Янин Сергей Николаевич

Янин Сергей Николаевич (р. 12.05.1958 г., г. Анжеро-Судженск Кемеровской обл.) – доктор физико-математических наук, профессор Научно-образовательного центра Б.П.Вейнберга Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета.

Янин Сергей Николаевич
Дата рождения:	12.05.1958 г.
Место рождения:	г. Анжеро-Судженск Кемеровской обл.
Научная сфера:	физика
Место работы:	ТПУ
Учёная степень:	доктор физико-математических наук
Альма-матер:	ТПИ (ТПУ)

Биография

В 1981 г. окончил Физико-технический факультет Томского политехнического института по специальности «Физико-энергетические установки».

В 1981 - 2015 гг. – инженер, младший научный сотрудник, научный сотрудник, старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник, профессор кафедры Экспериментальной физики ФТИ ТПУ.

В 1987 г. в Московском инженерно-физическом институте защитил кандидатскую диссертацию, в 2007 г. в Томском политехническом университете – докторскую.

Научная деятельность

Основные направления научной деятельности:

- межатомное взаимодействие в металлах;

- взаимодействия ионизирующих излучений с веществом;

- физика газоразрядной плазмы;

- техника и технология ионно-плазменной обработки материалов.

1. Для решения задачи математического моделирования каскадных и диффузионных процессов в твердотельных структурах на базе метода квантовых дефектов разработан способ расчета параметров формфактора псевдопотенциала для дополнительно ионизованных ионных остовов. На примере алюминия вычислены параметры форм-фактора Хейне-Абаренкова-Анималу и на их основе получены парные потенциалы межатомного взаимодействия. Обнаружено, что глубина первого минимума парного потенциала для атома в нормальном зарядовом состоянии и дополнительно ионизированного уменьшается по сравнению со случаем нормальных зарядовых состояний. Более того, у пары ионизированных частиц первый минимум вообще исчезает, в результате чего они попадают на ветвь отталкивания. Это может приводить к явлению распыления поверхности из области трека быстрой заряженной частицы, известному в литературе как “ кулоновский взрыв”. Молекулярно-динамическое моделирование такого процесса, выполненное нами с применением полученных потенциалов межатомного взаимодействия, показало, что он может иметь место при условии, что время жизни ионизованных состояний составляет не менее 10-13с.

2. На основе псевдопотенциального подхода проанализировано поведение потенциалов межатомного взаимодействия в алюминии в условиях возбуждения электронной подсистемы. Обнаружено, что тепловое размытие поверхности Ферми не приводит к существенному изменению сил межатомного взаимодействия. В то же время локальное увеличение концентрации электронов проводимости вызывает “размягчение” кристаллической решетки, когда равновесной становится конфигурация с меньшим межатомным расстоянием. Рассчитаны соответствующие потенциалы межатомного взаимодействия, дающие возможность исследовать методом машинного моделирования различные эффекта, обусловленные изменением электронной плотности.

3. Вычисленные параметры форм-факторов псевдопотенциала позволили получить уравнения состояния для металлов при наличии дополнительно ионизированных атомов. В частности, найдены изобары для различных концентраций дополнительно ионизированных состояний. Предложенная методика позволяет анализировать поведение вещества в условиях воздействия мощных потоков ионизирующих излучений вплоть до плотностей, при которых пропвдает металлическая связь вследствие перехода вещества в парообразное или плазменное состояние.

4. На базе метода молекулярной динамики разработан комплекс программ для математического моделирования каскадных процессов, возникающих в твердом теле при воздействии ионизирующих излучений, а также диффузионных явлений, свойственных облучению мощными импульсными пучками заряженных частиц. Машинное моделирование диффузионных процессов при наличии значительных градиентов температуры (105 К/см) и давления, свойственных мощным импульсным радиационным полям, показало значительное возрастание коэффициента диффузии, что хорошо согласуется с результатами экспериментов.

5. Для анализа возможности применения газового разряда как модельной среды для изучения воздействия плазмы на поверхность выполнены эксперименты по измерению плавающего потенциала Ленгмюровского зонда в области мишени магнетронного диода и оптических спектров плазмы магнетрона с жидкофазной мишенью, позволившие построить феноменологическую модель магнетронного разряда. Эти исследования позволили нам установить важную роль собственных атомов мишени в физических явлениях, протекающих в плазме. Был обнаружен критический уровень мощности, начиная с которого исчезает необходимость в использовании рабочего газа. Это обусловлено более низким потенциалом ионизации атомов мишени по сравнению с инертным газом. В результате происходит перераспределение прикатодного падения потенциала таким образом, что электроны холловского тока не успевают набрать энергию, необходимую для ионизации аргона. Если концентрация собственных атомов мишени достаточна для поддержания разряда, то он переходит в режим самораспыления.

6. Исследована работа устройства, представляющего собой комбинацию магнетронного диода и ионного источника с холловским дрейфом электронов, работающего в режиме ионного ассистирования магнетронной мишени. Данное устройство оказалось эффективным средством нанесения оксидных пленок со скоростью напыления в несколько раз превышающей свойственную обычным магнетронным системам. Это связано с тем, что внешний ионный пучок обладает более высокой энергией и интенсивно разрушает оксидную пленку, образующуюся на поверхности магнетронной мишени в режиме реактивного распыления. Таким образом, ионы магнетронного разряда распыляют атомарно чистую металлическую поверхность, скорость травления которой значительно выше, чем мишени, покрытой слоем окислов.

Являлся ведущим научным сотрудником лаборатории № 23 Физико-технического института ТПУ. Основные направления научных исследований коллектива лаборатории:

- диссипация энергии мощных импульсных пучков заряженных частиц в твердом теле, перенос вещества, эрозия поверхности и другие процессы, вызванные высокоинтенсивным облучением;

- исследование поведения физических свойств поверхности твердого тела, обработанного ионным пучком или плазмой;

- разработка радиационных и плазменных технологий обработки материалов;

- разработка, изготовление и внедрение в производство автоматизированных промышленных установок для нанесения многослойных теплоотражающих покрытий на поверхность материалов и изделий с помощью плазмы магнетронного разряда и ионных пучков.

Ссылки

http://portal.tpu.ru/SHARED/y/YANIN