Уникальный эксперимент «Вампир» по выращиванию кристаллов в космосе подготовили специалисты Научно-исследовательского института стартовых комплексов имени В.П. Бармина (филиал Центра эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры, входит в состав Госкорпорации «Роскосмос»).
Специалисты НИИ СК разработали установку МЭП-01, которая в настоящее время находится в многоцелевом лабораторном модуле «Наука» российского сегмента Международной космической станции. В установке будут выращивать кристаллы из специальных сплавов. Полученные в космосе образцы планируется использовать в микроэлектронике и медицинской технике, компьютерных томографах.
Результаты экспериментов, выполненных по программам «Фотон» и «Фотон-М», а также на борту долговременных орбитальных станций, в ходе которых в условиях космического полёта были выращены монокристаллы из расплавов с использованием вращающихся магнитных полей, подтвердили возможность получения в условиях микрогравитации кристаллов, сопоставимых с получаемыми в земных условиях.
Полученные на борту космических аппаратов высококачественные монокристаллы могут уже сейчас найти применение в различных приборах и устройствах. Теперь задача состоит в использовании уникальных условий невесомости для получения практических результатов в улучшении качества получаемого материала.
Ожидаемые результаты: исследования кристаллов, выращенных в космосе на космическом аппарате «Фотон» методом движущегося нагревателя во вращающемся магнитном поле, показали, что имеются предпосылки получать в условиях микрогравитации материал с однородными электрофизическими свойствами. Вращающееся магнитное поле улучшает радиальную и осевую однородность свойств кристаллов. Поэтому ожидается, что свойства выращенных в космосе кристаллов будут иметь хорошую осевую симметрию, несмотря на воздействие остаточных ускорений и вибрации.
Проведенные расчеты показали, что имеется оптимальное значение индукции магнитного поля, при котором достигается наилучшая поперечная однородность состава кристалла. При увеличении магнитной индукции выше оптимального значения однородность состава должна ухудшаться. Результаты планируемых экспериментов позволят уточнить значение оптимальной величины магнитной индукции для данного процесса. Это позволило бы в дальнейшем ставить эксперименты по получению высококачественного однородного по составу кристалла CdZnTe в условиях микрогравитации, который мог бы быть эталоном для наземного производства.
Результаты этих работ могут быть использованы также для улучшения технологии производства кристаллов CdZnTe в промышленности.
Результаты планируемого эксперимента должны также показать, что даже для гравитационно-чувствительных материалов имеется возможность избежать неблагоприятного воздействия динамических возмущающих факторов. Этот эффект может быть достигнут путем целенаправленного активного воздействия на процесс роста кристаллов из жидкой фазы. Количественная оценка эффективности предлагаемого метода будет получена в результате металлографического анализа и исследования состава в объеме кристалла, а оценка влияния возмущающих факторов — из сопоставления с результатами измерений ускорений.
