放射物理系科学家研究利用 Fluka 软件进行探测器虚拟实验

在位于新西伯利亚的俄罗斯科学院西伯利亚分院核物理研究所实习期间,托国立放射物理系的年轻科学家们掌握了用于计算辐射场的 Fluka 软件,该软件类似于欧洲核子研究组织 (CERN) 加速器和其他大公司使用的软件。新的知识和技能将帮助托木斯克国立大学的科学家建模、计算和解释辐照过程中探测器和材料发生的变化。 2024 年,放射物理系计划为学生推出学习 Fluka 软件的教育模块。

托国立科学家的进修是在两个项目的框架内组织的。 “开发基于宽禁带半导体的抗辐射多元件传感器创新技术,用于检测高能量子和带电粒子”项目得到了“2030优先计划”的支持。 “开发抗辐射半导体结构物理和技术的基本原理,并创建基于它们的多元素探测器,为第四代以上同步加速器中心SKIF和其他大科学项目提供研究基础设施”项目得到了俄罗斯政府巨额赠款的支持。

托木斯克国立大学放射物理学家、同步辐射探测器实验室初级研究员丹尼尔·科布采夫(Daniil Kobtsev)和放射物理系博士生米哈伊尔·特罗菲莫夫(Mikhail Trofimov)在核物理研究所和托木斯克国立大学列夫·谢赫特曼(Lev Shekhtman)科学家的指导下,在巴德克核物理研究所进修期间学习掌握Fluka软件。该软件允许模拟探测器或材料辐照的虚拟实验;看看他会发生什么,计算探测器的特性的改变。

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丹尼尔·科布采夫(Daniil Kobtsev)和米哈伊尔·特罗菲莫夫(Mikhail Trofimov)
照片来自托国立放射物理系职工

丹尼尔·科布采夫(Daniil Kobtsev)解释道:“与任何电子设备一样,在开发探测器时,始终存在与特性相关的技术任务。在这个程序中,我们将能够逐层并通过拓扑来模拟结构中发生的过程以及探测器本身的结构。该程序计算探测器受到各种源(离子、电子)照射时的辐射场,使您可以虚拟地向其“发射”粒子并观察其反应,托国立正在进行大量工作,其中使用了经过离子或电子辐照的材料。了解如何使用 Fluka 软件将帮助我们更准确地识别和预测未来实验的结果”。

这位科学家表示,对于放射物理学家来说,使用 Fluka 软件有很多选择。例如,在光电导偶极子天线和太赫兹辐射特性的研究中,科学家们通过实验将天线的功率提高了五倍。

丹尼尔·科布采夫(Daniil Kobtsev)说:“我们用电子照射天线,从而提高了天线的效率。 Fluka 软件将有助于解释为什么天线开始更好地工作以及材料中到底发生了什么。我们有几个假设:由于晶体结构中缺陷的形成,带隙中可能出现新水平的复合。这个项目将有助于更准确地回答这是否属实或是否应该寻求其他答案”。 

2024 年,托国立放射物理系半导体电子教研室计划开发一个教育模块,教学生如何使用 Fluka 软件。

托国立微电子先进技术中心的员工发明了一种由高电阻碳化硅制成的新型多元素探测器。这些测量设备用于大科学级 - SKIF 同步加速器辐射源而设计,其第一阶段计划应用于 2024 年。