Найважливіші досягнення Інституту прикладної фізики НАН України (2020)

У рамках схеми багатомасштабного моделювання проведено дослідження мікроструктурних перетворень в опромінюваних цирконієвих сплавах. Показано, що у бінарних сплавах Zr–Nb та Zr–Sn з концентрацією легуючого елементу ~1.5%, розчинені атоми ніобію не можуть локалізувати навколо себе нерівноважні вакансії, тоді як атомами олова являють собою центри локалізації вакансій. У сплавах Zr–Nb при нейтронному опроміненні в реакторних умовах формуються міжвузлові А-петлі та вакансійні С-петлі, розмір яких збільшується від границі зерна до його центру, що приводить до нерівномірної деформації кристала всередині зерен; збільшення швидкості дефектоутворення підтримує ріст великих преципітатів; утворення ліній ковзання та дислокацій починається при вищих значеннях прикладеної деформації при зростанні швидкості дефектоутворення для опромінених сплавів.

(Д.О.Харченко, В.О.Харченко, О.М.Щокотова, О.Б.Лисенко, В.В.Купрієнко)

Вперше в рамках квантової теорії поля досліджено процес фотонародження електрон-позитронної пари через поляризаційний каскад (народження та послiдовна анiгiляцiя пари в один фотон) в сильному магнітному полі. Цей процес є радіаційною поправкою до основного процесу народження пари фотоном. Отримано вирази загальної амплітуди та ймовірність процесу в резонансному випадку для надкритичного магнітного поля. Резонанс має місце на порозі реакції, коли енергія фотона дорівнює 2mc2. Показано, що залежність ймовiрності процесу вiд поляризацiї початкового фотона співпадає з процесом фотонародження пари. Знайдено, що відношення радіаційної поправки до основного процесу обернено пропорційне квадрату поля і для H=1014 Гс досягає одиниці.

(М. Дяченко, О. Новак, Р. Холодов, А. Фоміна – ІТФ iм. М.М. Боголюбова НАН України)

Вивчено можливості імітаційного опромінення реакторних матеріалів та їх дослідження під дією опромінення із застосуванням багатозарядних іонів, отриманих на прискорювальному мас-спектрометрі з максимальною напругою на кондукторі 1 МВ. Проведені експериментальні дослідження з одержання пучків багатозарядних іонів металів МеВ-них енергій. Мас-спектр прискорених іонів демонструє наявність в ньому іонів заліза різних зарядових станів (до Fe8+). Іонний струм зменшується зі збільшенням зарядового стану. Багатозарядні іони можуть бути використані для опромінення зразків у тих випадках, коли задача потребує багатократного збільшення енергії іонів. Показано, що швидкість утворення дефектів у зразку заліза, опромінюваному іонами Fe2+ з енергією 2,52 МеВ, становить 2,7·10-3 зна/сек.

Москаленко В.Б., Бугай О.М., Денисенко В.Л.

Розроблено систему вимірювання еміттансних характеристик іонних джерел, досліджуваних в ІПФ НАН України з метою отримання іонних пучків з високою яскравістю. Система вимірювання еміттанса виконана за схемою електростатичного сканера і складається з двох основних частин: сканера, який переміщається в напрямку, перпендикулярному осі пучка за допомогою крокового двигуна, і електронної системи управління, збору і обробки даних. Визначення еміттанса полягає у вимірюванні розподілу інтенсивності іонного пучка при переміщенні сканера по координаті x і електростатичному скануванні по куту x'. Отриманий двовимірний масив даних дозволяє визначити основні еміттансні характеристики іонного пучка: геометричний 90% еміттанс, середньоквадратичний еміттанс, параметри Твісса і рівняння фазового еліпса середньоквадратичного еміттанса, профіль струму пучка і розподіл щільності струму по куту. Дана система вимірювання еміттанса іонних пучків характеризується малим часом проведення вимірювання, що становить 10-15 хв.

(В.І. Возний, М.О. Сайко, А.М. Марченко)

Розроблено комплект конструкторської документації, виготовлено та проведено монтаж стенду магнетронної розпилювальної системи імпульсами високої потужності (HiPIMS – High-power impulse magnetron sputtering) для повномірних стволів калібру 30 мм для підвищення їх ресурсу живучості. Розроблено та створено систему для контролю за динамікою осадження покриттів (діапазон від 0.1 нг до 10 мкг) у вакуумі. Принцип роботи системи оснований на методі кварцових вагів. Також, за рахунок термостабілізації кварцової пластини, була зменшена величина похибки вимірювань, яка пов’язана зі впливом температурних ефектів.

(В.М. Коломієць, О.І. Шкурат, А.М. Юнда, С.М. Кравченко, В.К. Запорожець В.М. Канівець)

Створений в Інституті прикладної фізики НАН України Аналітичний прискорювальний комплекс активно використовується в дослідженнях з характеризації артефактів культурної спадщини з метою з’ясування їх походження та технологічних особливостей виготовлення. В рамках цієї роботи були проведені дослідження імітацій монет пізньоримського періоду, виготовлених у «варварських» майстернях Кормільче та Абрикосівка (Хмельницька область) та виконане їх порівняння з монетами, карбованими на центральному дворі в Римі та в провінціях Римської імперії. Виявлено, що майстерня Абрикосівка працювала з латунню і бронзами з малим вмістом свинцю. Причому в латуні свинець взагалі відсутній. На відміну від Абрикосівки, вироби майстерні Кормільче мають широкий розкид в хімічному складі. Основну масу складають вироби з бронзи з малим вмістом свинцю, а латунних виробів цієї майстерні взагалі не виявлено. Продовжена робота з Київською міською адміністрацією щодо створення центру консервації археологічних артефактів із застосуванням радіаційних технологій. На сьогодні проводиться юридична реєстрація центру і розпочата робота з підготовки національного проекту МАГАТЕ, який дозволить створити необхідну інфраструктуру

(Бугай О.М., Білик В.М., Бесараб Ю.В., Шульженко А.В.)