Для алмазных окон СКИФа разработали охлаждающие плёнки

Пластины с уникальными физическими свойствами позволяют вывести пучок синхротронного излучения на экспериментальную станцию без потери герметичности накопительного кольца.

«Окна» первой очереди смонтированы с помощью медных фланцев, в которых проходит канал для циркуляции охлаждающей жидкости. Однако со временем сварочный шов деградирует, и алмазный материал может изменить структуру с монокристаллической на поликристаллическую. Это существенно снизит качество работы установки.

В фронтендах станций второй очереди сотрудники института теплофизики СО РАН предложили заменить фланцы жидкометаллической плёнкой. Она даёт надёжный тепловой контакт и вакуумное уплотнение, не требуя пайки и сварки. Повышается термостабильность «окон» и продлевается срок службы.

Созданная инженерами 3D-модель системы охлаждения эффективно отводит тепло, не превышая максимальную температуру алмазной пластины в 542,6 градуса и выдерживая давление порядка 800 Мпа.

«Помимо тепловой и прочностной нагрузки необходимо учитывать температуру стенок мини-канала для циркуляции воды. Она не должна превышать 96 градусов. Это гарантирует отсутствие вскипания воды и связанной с этим вибрации оптической системы», — говорится в сообщении.

Исследователи продолжают работу над усилением эффективности технологии. Они тестируют разные охлаждающие жидкости с начальными температурами от –90 до +7 градусов. В перспективе это позволит увеличить отводимую от алмазных окон тепловую мощность и снизить опасность возникновения аварийных ситуаций.