Рентгеновские спектры — студенческий портал

Организация деятельности медицинского рентген кабинета — это целый комплекс услуг. Компания СК ОЛИМП готовы взять на себя выполнения всех мероприятий, связанных с запуском рентген кабинета. Комплекс услуг можно разделить на несколько этапов.

• Проектирование медицинских учреждений и отдельных рентген кабинетов от Архитектурного решения до Сметы.
• Осуществление Строительно-ремонтных работ и монтаж оборудования, согласно проектно-сметной документации.
• Проведение необходимых испытаний и измерений.
• Обучение сотрудников организации и подготовка необходимой внутренней документации организации.
• Прохождение экспертизы на соответствие санитарным нормам и правилам, регламентирующие деятельность с источником ионизирующего излучения (генерирующим). С последующим получением Экспертного заключения (ЭЗ), Санитарно-эпидемиологического заключения (СЭЗ) и Технического паспорта.

Рентгеновское излучение более века служит человечеству, благодаря работам Вильгельма Конрада Рентгена. Современный мир тяжело представить без использования рентгеновского излучения. Его используют во многих отраслях современного мира, таких как:

— Медицина. Рентгеновское излучение позволило медицинской диагностике выйти на новый уровень и обеспечить условия лечения не достижимые ранее.

— Строительство. Современные здания и инженерные коммуникации набирают обороты сложности, функциональности и эстетике, что зачастую требует обеспечения высокой надежности и снижении издержек для обслуживания. Рентгеновское излучение в строительстве используется для неразрушающего контроля конструкций, выявлении внутренних дефектов скрытых человеческому глазу.

— Промышленность. При производстве сложных технических устройств, также используют рентгеновское излучение, для контроля целостности изделий и контроля выполнения работ.

— Пищевая отрасль. Для контроля качества выпускаемой продукции, многие компании используют рентгеновское излучение. Оно позволяет контролировать недопустимые включения в выпускаемой продукции.

— Безопасность. Современные требования безопасности на транспортных узлах, опасных объектах, общественных территориях и зданиях, невозможно представить без рентгеновского излучения. Рентгеновское излучение позволяет проводить массовый досмотр и выявлять нарушения быстро и качественно.

— Лабораторные испытания. Рентгеновское излучение используют в рентгеновских микроскопах, рентгеноструктурно и рентгеноспектрального анализа и т.д.

Обеспечение безопасности от рентгеновского излучения

При всех перечисленных областях использования рентгеновского излучения, оно оставляет за собой один из основных отрицательных характеристик, это пагубное влияние на организм человека. При осуществлении деятельности с Рентгеновским излучение (Генерирующим Источником Ионизирующего Излучения) самой основной задачей является обеспечение безопасности населения от чрезмерной дозы.

Экспертиза проектной документации

Проект размещения, в зависимости от региона, должен пройти экспертизу на соответствие санитарным нормам и правилам.

Экспертизу проектной документации осуществляет аккредитованные организации, выдающие по итогу Экспертное заключение.

Строительно-ремонтные работы

На основании проектной документации необходимо произвести ремонтно-строительные и монтажные работы, организацией имеющей лицензию на осуществление данной деятельности. Выполнение работы по дополнительной защите необходимо подтвердить Актом скрытых работ.

Лабораторные испытания

Для прохождения Экспертизы на деятельность с ИИИ необходимо произвести лабораторные испытания помещений в которых эксплуатируется оборудование и смежных по вертикали, горизонтали. В зависимости от типа оборудования перечень необходимых испытаний изменяется на основании Санитарных правил и норм.

Обучение Персонала

К эксплуатации, техническому обслуживанию Источников Ионизирующего Излучения, допускаются люди прошедшие необходимое повышение квалификации. Так же повышение квалификации необходимо для ответственных за радиационною безопасность.

Получение Лицензии на деятельность в области использования Источников ионизирующего излучения (генерирующих)

Главным разрешительным документом при осуществлении использования Источников Ионизирующего Излучения (Генерирующие) и Средств Радиационной Защиты (СРЗ), является лицензия Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор). Данная лицензия необходима всем организациям использующим ИИИ, кроме Медицинских учреждения эксплуатирующих ИИИ.

• Данный проект необходим для всех типов рентгеновского оборудования, которые эксплуатируются непосредственно в помещениях:
• Медицинские рентген кабинеты
• Дефектоскопические лаборатории
• Досмотровые зоны контроля
• Исследовательские лаборатории

В проектах указываются необходимые требования к помещениям с ИИИ, производится расчет безопасности ограждающих конструкций и технологическое решение.

Лицензия Роспотребнадзора

Свидетельство о регистрации электролаборатории

Сертификат ИСО

Выписки из реестров членов СРО

Источник: https://olimpekspert.ru/proekt-razmeshcheniya-na-rentgen

«Спектр-РГ» — орбитальная астрофизическая обсерватория

«Спектр-РГ» (англ. SRG — Spectrum-Roentgen-Gamma) — это российско-немецкая миссия для исследования Вселенной в рентгеновском диапазоне.

13 июля 2019 года космический аппарат отправился на ракете «Протон-М» с космодрома Байконур в Казахстане, на борту у него было два независимых рентгеновских телескопа: eROSITA — построенный в Германии и ART-XC — построенный в России.

Это не первый запущенный космический аппарат, чувствительный к «жестким» рентгеновским лучам высокой энергии, но первый, который способен создать полную карту неба в этом диапазоне спектра, что даст исследователям новый способ следить за расширением и ускорением Вселенной, а также поможет сделать другие открытия.

«В течение полугода мы покроем все небо», — говорит Питер Предель, астроном из Института внеземной физики им. Макса Планка.

Цели и технические особенности

Основной научной целью «Спектр-РГ» является создание трехмерной карты космоса, которая покажет, как Вселенная ускоряется под действием таинственной отталкивающей силы, называемой темной энергией. Космологи смогут исследовать эту силу через галактические скопления, распределение которых кодирует структуру и историю Вселенной.

«Спектр-РГ» отобразит космическую сеть из примерно 100 000 галактических кластеров, обнаруживая рентгеновское свечение их межгалактической плазмы и нитей плазмы между ними.

Миссия будет способна обнаружить до трех миллионов сверхмассивных черных дыр, многие из которых будут новыми для науки, а также рентгеновские лучи от 700 000 звезд нашей галактики.

Если все пройдет успешно, то данные этой миссии будут играть уникальную роль в течение длительного времени.

Имитация рентгеновских эмиссонов, которые увидит немецкий прибор eROSITA (два ярких пятна являются артефактом конструкции телескопа) Изображение: Remeis Observatory & ECAP

Для России «Спектр-РГ» представляет собой одну из самых значительных космических миссий на протяжении десятилетий. Она направлена ​​на то, чтобы поддержать сообщество астрофизиков страны, которое пережило десятилетия сокращений и утечки мозгов.

Рентгеновские съемки неба уже проводились в прошлом, например, Германская миссия в 1990-х годах под названием ROSAT.

Однако эта миссия была чувствительна только к «мягкому» рентгеновскому излучению с энергией около 2 кэВ (в мягкой полосе eROSITA будет приблизительно в 30 раз более чувствительным телескопом, чем ROSAT).

Другие существующие миссии NASA, такие как Chandra и NuSTAR, могут видеть излучение с более высокой энергией и разрешать мельчайшие детали космических структур, но они видят только небольшие участки неба.

Телескопы «Спектр-РГ» охватывают рентгеновские полосы, которые растягиваются до гораздо более высоких энергий: 0,2-10 кэВ для eROSITA и 5-30 кэВ для ART-XC. Несмотря на название, которое было сохранено по историческим причинам, «Спектр-РГ» не будет обнаруживать гамма-излучение.

Отечественный ART-XC является меньшим из двух телескопов и имеет худшее разрешение по сравнению с eROSITA.

Но так как он работает в диапазоне 5-30 кэВ и, следовательно, используется для более энергичных рентгеновских лучей — комбинация обоих телескопов приведет к чрезвычайно детальному широкополосному обзору всего неба.

Иллюстрация телескопа eROSITA Изображение: MPE

Каждый прибор представляет собой набор из семи рентгеновских телескопов, которые будут одновременно снимать одну и ту же полосу неба, их совокупная мощность позволит собирать больше фотонов, чем способен делать один телескоп.

Прибор ART-XC с семью зеркальными модулями и семью детекторами в фокальной плоскости Изображение: Институт космических исследований РАН и РФЯЦ-ВНИИЭФ

Космический аппарат, базирующийся на унифицированной платформе НПО им. Лавочкина «Навигатор», будет находиться на орбите Лиссажу вокруг лагранжевой точки L2 в системе Солнце-Земля (на расстоянии 1,5 миллиона км от Земли). Ему потребуется 3 месяца, чтобы добраться туда, это время будет использовано для проверки и калибровки оборудования.

За время четырехлетней миссии «Спектр-РГ» сделает 8 рентгеновских снимков всего неба, чтобы исследователи могли их сравнить и найти изменения.

Например, некоторые из сверхмассивных черных дыр в центрах галактик становятся чрезвычайно яркими, когда поглощают материю с высокой скоростью, но большинство испускаемых ими мягких рентгеновских лучей будут поглощаться окружающей пылью, в то время как более жесткие лучи можно будет уловить с помощью ART-XC.

Иллюстрация лагранжевых точек в системе Солнце-ЗемляИзображение: Институт Космических Исследований (ИКИ)

Это позволит исследователям увидеть, как объекты появляются, а затем снова исчезают из года в год, предоставляя информацию о том, как черные дыры поглощают материю. «Мы хотим наблюдать несколько тысяч таких событий за эти четыре года», — говорит Суняев, выдающийся советский космолог из Института астрофизики им. Макса Планка в Гархинге, Германия.

Более того, 3 года планируется отвести на точечные наблюдения наиболее интересных скоплений галактик и AGN (активных галактических ядер).

Ожидается, что eROSITA даст около 3 миллионов AGN, включая затененные объекты, что революционизирует наш взгляд на эволюцию сверхмассивных черных дыр и их роль в процессе формирования структуры.

Обзор также предоставит новое понимание широкого спектра астрофизических явлений, включая рентгеновские двойные.

Рентгеновский телескоп eROSITA MPE

Зарождение миссии «Спектр-РГ»

«Спектр-РГ» зародился во времена Советского Союза. В 1987 году ведущие отечественные астрофизики предложили миссию с использованием жесткого рентгеновского излучения, но планы были отменены после распада СССР в 1991 году.

Российские и европейские космические агентства возродили эту идею в 2004 году, но предложение отправить рентгеновский телескоп на МКС ​​было отклонено, когда NASA свернуло свою программу космического шаттла. В 2009 году немецкое космическое агентство и позднее Роскосмос утвердили совместную миссию и её более амбициозный дизайн.

Первоначально запуск должен был состояться в 2013 году, но был перенесен на конец 2016 — начало 2017 годов, а затем и вовсе на 2018 год. Из-за задержек был произведен переход на ускоритель Proton-M Blok-DM-03.

В конце 2017 года было сообщено, что запуск состоится весной 2019 года из-за проблем с радиооборудованием, необходимым для отправки научных данных обратно на Землю.

Источник: https://sci-news.ru/2019/missija-spektr-rg/

Рентгеновская обсерватория «Спектр-РГ» • Картинка дня

Update: запуск перенесен на 13 июля, 15:31 по московскому времени.

На фото — монтаж космического аппарата «Спектр-РГ» на ракету-носитель и установка головного обтекателя.

Слева от солнечной батареи (в черной экранно-вакуумной теплоизоляции, чтобы отраженный свет не мешал работе второго телескопа) — российский рентгеновский телескоп ART-XC, справа от него (в серебристой теплоизоляции) — немецкий eROSITA (см. картинку дня Рентгеновский телескоп eROSITA). В золотой изоляции — модуль «Навигатор».

Старт ракеты со «Спектром-РГ» должен произойти сегодня в 15:17 по московскому времени с космодрома Байконур. Прямую трансляцию можно будет смотреть на сайте Роскосмоса, начало трансляции в 14:00 по московскому времени.

«Спектр-РГ» — один из самых ожидаемых научных проектов России, его концепция была сформирована еще в 1987 году совместно учеными СССР, Финляндии, ГДР, Дании, Италии и Великобритании. Первоначально предполагалось запустить шеститонную обсерваторию с пятью телескопами, но затем остановились на легком варианте.

Буквы «РГ» — это аббревиатура от слов «рентген-гамма», так как изначально планировалось разместить на космическом аппарате еще и детектор гамма-всплесков, позже от этой идеи отказались. Исследуемый диапазон рентгеновских энергий — 0,3–30 кэВ.

Земная атмосфера полностью блокирует это излучение, поэтому для исследования Вселенной на таких энергиях необходимо выводить телескопы в космос.

Рентгеновская астрономия изучает довольно большой класс объектов и явлений.

Это черные дыры и нейтронные звезды в нашей Галактике, активные галактические ядра, сверхмассивные черные дыры в центрах галактик, диффузные объекты — близкие галактики, крупные скопления и сверхскопления галактик, гамма-всплески и их послесвечения, вспышки сверхновых звезд.

Важность изучения этих объектов уже неоднократно проиллюстрировали предыдущие рентгеновские обсерватории, в частности всё еще работающие телескопы «Чандра» (рентгеновский диапазон: 0,1–10 кэВ), INTEGRAL (диапазон источников гамма-излучения: 15 кэВ–10 МэВ, рентгеновский диапазон: 3–35 кэВ), XMM-Newton (рентгеновский диапазон: 0,1–12 кэВ), HXMT (рентгеновский диапазон:1–250 кэВ), AGILE (диапазон источников гамма-излучения: 350 кэВ–50 ГэВ, рентгеновский диапазон: 18–60 кэВ).

Перед миссией «Спектр-РГ» стоят довольно амбициозные цели: не только изучить перечисленные объекты, но и создать полную карту видимой Вселенной в рентгеновском диапазоне электромагнитного излучения, на которой будут отмечены все крупные источники, а также найти новые источники рентгеновского излучения. В том числе есть шанс исследовать остающуюся пока загадочной темную материю по процессам, происходящим в скоплениях галактик.

Для этого на борту установлено два телескопа — вышеупомянутые немецкий eROSITA и российский ART-XC. Оба телескопа собраны по одной и той же схеме телескопа Вольтера I типа.

У eROSITA больше поле зрения по сравнению с ART-XC (0,81 кв. градуса против 0,3 кв. градусов), что позволяет наблюдать больший участок неба.

У ART-XC больше диапазон энергии регистрируемого излучения (6–30 кэВ против 0,5–10 кэВ) и больше фокусное расстояние (2700 мм против 1600 мм).

Совокупные характеристики обоих телескопов позволят обсерватории «Спектр-РГ» выполнить беспрецедентный по угловому разрешению и энергетической чувствительности обзор всего небосвода в мягком и жестком рентгене. По скоплениям галактик запланированная чувствительность составит приблизительно 2×10−14 эрг/сек·см2 в диапазоне энергий 0,5–2 КэВ.

Эти данные позволят изучать космическую эволюцию сверхмассивных черных дыр, находящихся в этих ядрах.

Для более эффективной работы рентгеновской обсерватории и для удобства связи с Землей ее планируют разместить недалеко от точки Лагранжа L2 системы «Солнце — Земля».

Находясь там, аппарат будет вращаться вокруг Солнца с той же угловой скоростью, что и Земля, и при этом вращаться вокруг самой точки L2 — это так называемая гало-орбита.

В результате получится, что аппарат имеет постоянный контакт с Землей, производя сканирование звездного неба, а солнечное излучение не мешает исследованиям.

Россия впервые запускает аппарат на такую орбиту. Старт миссии будет осуществляться с помощью ракеты-носителя «Протон-М», а вывод на целевую орбиту — разгонным блоком ДМ-3.

Для поддержания орбиты и работоспособности научных инструментов используется специальный модуль на основе многоцелевого служебного модуля «Навигатор». Он будет управлять навигацией, ориентацией, энергоснабжением, терморегуляцией космического аппарата и работой приемно-передающих устройств.

Успешный опыт работы аппарата на этой орбите поможет в разработке космической обсерватории «Миллиметрон» и в других проектах.

Запланированный срок работы обсерватории — 6,5 лет, из которых 4 года аппарат будет выполнять основную задачу — сканирование и картографирование звездного неба, а 2,5 года — выполнять наблюдения конкретных объектов по заявкам мирового научного сообщества. Общая стоимость обсерватории «Спектр-РГ» оценивается приблизительно в 500 миллионов евро.

Запуск других рентгеновских телескопов в ближайшие 8–10 лет не планируется, поэтому «Спектр-РГ» на весь срок своей работы должен стать основным инструментом изучения Вселенной в рентгеновском диапазоне.

Фото с сайта laspace.ru.

Александр Яровитчук

• 5
• Показать комментарии (5)
• Свернуть комментарии (5)

• Вроде за Землей зарегистрированы сильные «щелчки» заряженных частиц, связанные с пересоединением магнитных линий земного магнитного поля. Это как раз в точке Лагранжа L2. Не будет ли проблем в связи с этим? Ответить
• Простите, Александр Яровитчук, а вы уверены, что в этом запуске будет целых два разгонных блока, ДМ-3 и «Фрегат»?ДМ-3 на фото и видео виден, а «Фрегат» — нет.Может приведенная схема с srg.iki.rssi.ru — это какой-то предыдущий вариант?Прошу прощения за беспокойство! Ответить
  • После вашего замечание стал неуверенным.РБ Фрегат указан в описании не только на сайте ИКИ, но и на сайте производителя НПО им. Лавочкина, но действительно на Протоны Фрегаты не устанавливают Ответить
    • Я вот ещё никогда не слышал, чтобы кто-нибудь в мире запускал сразу два разгонных блока «паровозиком». Ответить
    • Спасибо большое за исправления! Ответить

Написать комментарий

Источник: https://elementy.ru/kartinka_dnya/917/Rentgenovskaya_observatoriya_Spektr_RG

«Мы проведем тотальную перепись»

Двадцать первого июня с космодрома Байконур в космос отправится новая крупная российская космическая обсерватория — аппарат «Спектр-РГ», который составит обзор всего неба в рентгеновском диапазоне.

Он будет вести наблюдения с помощью двух телескопов — изготовленного в Германии прибора eRosita и российского ART-XC.

Редакция N + 1 с помощью Михаила Павлинского, заместителя директора Института космических исследований РАН, разбиралась, какие объекты сможет разглядеть аппарат, что нового он сможет узнать о рентгеновской Вселенной и чем новая обсерватория отличается от уже существующих.

В связи с обнаруженными на старте неполадками, запуск аппарата отложен. Заместитель генерального директора Роскосмоса по космическим комплексам и системам Михаил Хайлов сообщил, что запуск перенесен на стартовое окно, которое начинается 12 июля. Ситуация связана с проблемами с одним из химических источников тока.

13 июля был осуществлен успешный старт.

Сначала немного физики. Человеческий глаз видит только в оптическом диапазоне спектра, покрывающем волны длиной от 380 до 740 нанометров. Со стороны волн с большей длиной, что эквивалентно меньшим частотам колебаний и энергиям одного фотона, находятся инфракрасный, микроволновый и радио- диапазоны. С противоположной стороны расположены — ультрафиолетовый, рентгеновский и гамма- диапазоны.

В зависимости от механизма излучения свечение объектов во Вселенной может происходить на разных длинах волн.

Из-за этого, например, радиояркость Солнца оказывается сравнимой с яркостью Млечного Пути, благодаря чему на Земле не существует «радионочи» — присутствие Солнца над горизонтом обычно не мешает наблюдениям в радиодиапазоне.

В то же время в видимом спектре Солнце светит на порядки сильнее любых других объектов, а рассеяние его света атмосферой полностью исключает оптические наблюдения днем.

Существуют объекты, которые относительно ярки только в высокоэнергетических областях спектра, таких как рентгеновский и гамма-диапазон.

Следовательно, для их изучения нужно подниматься над газовой оболочкой нашей планеты, что впервые было сделано в середине XX века при помощи аппаратуры, установленной на суборбитальной ракете.

Возможно проведение таких наблюдений и с высотных стратостатов, однако для того, чтобы условия были наилучшими, необходимо вывести детекторы на орбиту Земли или еще дальше.

Теперь обратимся к методике астрономических наблюдений. Существуют два типа наблюдений, предъявляющих разные требования к оборудованию. Один из них подразумевает проведение крупномасштабного обзора (в идеале — всего неба) с целью собрать информацию о совокупной популяции видимых объектов. Второй режим связан с детальным наблюдением конкретных объектов.

Для обзора необходимо достаточно большое поле зрения, позволяющее за разумное время покрыть значительную площадь, а для подробного изучения — наоборот, малое поле зрения и высокое угловое разрешение.

Чаще всего обсуждаются результаты инструментов с высоким угловым разрешением: «Хаббл» в оптике, «Радиоастрон» в радиодиапазоне, «Чандра» и XMM-Newton в рентгеновском. Вместе с тем исключительно важными являются обзоры, позволяющие создавать каталоги небесных объектов и проводить статистический анализ.

Известными примерами таких астрономических обзоров являются SDSS (в оптическом диапазоне) и 2MASS (в инфракрасном). Особым случаем можно назвать реликтовое излучение, которое приходит со всех направлений и, следовательно, требует обзора для изучения.

Рентгеновский диапазон разделяют на две части. Мягким рентгеновским называется диапазон излучения с энергией отдельных фотонов до 10 килоэлектронвольт. Излучение с более высокой энергией называется жестким рентгеновским, которое, в свою очередь, переходит в гамма-лучи. Деление рентгеновского излучения на два диапазона связано как с разным преобладающим взаимодействием с веществом (фотопоглощение для мягкого и комптоновское рассеяние для жесткого), так и с соответствующими различиями в способах регистрации.
Самый значимый и единственный полноценный обзор в мягком рентгеновском диапазоне был проведен немецким спутником ROSAT, действовавшим с 1990 по 1998 год. Его основной прибор работал на энергиях от 0,1 до 2,4 килоэлекронвольта (длины волны от 12 до 0,5 нанометра), что позволило составить каталог 2RXS, куда попало около 135 тысяч объектов с потоками порядка 10-13 эрг на квадратный сантиметр в секунду и выше. Для сравнения — обычный рентгеновский поток спокойного Солнца находится на уровне 10-8 ватт на квадратный метр, то есть 10-11 эрг на квадратный сантиметр в секунду.

Новые инструменты

Основной инструмент на борту «Спектр-РГ» — это телескоп eRosita (extended ROentgen Survey with an Imaging Telescope Array, или Расширенные наблюдения в рентгеновском диапазоне с помощью матричного телескопа).

Ему за первые четыре года работы спутника предстоит составить обзор нового поколения.

Этот обзор будет покрывать весь мягкий рентгеновский диапазон и обладать гораздо более высоким угловым разрешением на уровне 16 угловых секунд дуги.

Схематическое представление проведения обзора аппаратом

DLR — German Aerospace Center

Российский телескоп ART-XC (Astronomical Roentgen Telescope – X-ray Concentrator, или Астрономический рентгеновский телескоп – концентратор рентгеновских лучей) будет сопровождать наблюдения в более жестком диапазоне вплоть до энергий 30 килоэлектронвольт.

Рентгеновский обзор позволит обнаружить все тяжелые скопления галактик во Вселенной.

Эти данные в первую очередь важны для космологии, так как предоставят новую информацию о крупномасштабной структуре распределения вещества и ее эволюции с течением времени.

В свою очередь, эта информация поможет точнее определить влияние темной материи и темной энергии на обычное вещество на протяжении миллиардов лет существования скоплений галактик.

Орбита аппарата «Спектр-РГ» вокруг точки Лагранжа системы Земля — Солнце

IKI RAN Media Service

Аппарат будет запущен в точку Лагранжа L2, которая расположена на расстоянии полутора миллионов километров от Земли в направлении, противоположном Солнцу. В этой области суммарная гравитация Земли и Солнца уравновешивается центробежными силами, поэтому любой объект, оказавшийся в этой области, делает один оборот вокруг Солнца синхронно с Землей, ровно за один земной год.

В окрестностях этой точки может находиться космический аппарат, но в долгосрочной перспективе она неустойчива, из-за чего аппарату необходима периодическая корректировка орбиты при помощи двигателей.

«Спектр-РГ» будет делать один виток вокруг L2 за полгода, при этом отдаляясь от плоскости эклиптики до 400 тысяч километров. В течение первого обзорного этапа миссии аппарат проведет наблюдение всего неба восемь раз, что позволит не только повысить точность собираемых данных, но и обнаружить долговременную переменность.

Принцип работы зеркал косого падения и структура зеркальной системы телескопа ART-XC

IKI RAN Media Service

Взаимодействие рентгеновских лучей с веществом происходит не так, как в оптическом диапазоне. В частности, из-за высокой энергии каждого кванта света ретгеновские фотоны почти всегда поглощаются и ионизируют вещество, что делает невозможным создание полноценных рентгеновских зеркал. Однако если угол падения очень близок к 90 градусам, то возможно отражение от некоторых металлов — на этом основан принцип функционирования зеркал косого падения, способных работать с фотонами мягкого рентгеновского диапазона.

Инструменты «Спектр-РГ» состоят из 7 зеркальных модулей, а число зеркальных оболочек в них равно 28 у ART-XC и 54 у eRosita в каждом модуле.

Научная программа

• Мы поговорили о задачах нового прибора с одним из руководителей проекта Михаилом Павлинским, доктором физико-математических наук и заместителем директора ИКИ РАН по научной работе.
• N + 1: Какова основная цель спутника «Спектр-РГ»?
• Михаил Павлинский: Главная задача — это сделать обзор всего неба в рентгеновских лучах.
• Последний обзор в рентгеновском диапазоне делал ROSAT?

Не совсем так.

ROSAT работал на энергиях в единицы килоэлектронвольт — это мягкий рентгеновский диапазон. В более жестком диапазоне делалось достаточно много других обзоров. Например, европейской миссией «Интеграл» на энергиях начиная с 17 килоэлектронвольт, также делали обзоры аппараты RXTE и Swift.

Тем не менее, в них используется техника
кодированной апертуры и, соответственно, чувствительность у них хоть и
потрясающая, но по сравнению с более мягким диапазоном не самая высокая. Нам хотелось бы делать более глубокие обзоры.

Произведенная немецким консорциумом eRosita будет примерно в 30, если не в 40 раз чувствительнее ROSAT. С ее помощью мы сделаем обзор неба и в том же диапазоне, и в несколько более жестком.

1. Что является основным источником излучения в данном диапазоне?
2. Главным образом, это скопления галактик.
3. В них светит горячий разреженный газ, окутывающий все скопление?

Совершенно верно. Скопление галактик — это основной элемент крупномасштабной структуры Вселенной, которая формируется под влиянием темной энергии.

Изначально вещество было распределено достаточно равномерно, но затем начали появляться неоднородности, возникновение которых связано с наличием сгустков темной материи. После этого обычное, барионное вещество в виде газа начало проваливаться в гравитационный потенциал, созданный темной материей.

При этом газ нагревается до высоких температур в миллионы градусов и начинает активно излучать в рентгеновском диапазоне длин волн. Соответствующие этим облакам газа протяженные источники будут указывать нам на наличие скопления галактик в данном направлении. При этом по массе этого газа в десяток раз больше, чем собственно галактик вместе со всеми звездами.

Наша задача — обнаружить эти скопления, дать указания оптическим телескопам навестись в этом направлении, по возможности измерить красное смещение по смещению спектральных линий и определить расстояние до этих скоплений, а также, если объект достаточно яркий, то попробовать определить его массу. Так мы проведем перепись всех скоплений галактик в нашей Вселенной. Ожидается, что их будет примерно сто тысяч.

• Сколько примерно сегодня известно скоплений?
• Уже тысячи скоплений известны.
• То есть это проценты от того, что вы ожидаете увидеть?

Да, но дело в том, что мы сделаем перепись тотальную, стопроцентную.

Других скоплений вы никогда больше не обнаружите, мы откроем все, которые сформировались во Вселенной, так как скоплений с массой больше 3 × 1014 масс Солнца ожидается считанное количество.

Есть, конечно, группы галактик меньшей массы, но их поиск — это уже другая задача. В рамках миссии СРГ мы увидим все крупные скопления, которые уже сформировались на красном смещении, равном двум.

Вторая глобальная задача — это ядра активных галактик, в которых находятся массивные черные дыры. Мы хотим получить выборку в несколько миллионов таких объектов.

Проект «Спектр-РГ», как и другие аппараты серии «Спектр», задумывался очень давно. Идею предложил академик Рашид Сюняев еще в конце 80-х, но затем проект посчитали чересчур амбициозным для текущих возможностей и закрыли. Реинкарнация состоялась в 2003 году, когда немецкие коллеги предложили установить на аппарате собственный рентгеновский телескоп, который изначально планировалось разместить на Международной космической станции.

«Спектр-РГ» сменит в качестве единственного работающего научного спутника «Радиоастрон», изучавший Вселенную в радиоволнах и в мае официально завершивший свою работу.

Они будут в относительно близких галактиках или в далеких, так же как и скопления?

Нет, они даже дальше скоплений, до красного смещения, равного семи. Фактически это первые сверхмассивные черные дыры, которые появились в нашей Вселенной.

Существуют ли рентгеновские источники в нашей Галактике, сможет ли «Спектр-РГ» рассказать что-то о них?

В обзор, конечно, попадут и галактические источники, так как мы все небо будем наблюдать. Соответственно, у нас будет и рентгеновский хребет, и центр нашей Галактики. Также будут сотни тысяч коронально активных звезд, будут десятки, сотни или даже тысячи катаклизмических переменных.

У «Спектр-РГ» хватит чувствительности, чтобы посмотреть всю нашу Галактику насквозь.

По сути дела, мы сможем провести перепись всех двойных систем, где компактный объект — нейтронная звезда, черная дыра или белый карлик.

Нам удастся всех их зарегистрировать и нанести на карту, то есть провести тотальную перепись «населения». Соответственно, будет зарегистрирована переменность объектов, транзиентные источники.

Исключительно интересными событиями должны стать приливные разрушения звезд черными дырами, которые мы будем видеть в качестве вспышек в рентгеновском диапазоне. Оценки показывают, что несколько сотен таких событий в год мы будем замечать.

Есть задачи и в Солнечной системе: планеты, начиная с Марса, Юпитера, Сатурна и так далее, перезарядка солнечного ветра на кометах — все это будет предметом изучения.

Всего в проекте заняты примерно 10 или 11 научных групп со своими задачами, начиная от Солнечной системы, звезд в наших окрестностях и дальше по расстоянию, пока чувствительности хватает.

За пределами нашей Галактики начинается локальная Вселенная, то есть соседние галактики — Туманность Андромеды, Магеллановы облака и так далее.

В них мы тоже все рентгеновские двойные будем видеть, плюс ультраяркие мягкие рентгеновские источники.

Энергетическая калибровка ART-XC осуществляется при помощи радиоактивных изотопов, которые со временем распадаются. В этой связи высказывались опасения в связи с неоднократным переносом запуска. Можете их прокомментировать?

Я бы сказал, что это натянутая проблема. Действительно, у нас стоят комбинированные радиоактивные источники на основе америция-241 (период полураспада — 421 год) и железа-55 (период полураспада 2,73 года). Они были изготовлены достаточно давно, в 2011 или 2012 году Радиевым институтом им. В.Г. Хлопина в Питере.

Результаты последнего тестирования указывают, что пока идет достаточный поток для калибровок. Посмотрим, как ситуация будет развиваться дальше, но все это определяется экспозицией: мы можем выдвинуть источник для калибровки на одну минуту, а можем на час. Следовательно, не так уж и страшно падение интенсивности, потому что мы можем компенсировать его увеличением времени экспозиции.

Можно ли сравнить параметры обсерватории с параметрами самых известных сегодня рентгеновских телескопов — «Чандры» и XMM-Newton?

По угловому разрешению ничто не сможет конкурировать с «Чандрой», здесь и смысла никакого нет соревноваться. XMM-Newton — также прекрасная обсерватория. Обе они, как говорится, ударные и еще поработают.

Однако у нас своя ниша будет. В каком плане? Возьмем ART-XC — он начинает работать там, где и XMM, и «Чандра» уже перестают: «Чандра» эффективна до 7-8 килоэлектронвольт, ХММ — до 10 килоэлектронвольт. ART-XC работает до 30 килоэлектронвольт, при этом на 10 килоэлектронвольтах у него чуть ли не вдвое больше эффективная площадь, чем ХММ.

eRosita — это обзорный прибор с широким полем зрения около квадратного градуса. Естественно, это дает свои преимущества: если «Чандре» нужны миллионы секунд, чтобы покрыть достаточно большую площадку, то eRosita сможет покрыть то же поле за сутки.

По эффективной площади eRosita примерно в 5 или 6 раз больше «Чандры». По количеству рентгеновских зеркальных систем это, скорее всего, будет спутник-рекордсмен.

А что с энергетическим разрешением?

В этом плане eRosita шикарна, она не уступает ни «Чандре», ни XMM-Newton, за исключением дифракционных решеток, которые нужны для совсем мягкого диапазона.

Детекторы eRosita — ПЗС-матрица и pnCCD-матрица — сделаны в Германии теми же лабораториями, что делали регистрирующую аппаратуру для XMM-Newton.

Поэтому в стандартном потоке данных, в том числе при построении изображений, у eRosita все будет хорошо.

Подготовил Тимур Кешелава

Источник: https://nplus1.ru/material/2019/06/20/spektr-rg

Openedu.ru

• 10 недель
• от 6 до 10 часов в неделю
• 4 зачётных единицы

Курс посвящен изучению основ рентгенотехники и содержит следующие основные разделы: введение, описание физических свойств рентгеновского излучения и рентгеновской дозиметрии, конструкции и принципы разработки рентгеновских трубок, принципы современной дозиметрии, основы рентгеновской дефектоскопии, рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализа, характеристики приемников и детекторов рентгеновского излучения, заключение.

Курс посвящен изучению основ рентгенотехники и содержит следующие основные разделы: введение, описание физических свойств рентгеновского излучения и рентгеновской дозиметрии, конструкции и принципы разработки рентгеновских трубок, принципы современной дозиметрии, основы рентгеновской дефектоскопии, рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализа, характеристики приемников и детекторов рентгеновского излучения, заключение.

В ходе курса предусмотрено выполнение шести лабораторных работ и десяти тестовых заданий.

Формат

Курс включает:

• тематические видеолекции;
• многовариантные тестовые задания на оценку
• лабораторные работы.

Предусмотрено итоговое контрольное тестирование по содержанию всего курса.

Курс рассчитан на 10 недель изучения. Недельная учебная нагрузка обучающихся по курсу составляет 8-10 часов (в зависимости от сложности раздела). Общая трудоемкость курса – 4 зачетных единицы.

1. Клюев В.В. Рентгенотехника: Справочник в 2 кн./ В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В. Аертс и др.; Под ред. В.В. Клюева. — М.: Машинострение, 1992.
2. Быстров Ю.А., Иванов С.А. Ускорительная техника и рентгеновские приборы. — М.: Высшая школа, 1983.
3. Н. Н. Потрахов, А. Ю. Грязнов. Микрофокусная рентгенография в медицинской диагностике. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012. 104 с.

Требования

Курс рассчитан на бакалавров 4-го года обучения, освоивших базовые курсы физики, математики, информационных технологий, вакуумной и плазменной электроники. 

Может быть использован для подготовки магистров и специалистов в области физических свойств и прикладного использования рентгеновского излучения.

Программа курса

• Введение
• Раздел 1.
  Тормозное рентгеновское излучение
  Характеристическое рентгеновское излучение
  Ослабление излучения слоем вещества
  Фотоэффект, когерентное и некогерентное рассеяние
• Спектр излучения рентгеновской трубки
• Раздел 2.
  Дозиметрия рентгеновского излучения
  Современные дозиметры
  Рентгеновские трубки
  Оболочки рентгеновских трубок
  Катоды рентгеновских трубок
• Аноды рентгеновских трубок
• Раздел 3.
  Характеристики приемников рентгеновского излучения
  Конструкции приемников рентгеновского излучения
• Основы обработки рентгеновских изображений
• Раздел 4.
  Дефектоскопия
  Микрофокусная дефектоскопия
• Рентгеновская томография

Раздел 5.

Характеристики детекторов рентгеновского излучения.
Конструкции детекторов рентгеновского излучения.
Основы рентгеноспектрального анализа
Кристалл-дифракционные анализаторы
Энергодисперсионные анализаторы

1. Особенности пробоподготовки и анализа
2. Раздел 6.
   Основы рентгеновской дифрактометрии
   Методы рентгеноструктурного анализа
   Рентгеновские дифрактометры
   Основы электронно-зондового микроанализа
3. Основы Оже-спектроскопии
4. Заключение

Результаты обучения

В результате освоения курса обучающийся:

• Знает физические основы рентгеновской техники, принцип действия и конструкции рентгеновских приборов и способы их эксплуатации
• Умеет рассчитывать рентгеновские приборы, отдельные элементы и узлы ускорительных и фокусирующих систем
• Владеет навыками применения рентгеновских приборов, методиками обработки результатов рентгенологических исследований.

Источник: https://openedu.ru/course/eltech/XRay/

Звездные волны: «Спектр-РГ» увидит Вселенную в рентгеновском диапазоне

Космическая обсерватория «Спектр-РГ» проведет глубокое исследование космоса, благодаря которому планируется найти ответ на один из главных вопросов: как проходило формирование самых крупных объектов во Вселенной — скоплений галактик.

Для этого планируется впервые пронаблюдать и провести полную «инвентаризацию» всех массивных скоплений галактик (их общее число во Вселенной, включая новые открытия, оценивается примерно в 100 тыс.

), открыть около 3 млн новых активных ядер галактик, или сверхмассивных черных дыр. Кроме того, будут изучены около 500 тыс. звезд, излучающих в рентгеновском диапазоне.

В результате анализа полученных данных ученые рассчитывают узнать подробности о процессе эволюции Вселенной и особенностях распределения в ней загадочного темного вещества. Аппарат планируется отправить на орбиту 13 июля.

Рентген Вселенной

Рентгеновское излучение — это электромагнитные волны, исходящие от самых горячих космических объектов, к которым относятся газ в скоплениях галактик, вещество в окрестности черных дыр и нейтронные звезды.

Как правило, поток оптического излучения от этих объектов относительно слаб для их наблюдений с помощью оптических приборов, и поэтому ученые используют для этой цели рентгеновские телескопы.

В последние годы всё больше космических астрофизических обсерваторий отравляют в окрестность так называемой точки Лагранжа L2, расположенной дальше нашей планеты от Солнца на 1,5 млн км. Здесь космическим аппаратам не мешают характерные для околоземных орбит перепады температуры и засветки от Земли и Луны.

Именно в эту область космоса будет отправлена новая обсерватория «Спектр-РГ», созданная инженерами российского НПО им. Лавочкина, учеными и специалистами Института космических исследований РАН совместно с коллегами из Общества Макса Планка (Германия). Разработка представляет собой космический аппарат весом в 2,7 т, оснащенный двумя телескопами.

— Российский прибор ART-XC и немецкий eRosita ориентированы в одном направлении, что позволит вести наблюдение определенного участка космоса одновременно в мягком и жестком диапазоне волн, — пояснил заместитель директора Института космических исследований РАН Михаил Павлинский. — Это обеспечит максимальную информативность системы, которая будет делать полный обзор неба за полгода.

По мнению представителей Института астрономии РАН, решение использовать в аппарате сразу два телескопа более чем оправданно.

— В принципе, есть возможность совместить оба необходимых диапазона в одном устройстве, однако в этом случае мы бы проиграли в эффективности, — отметил научный руководитель Института астрономии РАН Борис Шустов. — Кроме того, данный вариант дал возможность поставить на аппарат российский телескоп, что означает полноценное партнерство ученых из России и Германии.

В течение одного дня «Спектр-РГ» будет собирать около 500 мб данных, которые планируется передавать на Землю по стандартным линиям радиосвязи на российские приемные станции. Ими выступят Центр космической связи «Медвежьи озера» (Московская область) и Восточный центр дальней космической связи, находящийся вблизи Уссурийска. При этом процесс передачи будет занимать около двух часов ежедневно.

— Первые два года обсерватория будет работать в автоматическом обзорном режиме, который необходим для полной инвентаризации всех самых массивных объектов во Вселенной (скоплений галактик), — пояснил Борис Шустов. — Затем из всего их многообразия наблюдаемых объектов астрономы выделят наиболее интересные, и в дальнейшем они будут изучены аппаратом более тщательно.

Оптическая поддержка

После получения и анализа первых данных с рентгеновских телескопов (это произойдет уже в 2020 году) к проекту присоединятся наземные обсерватории. Их задача — изучить открытые объекты в оптическом диапазоне, что позволит получить о них более подробную информацию.

В частности, на этом этапе активное участие в программе примет Казанский федеральный университет (КФУ), в распоряжении которого находится российско-турецкий телескоп РТТ-150.

— Рентгеновские телескопы идеально подходят для поиска самых горячих космических объектов, однако в ряде случаев сфокусировать рентгеновское излучение непросто, то есть трудно получить достаточно детальное изображение, — рассказал заведующий кафедрой астрономии и космической геодезии КФУ Ильфан Бикмаев.

— Здесь им на помощь придут наземные обсерватории, которые изучат наиболее интересные области космоса более детально.

Например, если с помощью рентгеновского телескопа будут обнаружены облака горячего газа в центрах скоплений галактик, то с оптическими инструментами мы сможем получить изображения отдельных галактик, из которых состоят эти скопления.

По словам ученого, наблюдения наземных обсерваторий позволят определять типы найденных объектов, а также (если они будут достаточно яркими) проводить спектральный анализ света, который от них исходит. Впоследствии это даст возможность узнать расстояния до галактических скоплений, размеры звездных систем, массу компактных источников излучения и химический состав звезд.

В конечном итоге авторы проекта планируют совместить данные «Спектра-РГ» с результатами исследований нескольких оптических телескопов, построив новую, более подробную карту Вселенной.

Темная концентрация

Помимо увеличения объема знаний о составе Вселенной результаты проекта могут заложить основы для значимых научных прорывов в области изучения космоса. В частности, благодаря информации о местонахождении скоплений галактик разного возраста ученые рассчитывают построить модель их пространственного распределения, что позволит проследить определенные закономерности развития.

— В результате новые данные помогут нам более точно описать процессы, которые происходили во время различных этапов эволюции Вселенной, — подчеркнул Михаил Павлинский.

Кроме того, космический эксперимент может подтвердить либо опровергнуть ряд гипотез о загадочной темной материи.

— Есть вероятность, что в скоплениях галактик в концентрированном виде содержится темное вещество, которое взаимодействует с обычной материей посредством гравитации, — отметил Ильфан Бикмаев.

— Если это действительно так, то по пространственному распределению скоплений галактик можно будет понять особенности распределения темной материи и определить ее роль в процессе развития космических систем.

После многочисленных переносов старта ввиду недостаточной готовности бортовых систем аппарата, запуск «Спектра-РГ» был запланирован на 13 июля. Если не возникнет дополнительных технических проблем, в этот день он будет отправлен в космос с помощью ракеты «Протон-М» с разгонным блоком ДМ-03.

Если же говорить о первых научных данных, то их ученые будут ждать еще около 100 суток после старта — именно за это время космическая обсерватория достигнет точки Лагранжа и подготовится к исследованиям, раскрыв солнечные батареи и проведя калибровку приборов.

Источник: https://iz.ru/898098/aleksandr-bulanov/zvezdnye-volny-spektr-rg-uvidit-vselennuiu-v-rentgenovskom-diapazone