Линза Кумахова

Линза Кумахова — открытие профессора, доктора физико-математических наук Мурадина Кумахова. Революционный прорыв в Рентгеновской оптике. Линза Кумахова сложная многоканальная система открытая в 1984, позволяет поворачивать рентгеновские лучи на нужный градус и фокусировать рентгеновское излучение. Линзы предназначены для транспортировки и управления рентгеновским, гамма- и нейтронным излучением, фокусировки, монохроматизации, а также фильтрации энергии. До изобретения Линзы Кумахова классическая физика утверждала, что рентгеновским излучением управлять невозможно.

Принцип действия

Рентгеновский луч проходя через разные среды практически не изменяет и не отклоняется от своего первоначального направления, так как коэффициент его преломления близок к единице. Благодаря линзе Кумахова рентгеновкий луч многократно отражался от внутренних стенок узкого канала и выходил уже в другом направлении. Благодаря многоканальности рентгеновский луч удалось сфокусировать направив его в несколько тысяч разно изогнутых каналов, каждый из которых направлял луч по определенной траектории и на выходе давал фокусное пятно в несколько микрон. В зависимости от задач линзы могут иметь различный диаметр и длину от 1 до 3 см. В одном квадратном сантиметре может быть и до ста тысяч каналов различной конфигурации например круглые или гексагональные.

Кумахов утверждает, что в качестве аналога кристаллической решетки, образующей систему каналов в кристаллах, использовались капилляры, расположенные по отношению к источнику излучения под таким углом, чтобы каждый из них захватывал определенную порцию фотонов. «И я показал на практике, что при определенном соотношении радиуса кривизны капилляра, его диаметра и угла падения рентгеновских фотонов эти фотоны можно поворачивать, —объясняет автор открытия. — Такой прием был предложен впервые в мире».

Капилляры, изготовленные из обычного боросиликатного стекла, основной элемент устройства. Если рассматривать на примере одной линзы, то их не менее двух тысяч — полых трубочек диаметром два миллиметра и длиной около метра похожих на веретенообразное тело с поперечными держателями. При помощи данной линзы можно «увидеть» внутреннюю структуру практически любого объекта. При этом разрешение наблюдаемой «картинки» будет примерно в сто раз выше, чем у любого современного рентгеновского аппарата при двадцати кратно меньшей дозе облучения. Линза позволяет фокусировать луч настолько, что можно печатать субмикронные чипы, для производства микросхем для супер компьютеров.

Применение

Возможность управлять рентгеном с помощью линзы Кумахова может дать мощный толчок развитию 25-30 областей науки и техники, медицины, биотехнологий, аналитического приборостроения, микроэлектроники и геологии. Линза Кумахова обеспечивает принципиально новое качество структурного анализа белков и других веществ; в медицине — возможность создать новые поколения рентгеновского диагностического оборудования, способного, обнаруживать раковые опухоли на самых ранних стадиях развития, и уничтожать их предварительно пропитав опухоль боросодержащей жидкостью и это при возможно самой низкой дозе облучения.

Международная значимость открытия

Эксперименты, проведенные на ускорителях США и Европы, показали, что линзы и полулинзы Кумахова обеспечивают плотность энергетического потока, равную потоку ускорителя среднего поколения. Линзы Кумахова позволяют создать сфокусированный пучок диаметром порядка нескольких микрон. Капиллярная оптика Кумахова — это самая эффективная оптика, которая легко сочетается с традиционными рентгеновскими трубками, имеющими анод конечного размера. Многие современные рентгеновские флуоресцентные спектрометры используют рентгеновские трубки с линзой Кумахова для создания пучка возбуждающего излучения.

Интересные факты

Патент на линзу был зарегистрирован на компанию X-Ray Optical Systems, сооснователем которой являлся Кумахов. В 2007 году компания подала на него иск на 10 миллионов долларов, обвинив физика в передаче секретной информации конкурентам.