Работа по созданию магнито-резонансных томографов со сверхпроводящими магнитами в Физическом институте им. П.Н.Лебедева РАН (ФИАН) вышла на новый уровень. Разработку уникального безжидкостного (без жидкого гелия) томографа группа учёных будет проводить в качестве участников проекта Сколково.

Рис. 1. Ортопедический томограф, созданный в ФИАН.

Проблема безжидкостного охлаждения сверхпроводящего магнита сегодня является одной из главных задач в области магнитной томографии. Дело в том, что в обычном томографе требуется заправка жидким гелием – дорогостоящим веществом, использование которого к тому же значительно усложняет обслуживание прибора. Учёные из ФИАНа уже разработали ортопедический томограф (то есть используемый для исследования состояния конечностей) с минимизированным содержанием гелия – его хватает на несколько лет – и даже получили несколько коммерческих заказов на него от научных организаций.

Следующим шагом физики называют создание томографа, который будет работать без гелия. Вместо дорогостоящей жидкости в нём используются охладители особого типа. Макет такого охладителя в ФИАНе уже создан.

О механизме безжидкостного охлаждения магнита рассказывает руководитель проекта, начальник Криогенного отдела ФИАН, доктор физико-математических наук Евгений Демихов:

«Нами разработана серия лабораторных сверхпроводящих магнитов, которые работают в безжидкостном режиме охлаждения, что является нашим достижением. В последнее время в технике низких температур распространились криогенные рефрижераторы. В некотором приближенном смысле они представляют собой модификацию привычного всем холодильника. Обычный холодильник позволяет замораживать с использованием фреона до –80°С, если же вместо фреона для подобной системы взять газообразный гелий, то холодильник позволяет охлаждать объект до температуры 4 К. Мы используем такой холодильник и подключаем нашу магнитную катушку из сверхпроводника к нему. Если определенным образом спроектировать систему и нужным образом расположить её элементы, то можно обойтись и совсем без жидкого гелия».

Разработкой системы безжидкостного охлаждения и другими работами в этой актуальной сфере занимается коллектив специалистов, который в дальнейшем будет работать под эгидой компании «МР-Томографикс», созданной в начале проекта. Она состоит в основном из молодых учёных и аспирантов. Возглавляет компанию аспирантка МФТИ Мария Петрова. Сейчас формирование коллектива продолжается и компания заинтересована в новых сотрудниках.

Основные требования, предъявляемые к кандидатам на участие в проекте, – интерес к прикладным разработкам и владение начальными знаниями о магнитных полях и сверхпроводимости.

Рис. 2. Безжидкостный (без жидкого гелия) сверхпроводящий
магнит, созданный в Криогенном отделе ФИАН.

В реализации задуманного компании поможет статус резидента Сколково, который она получила недавно. Фирма отвечает главным требованиям к участникам грандиозного проекта: она предлагает инновационный продукт и образовалась непосредственно из коллектива разработчиков (по условиям Сколково, резидентами могут быть фирмы, занимающиеся исследованиями или разработками, а не производством и продажей). Евгений Демихов:

«Резидентство в Сколково даёт большие преимущества для развития бизнеса. Идёт речь и о бонусах по поддержке молодых сотрудников, например, в плане жилья».

Кроме того, в этом году Министерство промышленности и торговли поддержало ещё один проект, предложенный в Криогенном отделе ФИАНа. В течение трёх лет учёные на базе ортопедического томографа (на фото слева) планируют создать прибор для визуализации и диагностики состояния всего тела. Томограф будет изготовлен в соответствии с параметрами, привычными для врачей. Напряжение магнитного поля составит 1,5 Т, диаметр рабочего пространства – 60 см. Последней характеристикой новый томограф отличается от своего ортопедического «собрата», у которого диаметр рабочего отверстия составляет 20 см (запланировано увеличение до 24–26 см). Это порождает некоторые специфические требования к работе. Евгений Демихов:

«Это прибор другого масштаба. По сравнению с предыдущим томографом размеры выросли в примерно в 3 раза. Масса катушки вместе с криостатом – примерно 3 тонны, диаметр катушки – около 2 метров. Это означает, что задача усложняется. Соответственно, нужны более сложные расчёты распределения магнитного поля, прочности, требуется другое программное обеспечение – всё нужно делать по-новому».

Предполагается, что помимо целого магнитно-резонансного томографа будут созданы и разрозненные компоненты для прибора. Среди них – магнитная система в отдельности (катушка), комплекс цифровой электроники, система регистрации (регистрирующая катушка) и градиентно-корректирующий модуль. Каждый из элементов можно будет продавать отдельно, поэтому особенно внимательно разработчики отнесутся к задаче создания универсальных компонентов.