ИСЭ СО РАН

Логотип

Корпус института. Томск, пр. Академический 2/3 (Академгородок)

Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН - один из институтов Томского научного центра Сибирского Отделения Академии Наук, расположен в Томске. Институт был основан в 1977 г. в томском Академгородке при непосредственном участии Г.А. Месяца, который и стал его первым директором. В ИСЭ СО РАН многие годы работают выпускники Томского политехнического института. Основными направлениями научной деятельности института являются разработка приборов сильноточной электроники, проблемы физической электроники, устройств и технологий, а также физика низкотемпературной плазмы и основы её применения в технологических процессах и другие современные проблемы физики плазмы. В настоящее время директор института - Н.А. Ратахин

В лаборатории газовых лазеров ИСЭ СО РАН, установка THL-100. THL-100 - гибридная лазерная система, не имеющая мировых аналогов, на которой была достигнута рекордная для видимой области спектра пиковая мощность 40 триллионов ватт. Размещена в отделе импульсной техники

ГИТ-12

ГИТ-12 - один из крупнейших в мире мультитераваттных импульсных генераторов, размещен в лабораторном корпусе института, отдел импульсной техники

Интегрированная установка "RITM-SP» Чунцин, КНР, январь 2017 г. Установки "RITM-SP" предназначены для поверхностной обработки металлических материалов и изделий с целью улучшения их электрофизических, электрохимических и иных характеристик

"RITM-SP-М» - Милан, Италия, октябрь 2018 г.

Сотрудники ИСЭ СО РАН, 2002 г.

Н.А. Ратахин - директор ИСЭ СО РАН, в 2006 - 2017 гг. - заведующий кафедрой высоковольтной электрофизики и сильноточной электроники Института физики высоких технологий ТПУ, профессор отделения материаловедения ТПУ

Создание института

В 1969 г. на базе лаборатории электроники Научно-исследовательского института ядерной физики при Томском политехническом институте был создан крупный отдел сильноточной электроники в составе Института оптики атмосферы (ИОА) СО АН СССР из 3-х лабораторий: импульсной техники, физической электроники и лазерной техники. В условиях бурно развивающейся высоковольтной электрофизики объем научных исследований в новом отделе значительно расширился. Наряду с разработкой генераторов мощных и сверхмощных электрических импульсов, получили развитие и другие научные направления: исследования физики электрических разрядов в вакууме и газе, исследования по созданию мощных импульсных газовых лазеров, формирование электронных и ионных пучков. Развитие этих направлений стало возможным благодаря тесчному сотрудничеству и координации работ отдела с работой ученых вузов и научных учреждений г. Томска: НИИ ЯФ, НИИ ВН, физиков ТПИ, ТГУ, ТИАСУРа. Расширено сотрудничество с ведущими научными центрами страны, где велись работы в области ускорительной и лазерной техники, сильноточной электроники, физики вакуумного и газового разрядов. Результаты исследований коллектива отдела нашли коллектива отдела нашли отражение в ряде монографий, опубликованных в 70-х гг., докладах и сообщениях сотрудников отдела на различных конференциях и симпозиумах, в т.ч. международных. Отдел стал признанным центром исследований в стране по сильноточной электронике.

В сентябре 1977 г. отдел сильноточной электроники ИОА СО АН СССР был преобразован в самостоятельный Институт сильноточной электроники – ИСЭ СО АН СССР. Директором его стал доктор технических наук профессор Г.А. Месяц. Месяц доказывал необходимость создания такого института, организацию его работы и нашел в этом поддержку со стороны научной общественности, руководителей города и области, Президиума СО АН СССР. Благодаря этой поддержке было осуществлено строительство основного корпуса института, его производственных помещений, лабораторий, оснащение изх современным оборудованием, решены кадровые вопросы, социально-бытовые проблемы, расширен объем научных исследований. За короткий период времени коллектив института по результатам своей деятельности занял ведущее положение среди институтов СО АН СССР.

Научные исследования

Импульсная техника

Основа сильноточной электроники - мощная импульсная техника. Выдающийся вклад в развитие техники формирования мощных высоковольтных импульсов внесен лауреатом Государственных премий СССР и России академиком Борисом Михайловичем Ковальчуком. Многие идеи по созданию генераторов с импульсной трансформаторной зарядкой были предложены талантливым ученым и инженером, кандидатом технических наук Александром Степановичем ЕЛЬЧАНИНОВЫМ.

В отделе импульсной техники под руководством академика КОВАЛЬЧУКА разрабатываются крупнейшие электрофизические установки для фундаментальных исследований и отработки новых технологий. В их числе тераваттные генераторы ГИТ-12 и ГИТ-4, десятки других универсальных и специализированных устройств.

Со второй половины 90-х годов в отделе ведется разработка индукционных генераторов нового поколения - LTD-генераторов. Их мощность настолько велика, что позволяет им включаться на физическую нагрузку без использования дополнительных ступеней компрессии энергии. Исследователи США, Франции и Великобритании рассматривают такой подход как наиболее перспективный для строительства импульсных радиографических установок, и сверхмощных генераторов для инерциального термоядерного синтеза на основе Z-пинча.

Для разрабатываемого во Франции проекта лазерного термоядерного синтеза LMJ в отделе созданы импульсные источники питания систем накачки твердотельных лазеров.

Генерация мощных импульсов рентгеновского излучения,исследования экстремальных состояний вещества

Успехи в строительстве импульсных генераторов позволили Институту начать на высоком уровне физические исследования вещества в условиях высокой плотности вложенной энергии. Пионерские достижения в этой области связаны с именем лауреата Ленинской и Государственной премий Андрея Владимировича ЛУЧИНСКОГО. Сегодня работы в отделе высоких плотностей энергии продолжаются под руководством члена-корреспондента РАН Николая Александровича Ратахина.

Исследования ведутся на крупнейших импульсных установках - генераторах ГИТ-12 и МИГ. В экспериментах по электродинамическому сжатию вещества удалось получить импульсные магнитные поля в десятки мегагаусс и давления на уровне ста мегабар. Впервые в лабораторных условиях продемонстрирована степень сжатия твердого вещества, характерная для ядерного взрыва. При сжатии многокаскадных лайнеров удалось добиться эффективной генерации К-излучения при больших - субмикросекундных - временах имплозии, получить эффективную генерацию жесткого излучения с энергией квантов до десяти килоэлектронвольт.

Генерация мощных импульсов электромагнитного излучения

Исследования по генерации мощных импульсов микроволнового излучения начались в Институте в 1977 году и уже вскоре увенчались созданием первого в мире импульсно-периодического СВЧ-генератора с импульсной мощностью более 100 мегаватт. За 30 лет под руководством Сергея Дмитриевича КОРОВИНА сложилась авторитетная научная школа по релятивистской сильноточной электронике.

Сегодня созданные в отделе физической электроники СВЧ-генераторы на основе сильноточных ускорителей "СИНУС" не имеют мировых аналогов. Освоены все известные механизмы генерации и основные типы СВЧ-приборов. На уникальном ускорителе СИНУС-7 получены мощности излучения до нескольких гигаватт. Созданы компактные источники сверхкоротких гигаваттных СВЧ-импульсов на основе эффекта сверхизлучения. Совместно с томскими биологами и медиками проводятся исследования влияния импульсно-периодических электромагнитных излучений на клетку.

В 1982 году в лаборатории высокочастотной электроники под руководством доктора физ-мат наук Владимира Ильича КОШЕЛЕВА были начаты исследования многоволновых черенковских СВЧ-генераторов. На электронном ускорителе ГАММА были получены импульсы излучения рекордных мультигигаваттных мощностей.

В 1993 году в лаборатории стартовали исследования по генерации мощных импульсов сверхширокополосного излучения. За последние годы созданы источники сверхширокополосных импульсов с гигаваттной пиковой мощностью, мегавольтным эффективным потенциалом и частотой срабатывания до 100 Гц. Ведутся работы по созданию компактных приемных антенн и антенных решеток, разрабатываются методы распознавания объектов с помощью сверхширокополосных импульсов.

Исследования электрического разряда в вакууме

Еще в середине 1960-х годов группе Геннадия Андреевича Месяца удалось в уникальных экспериментах однозначно доказывать механизм электрического пробоя в вакууме. Явление взрывной эмиссии электронов было признано научным открытием. Возникло новое научное направление - сильноточная эмиссионная электроника.

Взрывоэмиссионные катоды позволили генерировать импульсные электронные пучки недостижимых ранее мощностей. На их основе были созданы мощные импульсные лазеры, рентгеновские трубки, ускорители заряженных частиц. Было доказано, что взрывная эмиссия играет фундаментальную роль не только в вакуумном, но и в импульсном газовом разряде.

Процессы вакуумного пробоя более четверти века изучаются в лаборатории вакуумной электроники под руководством Заслуженного деятеля науки, профессора Дмитрия Ильича ПРОСКУРОВСКОГО. С 2006 года лабораторией руководит кандидат физ.-мат. наук Александр Владимирович БАТРАКОВ. Уникальный накопленный опыт, филигранная экспериментальная техника позволяют открывать новые стороны уже знакомых явлений. Так, в 2000 году был обнаружен объект в вакуумном разряде - капельное пятно. Разработанные в лаборатории уникальные источники широкоапертурных импульсных электронных пучков нашли применение в технологиях увеличения электрической прочности вакуумной изоляции, модификации поверхности материалов. По лицензии Института в Японии выпущено около 100 установок для электронно-пучковой полировки металлических изделий.

Физика низкотемпературной плазмы

Значительное место в тематике Института занимают работы по исследованию низкотемпературной плазмы газовых разрядов. Результаты цикла исследований воздействия внешнего ионизирующего излучения на процесс развития импульсного разряда высокого давления были зарегистрированы как научное открытие. Сегодня тематика, связанная с газоразрядной плазмой, успешно развивается по многим направлениях. Заведующий лабораторией низкотемпературной плазмы, лауреат государственной премии, профессор Юрий Дмитриевич КОРОЛЕВ выступает координатором программы "Физика низкотемпературной плазмы" Сибирского отделения РАН. В последние годы получены значительные результаты по изучению импульсных и стационарных разрядов в газах низкого давления, генерации импульсов жёсткого ультрафиолетового излучения.

Мощные импульсные газовые лазеры

Наиболее впечатляющие результаты дало применение объемных газовых разрядов в мощной лазерной технике, бурное развитие которой происходило в 1960-х-70-х годах. В Институте под руководством Геннадия Андреевича МЕСЯЦА и доктора физ-мат наук Юрия Ивановича БЫЧКОВА были созданы СО2 лазеры с рекордной энергией импульса до 5 килоджоулей, целая серия электроразрядных эксимерных лазеров с энергией в импульсе до 10 Дж, лазеров с накачкой электронным пучком с энергией до 2 килоджоулей. Сегодня в лаборатории газовых лазеров под руководством доктора физико-математических наук Валерия Федоровича ЛОСЕВА ведется разработка эксимерных лазеров, способных работать с частотой следования импульсов до 100 Гц. Они перспективны для создания новых технологий в микроэлектронике, получения нанопорошков и нанопленок, могут использоваться в биологии и медицине.

Генерация оптического излучения. Эксилампы, их применение

В 1990 году в лаборатории оптических излучений под руководством доктора физ.-мат. наук Виктора Федотовича ТАРАСЕНКО началась разработка эксиламп - нового класса источников ультрафиолетового излучения, использующих узкополосное неравновесное спонтанное излучение эксимерных или эксиплексных молекул.

Сегодня эксилампы находят широкое применение в микроэлектронике, фотохимии и аналитической химии. Имеются перспективы использования их излучения в нефтегазовой промышленности, фитобиологии, технологиях фотосинтеза, показана его эффективность при лечении кожных заболеваний. Разработанные образцы эксиламп удостоены многочисленных наград на российских и международных выставках и используются во многих организациях России и за рубежом.

За последние годы учёными лаборатории были получены новые результаты по генерации сверхкоротких лавинных электронных пучков, формированию и применению объемных наносекундных разрядов с неоднородным электрическим полем.

Сегодня ряд лабораторий Института активно участвует в крупном проекте российской науке по созданию эксимерной фемтосекундной лазерной системы петаваттной мощности, строительство которой планируется на территории Физического института им. Лебедева Российской академии наук.

Источники плазмы и ионных пучков. Электронно-ионно-плазменные технологии модификации поверхности материалов и изделий

Основателем научного направления плазменной эмиссионной электроники по праву следует считать профессора, доктора технических наук Юлия Ефимовича КРЕЙНДЕЛЯ. Его преемником стал Заслуженный деятель науки доктор физико-математических Петр Максимович ЩАНИН.

Сегодня лаборатории плазменной эмиссионной электроники под руководством доктора технических наук Николай Николаевича КОВАЛЯ ведутся фундаментальные работы по поиску новых форм разрядов низкого давления, генерации плазмы в больших объемах, разрабатываются новые плазменные источники заряженных частиц. Одновременно проводятся работы по изучению воздействия плазмы и концентрированных потоков электронов на поверхность материалов с целью улучшения их физико-химических и эксплуатационных свойств.

Значительные перспективы для внедрения в промышленность имеет разработанный в лаборатории метод азотирования деталей в плазме дугового разряда. Обработка материалов микросекундными сильноточными электронными пучками может быть внедрена в технологические циклы создания штамповой оснастки, инструмента, пар трения и других механизмов, работающих в условиях повышенных нагрузок и в агрессивных средах.

Учёными созданы уникальные электронно-ионно-плазменные технологические установки "Элион-Азот", "СОЛО", "КВАДРО" и "ТРИО", по совокупности параметров превосходящие все известные мировые аналоги.

В лаборатории плазменных источников, возглавляемой доктором технических наук Ефимом Михайловичем ОКСОМ, изучаются процессы, происходящие в катодной области вакуумного дугового разряда, проводятся исследования по генерации многозарядных ионов, исследования разрядов с полым катодом. Здесь создаются эффективные источники электронных, ионных пучков и генераторы плазмы, параметры которых определяют сегодняшний мировой уровень развития этой области ионно-плазменной техники. Лаборатория поддерживает тесное сотрудничество со многими крупными научными центрами США и Европы. Основное направление научной деятельности лаборатории прикладной электроники, заложенное ее основателем академиком Сергеем Петровичем БУГАЕВЫМ - физические исследования процессов ионно-плазменного поверхностного осаждения пленок различных веществ. Здесь также разрабатываются технологические комплексы для нанесения тонкопленочных покрытий с заданными функциональными свойствами на подложки большой площади. Установки серии "ВНУК" для нанесения теплосберегающих покрытий на архитектурные стекла с площадью до 4 квадратных метров сегодня работают в Томске, Красноярске, Сургуте. В лаборатории создаются современные источники питания для напылительных установок, ведутся работы по созданию нового типа прозрачных электропроводящих покрытий на полимерных пленках.

Теоретические исследования

Лаборатория теоретической физики ИСЭ была организована в 1980 году для поддержки экспериментальных работ других научных подразделений. Сегодня лаборатория тесно взаимодействует практически со всеми исследовательскими коллективами Института в области физики пучков заряженных частиц и плазмы, физики газового разряда, взаимодействия потоков частиц с веществом.

Большое внимание в Институте уделяется развитию компьютерного моделирования. Численный эксперимент прочно закрепился в сильноточной электронике, став мощным инструментом в физическом исследовании и конструировании электрофизических устройств.

Взаимодействие с вузами

Лабораторию теоретической физики ИСЭ традиционно возглавляют профессора Томского государственного университета. Первый ее заведующий - профессор Владислав Гавриилович БАГРОВ. Сегодня лабораторию возглавляет Андрей Владимирович КОЗЫРЕВ, заведующий кафедрой физики плазмы ТГУ. Основанная в 1984 году Геннадием Андреевичем МЕСЯЦЕМ, кафедра является основным поставщиком молодых исследователей для Института.

Основные кузницы инженерных кадров ИСЭ - Томский политехнический университет и Томской государственный университет систем управления и радиоэлектроники. В конце 2004 года в составе электрофизического факультета ТПУ была создана кафедра сильноточной электроники. Традиционным стало участие Института в организации крупных научных форумов. В 2000 и 2006 г. в Томске были проведены Международные конгрессы по радиационной физике, сильноточной электронике и модификации материалов пучками частиц и потоками плазмы.

30 лет жизни Института принесли ему двенадцать премий СССР и России, престижные международные премии. Научный руководитель Института академик МЕСЯЦ был удостоен международной премии "Глобальная энергия".

Основными итогами деятельности ИСЭ стали следующие:

Разработаны методы получения импульсов электрической энергии сверхвысокой мощности (до нескольких тераватт), созданы генераторы таких импульсов, развита их элементная база.

Разработаны физические основы получения сверхмощных (сильноточных) импульсных электронных потоков, созданы сильноточные ускорители электронов с мощностями вплоть до тераваттных.

Исследованы механизмы и реализованы методы эффективного импульсного вложения энергии в вещество, в том числе основанные на использовании его электродинамического сжатия сверхсильными магнитными полями импульсных токов. Реализованы состояния вещества, близкие по локальным характеристикам к условиям ядерного взрыва и приближающиеся к ожидаемым пороговым характеристикам инерциального термояда.

Определены физические механизмы, лежащие в основе получения сверхмощных импульсов оптического (лазерного), СВЧ и рентгеновского излучения, развиты практические методы получения таких импульсов, созданы источники излучений.

Реализованы приложения названных выше источников излучений в испытаниях на радиационную устойчивость, радиолокации, технологиях.

Разработаны эффективные методы получения низкотемпературной плазмы со строго контролируемыми параметрами.

Исследованы основные закономерности взаимодействия мощных потоков частиц, плазмы и излучений с поверхностью. На этой основе развиты основы технологий электронно-плазменной модификации поверхности материалов и изделий.

Полученные результаты соответствуют мировому уровню, а по некоторым позициям его превышают. В период до 1990-х гг. фундаментальные научные исследования в Институте сильноточной электроники пользовались значительным вниманием государства и находили достаточно обширное и быстрое применение в промышленности и оборонной отрасти. В 1990-е годы, несмотря на сложную экономическую ситуацию в стране, темпы и качество проводимых в ИСЭ научных исследований не снизились, а тематика исследований заметно расширилась. Институту удалось сохранить стабильность за счет активного самостоятельного поиска партнеров и заказчиков научных исследований - в значительной мере, за рубежом.

За период с начала 1990-х гг. в ИСЭ СО РАН накоплен большой объем новых фундаментальных научных результатов, доведенных до стадии НИОКР и готовых к практическому внедрению в России.

Г.А. Месяц

(р. 28.02.1936г.). Окончил электроэнергетический факультет ТПИ в 1958 г. Доктор технических наук, профессор. Академик РАН. Организатор и директиор ИСЭ СО АН СССР в 1977 - 1986 гг.

Под его руководством в этом институте были продолжены фундаментальные исследования в области получения интенсивных пучков заряженных частиц и разработки приборов, в которых используются эти пучки. Получение электронных пучков разной длительности и формы – одна из основных задач сильноточной электроники. Прежние методы их получения, связанные с термоэлектронной, автоэлектронной эмиссиями, оказались неприемлемы. На помощь пришла взрывная электронная эмиссия. В 1982 г. была доказана возможность получения мощных пучков не только наносекундной, но и микросекундной длительности и сечением более 1 м2. В Институте был создан самый мощный в стране микросекундный ускоритель электронов с трубчатым пучком. В отделе Ю. И. Бычкова были получены принципиально новые результаты по лазерной технике, разработаны методы создания устойчивых объемных разрядов при высоком давлении газа, которые лежат в основе накачки мощных газовых лазеров, решены также многие др. проблемы, связанные с энергетикой таких систем. Эти работы привели к появлению нового направления – инжекционной газовой электроники.

Исследования руководителя лаборатории профессора ТПИ Д. И. Вайсбурда в области физики твердого тела открыли целый ряд новых физических явлений: новый вид свечения диэлектриков, внутризонная люминисценция, новый вид электрической проводимости диэлектриков и др. Все это положило начало еще одному новому направлению – высокоэнергетической электронике твердого тела.

Открытие взрывной эмиссии электронов и развитие мощной импульсной техники способствовали возникновению релятивистской высокочастотной электроники. Совместно с учеными МГУ были проведены исследования по генерации СВЧ-излучения в сверхразмерных волноводах, установлена возможность получения его с высокой энергетической эффективностью. Доказана перспективность использования сверхпроводящих магнитов для улучшения работы СВЧ-устройств.

Коллективом Института был создан ряд уникальных приборов и испытательных стендов, которые нашли широкое применение в научных исследованиях и промышленности. Это удалось сделать благодаря связям института с заинтересованными организациями. В Институте были созданы 3 отраслевые лаборатории, которые сыграли важную роль во внедрении научных идей в производсво. Так, на протяжении ряда лет шло успешное сотрудничество с Ленинград. НПО «Буревестник» по созданию импульсных малогабаритных рентгеновских аппаратов. Разработки были доведены до серийного производства. В это же время на 35 предприятиях страны были внедрены, созданные в институте или по его разработке, плазменные электронно-лучевые системы. В отделе сильноточной электроники СКБ НПО «Оптика» СО АН СССР на основе концепции взрывной эмиссии созданы малогабаритные рантгеновские дефектоскопы «Рита» и «Радан» для неразрушающего контроля сварных швов при строительстве и ремонте магистральных газопроводов, компрессорных станций. Совместно с ТУСУРом под руководством профессора Ю. Е. Крейнделя разработаны новые источники электронов с плазменными эмиттерами и создан принципиально новый класс импульсных сварочных устройств.

В ИСЭ был создан оргинальный технологический стенд мощностью в 100 киловат, позволяющий проводить сварку изделий, термообработку, спекание порошков различных типов. Стенд использовался специалистами на ряде предприятий г. Томска.

ИСЭ были установлены тесные связи, заключен договор о совместных работах с Киевским институтом электросварки (академик Е. Б. Патон). По их опыту в ИСЭ в 1986 г. был создан Межотраслевой инженерный центр по лучевой технологии. Перед ним были поставлены задачи по разработке электронных, рентгеновских и ионных, лазерных источников излучения для различных технологических целей: резка металла, пайка, сварка, термообработка, производство полупроводников и др. Составной частью центра стала демонстрационная лаборатория для ознакомления представителей промышленных предприятий с возможностями института.

С.П. Бугаев

(3/08/1936-3/04/2002), физик, академик РАН. Окончил радиотехнический факультет ТПИ (1959). Кандидат технических наук (1967). Доктор техн. наук. (1976).

1986-2002 директор Института сильноточной электроники СО РАН.

С.П.Бугаев наряду с академиком Г.А.Месяцем и рядом других сотрудников ИСЭ СО РАН, является соавтором открытия взрывной электронной эмиссии. Открытия, прославившего Томскую школу физиков и положившего начало новой науке — сильноточной электронике. И вся научная деятельность Сергея Петровича была связана с ее дальнейшим развитием. Им впервые было показано, что скользящий разряд по диэлектрику в вакууме развивается в слое адсорбированного газа, доказана ведущая роль взрывной эмиссии электронов в инициировании таких разрядов. Этот механизм в дальнейшем был подтвержден многими исследователями. Он внес большой вклад в решение проблемы генерирования сильноточных электронных пучков с использованием холодных катодов. На основе проведенных им исследований перекрытия диэлектриков в вакууме ученый впервые предложил использовать металло-диэлектрические катоды. В модельных экспериментах им впервые были исследованы физические явления в сильноточных диодах со взрывной эмиссией, свойства катодной и анодной плазмы и влияние этой плазмы в диоде на характеристики пучка электронов в ускорителе. Впервые изучены закономерности формирования структуры таких электронных пучков. Результаты исследований по генерированию электронных пучков большого сечения обобщены в монографии "Электронные пучки большого сечения" (1984 г.). На базе исследований ионных потоков из разрядов низкого давления с его участием были разработаны источники газовых и металлических ионов для сильноточной ионной имплантации.

Им были получены важные результаты при исследовании формирования сильноточных полых цилиндрических электронных потоков в коаксиальных диодах с магнитной изоляцией для приборов релятивистской высокочастотной электроники. Впервые установлены соотношения для тока в области ускорения такого диода. Показано, что ток в диоде с магнитной изоляцией определяется ускоряющей областью диода, а не предельным током пространства дрейфа. Результаты исследований физических явлений в коаксиальных диодах с магнитной изоляцией, а также результаты по генерации мощных импульсов микроволнового излучения были обобщены в монографии "Релятивистские многоволновые СВЧ-генераторы" (1991 г.).

Б.М. Ковальчук

Р.10.04.1940 г. Академик РАН. Действительный член РАН (1992), член-корреспондент АН СССР (1987), доктор технических наук (1979). Окончил электроэнергетический факультет Томского политехнического института в 1962 г.

Выдающийся ученый в области импульсной энергетики, создатель ряда сверхмощных электрофизических установок национального и международного масштаба. С его непосредственным участием в 1970-е годы были заложены основы нового научного направления - физики и техники генерирования мощных электрических импульсов. Под руководством Б. М. Ковальчука созданы первый отечественный сильноточный ускоритель электронов, первые отечественные сверхмощные газовые лазеры, первый импульсный генератор с индуктивным накопителем энергии и плазменным прерывателем тока. Среди осуществленных им проектов - мультитераваттный импульсный генератор ГИТ-12. Без непосредственного участия и консультаций Б. М. Ковальчука не обходится ни один крупный отечественный или международный проект по созданию мощных импульсных генераторов. В последние годы Б. М. Ковальчуком с сотрудниками выполнены работы, направленные на совершенствование элементной базы мощной импульсной техники. Созданы многокулонные газоразрядные импульсные коммутаторы с высоким ресурсом, обеспечивающие включение конденсаторных батарей с мегаджоульным энергозапасом. На их основе созданы модули источников питания для мощных импульсных твердотельных лазеров, предназначенных для использования в системе лазерного инерциального термоядерного синтеза. Разработана новая концепция построения сверхмощных импульсных генераторов на основе линейного трансформатора, позволившая радикально увеличить удельный энергозапас генераторов и упростить их строительство. Данная концепция рассматривается в качестве базы для построения импульсного генератора нового поколения для ИТС на основе Z-пинча. Разработаны многочисленные импульсные генераторы для иных практических применений. Б. М. Ковальчук - заведующий отделом импульсной техники Института сильноточной электроники СО РАН, член Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН, член Объединенного ученого совета по физико-техническим наукам СО РАН.

Современность

Институт сильноточной электроники СО РАН является одним из признанных мировых лидеров в области разработки и создания мощных генераторов электрических импульсов, микроволнового и оптического излучения, сильноточных ускорителей ионов и электронов, импульсных источников рентгеновского излучения.

О научном потенциале института говорит его кадровый состав: 100 научных сотрудников, в том числе 20 докторов и более 50 кандидатов наук. В институте 3 научных отдела и 12 научных лабораторий. В институте имеется аспирантура, в которой обучение ведется по очной форме по специальностям: "электрофизика и электрофизизические установки", "физическая электроника" и "вакуумная и плазменная электроника".

На протяжении последних лет институт активно ведет совместные исследования с учеными из ведущих научных центров мира. Среди его деловых партнеров можно отметить Ecole Polytechnique и Национальный исследовательский центр Gramat (Франция), Национальную лабораторию им. Лоуренса и лабораторию Sandia (США), компанию GEC-Marconi (Великобритания), Ускорительный центр GSI (Германия).

Самое широкое международное признание получили работы Института по импульсной энергетике. В частности, здесь предложена и реализована принципиально новая концепция формирования мощных электрических импульсов с помощью плазменных размыкателей тока. Данная концепция воплощена в семействе уникальных установок национального масштаба, которые являются незаменимым инструментом для изучения свойств вещества при экстремальных энергетических воздействиях.

В институте сформировалась научная школа по высокочастотной электронике, развивающая принципиально новые методы генерации и усиления электромагнитного излучения за счет взаимодействия плотных электронных пучков с полем бегущей волны. На установках Института реализованы рекордные мощности высоконаправленного СВЧ-излучения, используемого в фундаментальных исследованиях и прикладных целях

Большое прикладное значение приобретают современные технологии обработки материалов. Здесь речь идет о воздействии на материалы мощными потоками оптического, СВЧ и рентгеновского излучения, высокоинтенсивными пучками заряженных частиц и потоками плазмы. Эти методы воздействия лежат в основе перспективных технологий нанесения декоративных и функциональных покрытий на изделия из металлов и диэлектриков.

Основные направления научной деятельности ИСЭ СО РАН

Основные направления научной деятельности Учреждения Российской академии наук Института сильноточной электроники Сибирского отделения РАН, утвержденные Президиумом РАН (Постановление от 20 мая 2008 г. № 357):

1. Фундаментальные проблемы физической электроники, в том числе сильноточной электроники и разработка на их основе новых приборов, устройств и технологий;

2. Современные проблемы физики плазмы, включая физику низкотемпературной плазмы и основы ее применения в технологических процессах. Цели и задачи фундаментальных и прикладных исследований на ближайшее десятилетие

В области физических наук:

Опережающие фундаментальные исследования в области импульсной энергетики, предполагающие строительство новых крупных импульсных (гигаваттного и тераваттного уровня мощности) электрофизических установок для фундаментальных исследований и технологических применений.

Развитие физических основ получения мощных импульсных потоков заряженных частиц, сверхвысокочастотного, оптического (в том числе, фемтосекундных лазерных импульсов петаваттной мощности) и рентгеновского излучений. Разработка на этой основе новых приборов, устройств и технологий.

Развитие физических основ получения низкотемпературной плазмы с заданными и контролируемыми параметрами и ее применения в технологических процессах. Разработка на этой основе нового электронно-ионно-плазменного лабораторного и технологического оборудования.

В области нанотехнологий:

Разработка физических основ электронно-ионно-плазменных технологий получения наноструктурированных поверхностных слоев и покрытий на материалах и изделиях с целью улучшения их физико-химических и функциональных характеристик при применении в промышленности, биологии, медицине.

Источники

1. Гагарин А.В. «Профессора Томского политехнического университета». Т.3, ч. 1- Томск: Изд-во ТПУ, 2005.

2. http://www.hcei.tsc.ru/ru/cat/history/history.html

3. http://www.hcei.tsc.ru/ru/cat/fields/fields.html#pp

4. http://www.biznes-portal.com/New.aspx?newid=27294

5. https://subscribe.ru/group/kosmos-galaktiki-nlo-i-inoplanetyane/16314583/

6. https://thepresentation.ru/uncategorized/130147-programma-prezidiuma-ran-otdelenie-nanotehnologiy-i-informatsionnyh-tehnologiyproekt-n-274fizicheskie-osnovy-elektronno-puchkovoy-nanostrukturizatsii-metallov-i-splavov-rukovoditel-proekta-dtn-koval-nikolay-nikolaevicho

7. http://www.tsc.ru/ru/news/nw_0431.html

8. https://hcei.tsc.ru/ru/nauka/ustanovki/git-12.html

9. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BD%D1%81%D1%82%D0%B8%D1%82%D1%83%D1%82_%D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B8_%D0%A1%D0%9E_%D0%A0%D0%90%D0%9D