Найважливіші досягнення Інституту прикладної фізики НАН України (2018)

І. Результати досліджень у галузі природничих, соціогуманітарних та технічних наук.

ЯДЕРНА ФІЗИКА, ФІЗИКА ВИСОКИХ ЕНЕРГІЙ

Точні вимірювання енергій зв’язку електронів при зіткненні важких йонів з екстремально сильними електромагнітними полями є надзвичайно актуальною задачею, зокрема, для дослідження можливого дрейфу фундаментальних світових констант та пошуку нової фізики. Іонізація з К-оболонки є одним з фундаментальних процесів, що відбуваютья при зіткненнях іонів. У випадку зіткнень іонів з великими атомними номерами та формування надважких квазімолекул, результуюче поле може досягати критичного квантово-електродинамічного значення, а релятивістські ефекти відіграють істотну роль. Процес іонізації з К оболонки при зіткненні важких ядра та воднеподібного іона розглянуто в рамках релятивістської теорії. Використано методику параметризації матричних елементів переходів, яка дозволила представити імовірність іонізації у вигляді аналітичної формули, зручної для використання на практиці. На відміну від попередніх досліджень, одержана формула може бути застосована до аналізу несиметричних зіткненнь іонів з істотно різними атомними номерами. Показано, що в асиметричних зіткненнях імовірність іонізації значно пригнічена, і в залежності від сумарного заряду ядер зменшується на 20-30% порівняно з випадком симетричних зіткнень.
( О.П. Новак, Р.І. Холодов — ІПФ НАН України; A. Surzhykov, A.N. Artemyev, Th. Stohlker – FAIR (Німеччина, м. Дармштадт)).

Розроблено метод фабрикації мікро-дифракційних ґраток для використання в рентгенівських фазоконтрастних томографах. Метод основується на фізичних принципах фокусування протонного пучка МеВ-них енергій в лінію за допомогою квадрупольної зондофомуючої системи ядерного скануючого мікрозонда з використанням протонно-променевої літографії. Відмінною особливістю запропонованого методу є можливість опромінювати резистивний зразок уздовж всієї лінії одночасно, на відміну від літографічних технологій, де застосовується аксіальна оптика і пучок у вигляді круглої плями послідовно опромінює лінію. Отримані ґратки з характерної товщиною лінії 20 мкм. Запропонований метод дозволяє значно зменшити час опромінення резистивного зразка і отримати шаблони ґраток за декілька секунд.
(Пономарьов О.Г., Колінько С.В., Ребров В.А.)

На створеному в Інституті прикладної фізики НАН України Аналітичному прискорювальному комплексі реалізовані неруйнівні методики експресного аналізу складу та структури. У складі Аналітичного комплексу є сучасний прискорювальний мас-спектрометр, що дозволяє проводити ізотопний аналіз з надзвичайною ізотопною чутливістю. Напрацьований значний досвід в дослідженнях щодо характеризації артефактів культурної спадщини і активно реалізовує методики датування. В рамках проекту Українського культурного фонду (грант 2100) були проведені навчальні семінари, які дозволяють поширювати знання щодо сучасної методології застосування ядерно-фізичних та інших комплементарних методів до об’єктів культурної спадщини та, що не менш важливо, налагодити співпрацю між кінцевими користувачами та науково-дослідницькими лабораторіями та закладами, що можуть бути задіяні для задач збереження культурної спадщини. Інститутом був ініційований процес створення Київською міською адміністрацією центру консервації археологічних артефактів із застосуванням радіаційних технологій.
(Бугай О.М., Дрозденко М.О., Білик В.М., Москаленко В.Б.)

ФІЗИКА ПЛАЗМИ

На виконання цільової програми НАН України «Дослідження і розробки з проблем підвищення обороноздатності і безпеки держави» в ІПФ НАН України розроблена конструкторська документація та виготовлена оснастки для відпрацювання технологічного процесу магнетронного напилення тугоплавкими металами на внутрішні поверхні труб діаметром 23...30 мм. Відповідно до технологічного процесу, розраховані, вибрані та закуплені спеціальні блоки живлення.
(О.І. Шкурат, В.М. Канівець, І.Г. Чижов, О.В. Варакін)

РАДІАЦІЙНЕ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО, ФІЗИКА КОНДЕНСОВАНОГО СТАНУ

Розвинутий формалізм опису процесів пороутворення у бінарних твердих розчинах та у зразках із підготовленою мікроструктурою. Проведено всебічне дослідження процесів формування та росту пор у типовій моделі бінарного стопу, підданому радіаційному впливові з використанням комбінованого підходу, що ґрунтується на теорії фазового поля та швидкісній теорії. Показано, що формування пор викликане взаємодією радіаційно продукованих вакансій з пружними деформаціями ґратниці та полем композиції стопу. Отримано фазові діаграми, що ілюструють формування твердого розчину, фазового розшарування та структуроутворення. Встановлено, що формування пор із пересиченого розчину вакансій супроводжується перерозподілом композиційного поля. Показано, що пружна неоднорідність, яка відповідає за утворення анізотропних преципітатів у первинно приготовленому стопі приводить до формування супер-решітки пор при опроміненні. Виявлено, що нуклеація та ріст пор з ростом дози опромінення відповідає дифузійно керованим процесам випадіння фаз. Показано універсальність динаміки росту пор. Проведена оцінка основних параметрів та статистичних характеристик пор. Отримані результати можуть бути використані для дослідження радіаційних пошкоджень у матеріалах реакторів четвертого покоління
(Д.О.Харченко, В.О.Харченко, О.Б.Лисенко, Ю.М.Овчаренко)

РАДІОГЕОХІМІЯ, РУДОУТВОРЕННЯ ТА МІНЕРАГЕНІЯ

Вперше надана економічна оцінка доцільності розробки рудо проявів монациту Побужжя із свинцем з високим вмістом (~ 99%) 208-го ізотопу для ядерних енергетичних реакторів наступного покоління річна виробка - 10 тисяч тон монацитового концентрату, що містить більше 4 тисяч тон рідкісних земель, понад тисячу тон торію і 100 тон свинцю-208 при вартості вилучення свинцю 25-30 доларів за 1 кг.
(А.А. Вальтер, В.В.Поневчинський)