Фундаментальні дослідження:

• Квантова електродинаміка в сильних електромагнітних полях.
• Взаємодія зарядженої частинки із замагніченим електронним газом.
• Дослідження умов виникнення та протікання високовакуумних високоградієнтних пробоїв у прискорювальних елементах.
• Плазмові процеси в джерелах іонів і магнетронів імпульсного типу.
• Дослідження зміни мікроструктури та еволюції дефектної структури мультикомпонентних сплавів реакторної техніки у процесі довгострокового нейтронного опромінення багаторівневим числовим моделюванням
• Інтегроване багаторівневе моделювання механічних властивостей конструктивних реакторних матеріалів під дією опромінення.
• Процеси взаємодії прискорених іонів і електронів МеВ-них енергій з речовиною.
• Іонна імплантації та імітаційні експерименти з дослідження впливу опромінення на конструкційні матеріали ядерної енергетики.
• Фізичні принципи генерації та формування інтенсивних пучків як позитивних так і негативних газових та металевих іонів для високоенергетичних іонних прискорювачів.
• Дослідження процесів нерівноважної плазми і розробка плазмових технологій виробництва водню для інтегрованих ядерно-водневих систем
• Дослідження фізико-хімічних властивостей водень-абсорбційних матеріалів перспективних для гібридних енергетичних систем і відновлювальних джерел енергії

Прикладні дослідження

• Рентгенівський фазовий контраст на базі компактних джерел рентгенівського випромінювання.
• Технологія і застосування ядерного скануючого мікрозонду.
• Технологія і застосування протонно-променевої літографії.
• Дослідження механізмів впливу водню на фізичні властивості конструкційних матеріалів для атомної енергетики.
• Розробка нових високодисперсних композиційних матеріалів з високими характеристиками радіаційної стійкості та фізико-хімічними властивостями
• Ядерно-фізичні методи локального аналізу для виконання задач ядерної криміналістики, характеризації, датування та збереження артефактів культурної спадщини.

Науково-технічні розробки

• Установка фазоконтрастної томографії для ранньої діагностики онкологічних, серцево-судинних захворювань.
• Експериментальна установка для отримання водню шляхом розщеплення природного газу в високочастотному (ВЧ) та над-високочастотному (НВЧ) розрядах при атмосферному тиску.
• Зондформуючі системи з корекцією аберацій для установок протонно-променевої літографії, що дасть можливість поліпшити їх роздільну здатність за рахунок зменшення сфокусованого пучка до розмірів <10 нм
• Рентгенівські дифракційні ґратки для фазоконтрастних томографів наступного покоління, які створюються з метою дослідження радіаційних дефектів реакторних матеріалів та ранньої діагностики онкологічних захворювань.
• Експериментальний стенд і відпрацювання технології для модифікації поверхні каналу повномірного ствола калібру 30 мм для підвищення його ресурсу живучості методом магнетронного розпилення імпульсами високої потужності.
• Інжектор іонів берилію (та іонів інших металів), його впровадження в іонний імплантер та прискорення пучка іонів берилію до енергії 20-120 кеВ для забезпечення технологічного процесу виготовлення фотоприймачів в діапазоні ІЧ спектру для систем наведення.
• Випробування технології магнетронного розпилення туго-плавких матеріалів імпульсами високої потужності у вакуумі для отримання зносостійких та корозійностійких покриттів з покращеними фізико-механічними властивостями.

В рамках співпраці ІПФ НАН України та колаборації SPARC@FAIR обчислено імовірності іонізації при альфа-розпаді воднеподібного іону полонію в полі інтенсивного лазерного імпульсу. Розрахунок проведено чисельно в рамках релятивістської теорії та без використання теорії збурень. Показано, що при іонізації К-оболонки комбінованим потенціалом альфа-частинки та лазерного імпульсу, спостерігається інтерференційний ефект, що полягає у відхилення імовірності від передбачень теорії збурень. Характер інтерференційного ефекту залежить від частоти випромінювання, а також порядку, в якому початковий іон зазнає збурень. Відхилення від передбачень теорії збурень більше, якщо опромінення лазерним імпульсом відбувається пізніше альфа-розпаду.

(Новак О.П., чл.-кор. НАН України Холодов Р.І., Дяченко М.М.)

В рамках виконання цільової науково-технічної програми оборонних досліджень НАН України на 2020-2024 рр. розроблене високоефективне джерело іонів берилію та на його основі іонний інжектор для іонного імплантера МВР-202 фірми “BALZERS”, що знаходиться в Інституті фізики напівпровідників НАН України ім. В.Є. Лашкарьова з метою організації технологічного процесу виготовлення приймачів інфрачервоного випромінювання, основаного на іонній імплантації антимоніду індію. Джерело іонів берилію просте в обслуговуванні і універсальне в тому, що може генерувати іони з будь-якого газу та будь-якого металу без використання високотемпературної печі для його випаровування. Проведено налагодження іонного імплантера МВР-202 фірми “BALZERS” та підготовлено умови для забезпечення технологічного процесу виготовлення фотоприймачів в діапазоні інфрачервоного спектру для систем наведення.

(Батурін В.А., Литвинов П.О., Роєнко О.Ю.)

У рамках міжнародного співробітництва з Інститутом ядерної енергії Китаю було досліджено процеси випадіння преципітатів beta-фази у цирконієвих сплавах з низькою концентрацією ніобію та олова. Було показано, що конкуренція між балістичним перемішуванням і термодинамічною силою відіграє головну роль у кінетиці радіаційно-індукованого випадіння та розчинення преципітатів.

(Харченко В.О., Харченко Д.О.)

В рамках виконання міжнародної європейської інноваційної науково-технічної програми "EUREKA" спільно з європейськими партнерами досліджено серію сорбуючих матеріалів на основі хітину та хітозану, отриманого з оболонок личинок Hermetia illucens. Матеріали були додатково магнітномодифіковані для забезпечення можливості селективної магнітної сепарації з розчинів і суспензій, що особливо важливо в промислових біотехнологічних процесах і при обробці різноманітних промислових стічних вод. Оцінено сорбційну здатність цих матеріалів. Матеріали докладно охарактеризовано методами скануючої електронної мікроскопії, рентгенівської дифракції, температурно-програмованої десорбційної мас-спектрометрії, атомно-абсорбційної спектроскопії та елементного аналізу.

(Калінкевич О.B., А Калінкевич О.М., Чіванов В.Д.)

1230

У рамках співпраці з колаборацією CERN за проєктом CLIC створена теорія передпробійного струму з врахуванням морфології поверхні прискорювальної структури, яка враховує наявність субмікронних і мікронних нерівностей. Розраховане середнє поле пробою для проєктних матеріалів прискорювача. Розрахунки показали гарну узгодженість з експериментальними даними отриманими у ЦЕРНі. Змодельовано процес нагрівання вістрь нанометрових розмірів польовим емісійним струмом з урахуванням розмірних ефектів.

(Лебединський С.О., чл.-кор. НАН України Холодов Р.І., Мусієнко І.І.)