Сотрудники лаборатории 502 А.А. Лутовинов, В.В. Левин и А.В. Кривченко и сотрудник отд. 52 М.Р. Гильфанов, приняли участие во встрече, посвящённой обсуждению возможных совместных проектов в рамках Китайской и Российской космических программ в области астрофизики высоких энергий. Встреча прошла в период с 4 по 6 ноября в Институте физики высоких энергий Китайской академии наук (IHEP CAS, english.ihep.cas.cn).

В программу первого дня визита (4 ноября) вошли:

• посещение сотрудниками ИКИ РАН лабораторий и экспериментальных установок;
• доклад «The presentation about EP», Weimin Yuan (National Astronomical Observatories CAS, english.nao.cas.cn);
• доклад «Overview of eROSITA results on the Eastern Galactic hemisphere», Marat Gilfanov (IKI/MPA);
• доклад «FXT on-orbit performance and cluster of galaxies observation», Yong Chen (IHEP).

В программу второго дня визита (5 ноября) вошли:

• доклад «Insight–HXMT observations on thermonuclear bursts», Yupeng Chen (IHEP);
• доклад «Current Status and highlights of Insight-HXMT», Xiaobo Li (IHEP);
• доклад «Overview of SRG/ART-XC results», Alexander Lutovinov (IKI);
• доклад «Overview of the Key laboratory of particle astrophysics», Hua Feng (IHEP);
• доклад «X-ray instrumentation activities at IKI», Vasiliy Levin (IKI);
• доклад «Overview of development status of the detector and optical technologies of space missions at IHEP», Weichun Jiang (IHEP).

В программу третьего дня визита (6 ноября) вошли:

• посещение сотрудниками ИКИ РАН лаборатории по разработке и испытаниям детекторов рентгеновского излучения;
• дискуссия о проведении совместных работ в рамках космических программ Китая и России.

Виброполировальный станок VP-430 предназначен для финишной подготовки поверхности образцов для металлографического анализа. Станок может одновременно обрабатывать до 6шести образцов диаметром 30 или 40 мм. При финишной обработке поверхности образцов на обычных полировальных станках (со вращающимися дисками) возникает паразитное явление образования микрорельефа из-за различной твёрдости материалов в образце. В отличии от них, виброполировальный станок может обеспечить практически идеальную поверхность с минимальным остаточным напряжением и шероховатостью лучше 50 нм. Единственным недостатком процесса виброполировки является его длительность (от единиц до десятков часов, в зависимости от твёрдости образца), однако станок VP-430 имеет цифровое управление и весь процесс полировки производится в автоматическом режиме без участия оператора. После окончания цикла полировки станок автоматически переходит в специальный режим, предотвращающий кристаллизацию полировальной суспензии, в котором и остаётся до момента извлечения образцов оператором. В настоящее время пусконаладочные работы успешно завершены и станок введён в эксплуатацию.

С 18.12.2023 г. по 21.12.2023 г. в ИКИ РАН прошла Всероссийская конференция "Астрофизика высоких энергий сегодня и завтра - 2023" (НЕА-2023). В программный комитет конференции вошёл сотрудник лаборатории А.А. Лутовинов. В организационный комитет конференции вошли сотрудники лаборатории: А.А. Лутовинов (председатель), Д.В. Сербинов (зам. председателя) и А.С. Горбан. Сотрудники лаборатории 502 приняли в конференции активное участие, также выступив с докладами.

Завершены пуско-наладочные работы с прецизионным металлографическим отрезным станком Baincut-HSS PLUS (Chennai Metco, Индия). Станок может работать с алмазными и абразивными отрезными дисками размером от 100 до 200 мм. Обороты диска регулируются от 100 до 5000 об./мин. С целью получения высокого качества реза и его хорошей повторяемости станок обеспечивает автоматическое перемещение стола по оси Y и режущего диска по оси Z. Для выполнения параллельной (серийной) резки имеется ручная микрометрическая подача по оси X с шагом 10 мкм. Станок оборудован рециркуляционной системой подачи смазочно-охлаждающей жидкости объёмом 9 литров, позволяющей производить резку образцов без перегрева материала. Кроме станка были также закуплены необходимые расходные материалы для выполнения пробоподготовки. Так как вес станка составляет более 200 кг, то для него был приобретён усиленный лабораторный стол С‑501 (ООО «АТМ»). Кроме этого лаборатория была дооснащена усиленным лабораторным столом С-510 (ООО «АТМ») для шлифовально-полировального станка и двумя лабораторными столами общего назначения СР-18-9 (ООО «ДИПОЛЬ-Производство»). Отрезной станок и расходные материалы будут использоваться для подготовки образцов гибридных интегральных схем детекторов рентгеновского излучения и их составных частей к металлографическому анализу.

Выполнена сборка имитаторов подложек и полупроводниковых кристаллов, имеющих 1216 контактных площадок с шагом 300 мкм по горизонтали и 260 мкм по вертикали. Для сборки использовались шарики припоя диаметром 150 мкм. Имитаторы подложек и полупроводниковых кристаллов имеют структуру «daisy-chain», наилучшим образом подходящую для проведения отработки технологии «Bump-Bonding». Использование структуры «daisy-chain» позволяет проверить наличие контакта каждого бампа (bump) и проверить отсутствие замыканий между бампами в столбцах матрицы. В результате подбора оптимальных параметров микросборки удалось добиться стабильно повторяемого технологического процесса как с оловянно-свинцовым (Sn 63% Pb 37%), так и с бессвинцовым (Sn 96,5% Ag 3% Cu 0,5%) припоем. На шести тестовых образцах получен стопроцентный результат по наличию контакта и отсутствию замыканий между столбцами. Проведённые испытания подтверждают пригодность разработанных в лаборатории 502 технологии и инструмента для микросборки кремниевых дрейфовых детекторов с матричной структурой. На следующем этапе предполагается переход на имитаторы, изготовленные по тонкоплёночной технологии, с формированием на их контактных площадках золотой подбамповой металлизации (under bump metallization).

В ходе дальнейшего освоения технологии «Bump-Bonding» с применением пайки сформированы шариковые выводы на имитаторе полупроводникового кристалла. Данный имитатор содержит массив из 1216 (32х38) контактных площадок с шагом 300 мкм, полностью аналогичных реальному кристаллу матричного кремниевого дрейфового детектора. Имитатор выполнен по технологии печатных плат. Диаметр контактных площадок имитатора составляет 100 мкм. Для формирования выводов использовались шарики из бессвинцового припоя марки SAC305 (Sn 96,5% Ag 3% Cu 0,5%) диаметром 150 мкм. Для продолжения отработки технологических процессов оплавления шариков припоя и монтажа кристаллов на подложки заказана дополнительная партия имитационных плат.

В работе были проанализированы данные длинного наблюдения, выполненного телескопом ART-XC им М.Н. Павлинского в марте 2021 года. Во время наблюдения источник демонстрировал характерную вспышечную активность. Было показано, что вспышки являются "бесцветными", т.е в них не наблюдается значимого изменения жесткости излучения. Благодаря доступности архивных данных обсерватории Swift удалось получить широкополосный рентгеновский спектр в диапазоне 0.5-100 кэВ, наблюдаемая форма спектра характерна для рентгеновских пульсаров и описывается поглощенным степенным законом с экспоненциальным завалом на энергии 13 кэВ. При помощи байесового блочного разложения кривой блеска были определены характеристики наблюдаемых вспышек (длительность, время нарастания и ожидания, выделенная энергия и светимость перед вспышкой), которые согласуются с моделью "оседающей"\,аккреции. Получена оценка скорости звездного ветра сверхгиганта: Vw = 500 км/c. Также, у источника была обнаружена необычная переменность в ближнем ИК-диапазоне. Рентгеновские наблюдения подобных систем, позволяют взглянуть "изнутри" на свойства комковатого, плотного ветра звезд-супергигантов, а также дают возможность проверять теории, описывающие взаимодействие вещества ветра с сильными магнитными полями нейтронных звезд.

22.04.2023 г. состоялась очередная научная сессия отделения физических наук Российской академии наук (ОФН РАН). Сессия прошла в ФТИ им. А.Ф.Иоффе (г. Санкт-Петербург) под руководством академика Роберта Арнольдовича Суриса. Тема сессии была: "Гамма-кванты и нейтрино из космоса: что видим сейчас и что нужно, чтобы увидеть больше". В работе сессии приняли участие сотрудники лаборатории А.А. Лутовинов и В.В. Левин. А.А. Лутовинов выступил с докладом "Статус и перспективы российских орбитальных телескопов для астрофизики высоких энергий". В.В. Левин выступил с докладом "Детекторы и интегральные схемы орбитальных телескопов".

Аннотация доклада А.А. Лутовинова:
В докладе представлен обзор российских космических инструментов, предназначенных для проведения исследований в области астрофизики высоких энергий, как работающих в настоящее время на орбите, так и планируемых к запуску и находящихся в стадии разработки. Особое внимание будет уделено текущему состоянию телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского обсерватории СРГ, выполняемой им программе наблюдений и ее результатам. Также будут представлены текущий статус проекта МВН на МКС и результаты проработки рентгеновских и гамма-телескопов будущих миссий (МВН М2, ART-XC/Г400, комптоновский телескоп).

Аннотация доклада В.В. Левина:
В ИКИ РАН выполнена разработка нескольких видов детекторов рентгеновского излучения для телескопов и спектрометров астрофизического назначения. В частности, для проекта МВН (российский сегмент МКС) разработан пиксельный детектор на основе кристалла CdTe и ИС VA32TA, предназначенный для проведения спектрометрии в диапазоне энергий от 4 до 120 кэВ. Для рентгеновского телескопа ART-XC им. М.Н. Павлинского на борту обсерватории Спектр-РГ разработан двусторонний стриповый детектор на основе кристалла CdTe и ИС VA64TA1, работающий в диапазоне от 4 до 120 кэВ. При выполнении эскизного проекта (ЭП) по теме Гамма-400 разработан проект кремниевого детектора с 192х192 пикселями размером 150 мкм. Каждый пиксел имеет полупроводниковую структуру типа DepFET (Depleted Field Effect Transistor). В рамках ЭП изготовлен и испытан макет данного детектора уменьшенного размера (32х32 пикселя). Для ЭП по теме МВН-М2 разработан проект быстродействующего кремниевого детектора на основе структур типа SDD (Silicon Drift Detector). Для обработки сигналов детектора была разработана, изготовлена и испытана специализированная ИС SDDASIC3. В настоящее время ведутся работы по проектированию детектора с 1024 SDD-структурами (32х32 пикселя) и специализированной ИС для предварительной обработки сигналов.

Успешно пройдены два из трёх этапов освоения технологии «Bump-Bonding» с применением пайки. Для отработки технологии использовались имитаторы подложки и полупроводникового кристалла, изготовленные по технологии печатных плат. На первом этапе было выполнено сопряжение имитаторов, содержащих массивы из 100 (10х10) контактных площадок. На втором этапе успешно соединены имитаторы, содержащие по 440 (20х22) контактных площадок. Соединяемые платы имеют топологию «daisy chain», что позволяет выполнять электрический контроль всех созданных соединений. Теперь нам предстоит третий этап – отработать технологию сопряжения плат с 1216 контактными площадками, которые в точности соответствуют топологии реального детектора. Реализация третьего этапа требует перехода на более тонкий технологический процесс с использованием шариков припоя диаметром 100 мкм.

Конструкция и технология разработаны инженерами лаборатории 502, детали изготовлены на производстве ИКИ РАН. В ходе изготовления керамических решёток на производстве была освоена технология лазерной резки керамики и выполнения в ней сквозных отверстий диаметром порядка десятков-сотен микрон. В настоящее время инженеры приступили к отработке технологии монтажа с использованием печатных плат, имитирующих элементы детектора. Платы изготовлены ООО "Микролит" (г. Москва, Зеленоград).