Медицина
Электроника
Физика
Онкология
Ультралегкая и прочная система поддержки для кремниевых детекторов
Углекомпозитная панель для протонных томографов
  • ~ 250 микрон
    толщина углекомпозитной панели для размещения на ее поверхности детекторов
  • 20 × 30 см2
    размер углекомпозитной панели для размещения на ее поверхности детекторов
  • Всего 0,03 мм
    составляет шероховатость поверхности панели, разработанной физиками СПбГУ
  • Не менее 100 пиксельных детекторов
    с размерами 15 × 30 мм2 можно разместить на поверхности углекомпозитной панели, разработанной физиками СПбГУ

О проекте

Физики СПбГУ разработали способ изготовления сверхтонкой, радиационно-прозрачной и теплоотводящей панели из углекомпозитных материалов. Она может быть использована в протонных томографах для проведения диагностики и терапии злокачественных новообразований.
Она представляет собой углекомпозитную пластину толщиной и размерами с лист офисной бумаги. Создается она путем чередования слоев графитовой бумаги и угольного флиса, пропитанных связующим веществом.

Пластина предназначена для размещения на ней кремниевых пиксельных детекторов, которые фиксируют траектории движения частиц. Разработанная панель радиационно-прозрачна, поэтому не препятствует прохождению сквозь нее потока частиц, а также обладает высокой теплопроводностью. Последнее позволяет не перегреваться тонким (~ 50 микрон) координатно-чувствительным пиксельным детекторам, закрепленным на ней и покрывающим всю поверхность.

Еще одно преимущество этой тонкой (~ 250 микрон) углеродной пластины размером 20 х 30 см2 заключается в ее прочности. Пластина обладает механической стабильностью, а также имеет высокое качество поверхности — на ней почти нет шероховатостей, что важно для обеспечения надежного теплового контакта при монтаже пиксельных сенсоров.

Помимо применения панели в исследовательских целях на коллайдерах физики СПбГУ считают перспективным ее использование вместе с новейшими пиксельными сенсорами в протонных томографах для проведения высокоточной диагностики локализованных опухолей, а также в медицинских ускорителях для контроля терапии злокачественных новообразований. Панель может иметь широкое применение в качестве материнских теплопроводных плат для монтажа микроэлектроники. Тонкие углекомпозитные теплопроводящие панели имеют малое количество вещества и могут быть использованы в том числе в аэрокосмических технологиях, где требуется минимизировать вес аппаратуры.

В настоящее время ученые СПбГУ ведут исследования, направленные на оптимизацию точности реконструкции треков протонов с использованием пиксельных детекторов для протонной компьютерной томографии, а также испытывают методику восстановления медицинских изображений на доступных пучках протонов. В этом направлении физики СПбГУ работают на опережение.

Способ изготовления тонких радиационно-прозрачных углекомпозитных панелей большой площади для монтажа и кондуктивного охлаждения пиксельных сенсоров и систем микроэлектроники детекторов апробирован физиками СПбГУ в лабораторных условиях.
Преимущества
  • Ультралегкая
    Углекомпозитная панель (в зависимости от теплопроводности используемых в конструкции материалов) весит в полтора — два раза меньше, чем панель аналогичной толщины из алюминия
  • Прочность
    Разработка физиков СПбГУ обладает высокой механической прочностью и не деформируется под весом детекторов
  • Радиационно-прозрачна
    Радиационная прозрачность углекомпозитной панели в два раза выше, чем для аналогичной панели из алюминия
  • Теплопроводность
    Углекомпозитная панель, созданная в СПбГУ, обладает высокой эффективностью отвода тепла от пиксельных детекторов
  • Гладкость
    Панель имеет высокое качество поверхности (< 0,03 мм), что важно для обеспечения надежного теплоотвода при монтаже пиксельных детекторов и компонентов микроэлектроники
  • Польза для государства
    Изобретение имеет широкую сферу применения: это элементы, узлы, системы, части аппаратуры, приборов и устройств, применяемых в космических и авиационных разработках
Пользователи
Государственные и частные медицинские организации, НИИ
Цели

Разработать сверхлегкую, прочную, теплопроводную и радиационно-прозрачную систему поддержки пиксельных детекторов.

Выгоды
Применение радиационно-прозрачной углекомпозитной теплопроводящей панели для поддержки новейших пиксельных детекторов в протонных томографах позволит повысить точность диагностики злокачественных опухолей, а также эффективность протонной терапии.

Команда
  • Григорий Александрович Феофилов

    доцент, заведующий лабораторией физики сверхвысоких энергий СПбГУ, член Российской инженерной академии

  • Владимир Иосифович Жеребчевский

    доцент, заведующий учебной лабораторией ядерных процессов СПбГУ

  • Сергей Николаевич Иголкин

    ведущий инженер, лаборатория физики сверхвысоких энергий СПбГУ


Документы

История успеха
Больше возможностей
Программа для просмотра медицинских изображений на основе ИИ
Средство для лечения пациентов с хроническим остеомиелитом
Слушать подкаст
Ученые СПбГУ отвечают на важные вопросы
Научно-популярные новости СПбГУ, исследования, видеолекции, интервью с учеными Университета
Ландау позвонит
Оставить заявку
Укажите контактную информацию, мы вам перезвоним и ответим на интересующие вопросы
Наши эксперты готовы ответить на ваши вопросы
Получить консультацию
Подписывайтесь на наши соцсети
Подпишитесь на соцсети СПбГУ, чтобы быть в курсе актуальных новостей
Простым языком об исследованиях и разработках ученых СПбГУ
Журнал «Санкт-Петербургский университет»