Научное ускорение

6

История создателя первого в СССР медицинского бетатрона

Бетатроны — одна из самых ранних инновационных разработок томских политехников. Это самые маленькие ускорители частиц, образующие вторичные рентгеновские лучи и относящиеся к типу индукционных ускорителей.

Один из основателей научной школы в области индукционного ускорения мощных электронных пучков, получившей известность в стране и за рубежом, — заслуженный профессор ТПУ Владилен Москалев. Благодаря ему в СССР появился первый медицинский бетатрон, запущен первый в мире двухкамерный стереобетатрон на 10 мэв, создан цилиндрический бетатрон на 30 мэв, реализованы прорывные разработки в области ускорителей. В этом году Владилену Александровичу исполнилось бы 90 лет.

Свой путь в науку Москалев начал с поступления в Томский политехнический институт (ныне ТПУ), он окончил вуз в 1950 году по специальности «электрофизика». Здесь же, в Политехническом институте, окончил аспирантуру и докторантуру. И уже в 1958 году стал заместителем директора Научно-исследовательского института ядерной физики при ТПИ, а в 1981 году возглавил кафедру теоретической и экспериментальной физики. Кафедрой он успешно руководил вплоть до 1999 года.

 

Прорывные ускорители

Владилен Александрович работал в ТПИ в очень интересное время: это были годы больших открытий и научных свершений. Основное направление его работы — ускорители заряженных частиц. В начале 50-х годов впервые в СССР им были разработаны физические основы применения жесткого тормозного излучения бетатрона в медицинских целях, создан первый в стране экземпляр медицинского бетатрона на 15 МэВ. В своей монографии, изданной в 2009 году, ученый пишет: «Бетатрон как источник коротковолнового излучения широко применяют в медицине для лечения опухолей. Опубликованные данные свидетельствуют, что 36 % больных полностью излечиваются после облучения бетатроном. У 34 % больных наблюдается значительное улучшение здоровья, и только 30 % больных не поддаются лечению».

В отличие от рентгеновского излучения максимальная доза облучения бетатроном приходится не на поверхность облучаемого объекта, а на более глубокие слои ткани. Кроме того, бетатроны позволяют более точно локализовать излучение внутри тела.

Владилен Александрович предложил и осуществил на практике оригинальную идею двухкамерного стереобетатрона, значительно расширившую возможности применения бетатрона в промышленности и медицине. Речь идет о получении стерео-снимков дефектов в изделии, стереооблучении злокачественных новообразований в клинической терапии, съемке в динамике быстропротекающих физических и химических процессов. Первый в мире двухкамерный стереобетатрон на 10 МэВ был запущен в Томске в 1958 году.

Еще одно детище Москалева — двухкамерный сильноточный бетатрон на 15 МэВ. Он был разработан по заказу предприятия военно-промышленного комплекса для контроля ракетных двигателей на твердом топливе в условиях арсеналов и стартовых площадок. Аппарат был размещен на пневматическом шасси и с помощью телескопического держателя вертикально перемещался вдоль ракеты для получения стереоскопической информации о техническом состоянии составных частей двигателя.

Максимальная энергия, достигаемая в бетатроне, ограничивается наличием потерь энергии на синхронное излучение и составляет около 300 МэВ, но на практике бетатроны на энергию свыше 100 МэВ никогда не строились. В 1997 году Москалев предложил метод компенсации потерь энергии электронного пучка на синхротронное излучение путем обеспечения определенного соотношения скоростей нарастания магнитного поля в центре и на орбите бетатрона. Этот метод сдвинул границу достижимой в бетатроне энергии вплоть до 1000 МэВ. Разработанные Владиленом Александровичем и его коллегами бетатроны и стереобетатроны в разные годы демонстрировались на выставках в США, Южной Корее, Чехословакии. Профессор неоднократно выступал в научных центрах и университетах ряда городов Индии, Болгарии, Чехословакии, Польши, Франции.

За свою плодотворную научную карьеру Владилен Александрович опубликовал в отечественных и зарубежных изданиях около 300 научных статей и докладов, пять монографий, получил более 30 патентов и авторских свидетельств на изобретения, подготовил более 30 кандидатов наук.

…Жизнь выдающегося учёного прервалась 15 сентября 2015 года.

Татьяна Курьянова, Александра Лисовая.

Бетатроны — самые маленькие ускорители частиц, образующие вторичные рентгеновские лучи. Их используют в промышленности для контроля прочности сварки или литья, а также в досмотровых комплексах и в медицине. В СССР создание бетатронов связано с работами ТПИ, начатыми в 1945 году под руководством ректора института Александра Воробьева, а в 1947 году был запущен первый советский бетатрон на 5 МэВ. В бетатроне для ускорения электронов по круговой орбите используется электрическое поле, индуктируемое изменяющимся во времени магнитным потоком. Оно воздействует на ускоряемый электрон непрерывно в течение всего времени ускорения. Поэтому бетатрон выделяют в класс индукционных ускорителей.