалов, что важно не только для расширения наших знаний в области газовой кинетики, но и для понимания химических процессов в верхних слоях атмосферы. По всем этим задачам "в портфеле" Центра уже имеются заявки на исследовательские проекты из Института оптики атмосферы, Института неорганической химии, Института химической кинетики и горения СО РАН, Объединенного института ядерных исследований (г.Дубна), медиков г.Новосибирска и т.д.

Чтобы не терять времени, мы воспользовались любезными приглашениями проф. Дж. Мейди (Университет Дюка, США) и проф. Х.Куроды (Токийский Университет) и провели первые эксперименты по селективной многофотонной диссоциации различных химических соединений, а на молекулах муравьиной кислоты (HCOOH), нитрометана (CH₃NO₂), фенилтрифторсилана (C₆H₅SiF₃) реализовали разделение изотопов углерода, кислорода, азота и кремния на ЛСЭ этих лабораторий. И хотя энергия микроимпульса этих машин составляет всего 10^-6 Дж, перспективы подобных исследований (а возможно, и технологий) на нашем ЛСЭ очевидны.

Финансирование, которое мы получаем в рамках Интеграционного проекта СО РАН, мы используем не только на постройку самого ЛСЭ, но и для создания и оснащения диагностическим оборудованием экспериментальных станций для будущих пользователей.

Сегодня уже завершены работы по первой очереди ЛСЭ и идет монтаж световодов в экспериментальные станции. В конференцзале ИХКиГ регулярно (2 раза в месяц) работает Межинститутский междисциплинарный семинар "Террагерцовое излучение и его применения", собирающий по 50 — 60 участников различных специальностей. Уникальный научный инструмент не должен простаивать, и, пользуясь случаем, я призываю всех членов нашего научного содружества к активному сотрудничеству.

стр. 8