ИНСТИТУТ СИЛЬНОТОЧНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ СО РАН


Директор Института

РАТАХИН Николай Александрович
член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук

Контакты:

Россия 634055 г. Томск, проспект Академический, 2/3
Телефоны: (3822) 491544
Факс: (3822) 492410
Сайт института: http://www.hcei.tsc.ru/
Электронная почта:contact@hcei.tsc.ru

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) — научно-исследовательское учреждение. Входит в состав Томского научного центра СО РАН, находится в Томском академгородке. Создан в 1977 как ИСЭ СО АН СССР. Ядро коллектива ИСЭ составила руководимая Г. А. Месяцем группа сотрудников сектора высоковольтной аппаратуры и миллимикросекундой техники НИИ ядерной физики при Томском политехническом институте, начало деятельности которой относится к середине 1960-х годов. Позднее кадровый состав института был значительно укреплен выпускниками Новосибирского и Томского государственного университетов. В 1969, когда в Томске началось формирование академической науки, Г. А. Месяцу и его сотрудникам было предложено перейти со своей тематикой в создаваемый Институт оптики атмосферы СО АН СССР, в котором был организован отдел сильноточной электроники (зав. Г. А. Месяц) в составе лабораторий наносекундной техники (зав. Б. М. Ковальчук), прикладной квантовой электроники (зав. Ю. И. Бычков) и электронных пучков (зав. С. П. Бугаев).

В 1977 отдел сильноточной электроники преобразован в институт, первым директором которого стал Г. А. Месяц. Основными направлениями исследований в ИСЭ стали разработка методов генерирования сверхмощных электрических импульсов, потоков заряженных частиц и электромагнитных излучений, физика вакуумного и газового разрядов, исследования воздействий мощных потоков частиц и энергии на вещество.

В 1986 году, после избрания Г. А. Месяца руководителем Уральского отделения РАН, ИСЭ возглавил академик С. П. Бугаев. В 2002 его сменил академик С. Д. Коровин. С 2006 директор института чл.-корр. РАН Н. А. Ратахин. Институт объединяет 3 научных отдела и 9 лабораторий. Число работающих около 350. Число научных работников около 120, в. т. ч. 20 докторов и 50 кандидатов наук.

Основу сильноточной электроники составляет мощная высоковольтная импульсная техника. Выдающийся вклад в ее развитие внесен акад. Б. М. Ковальчуком. Многие идеи в этой области были высказаны кандидатом технических наук А. С. Ельчаниновым. В числе крупнейших электрофизических установок института — тераваттные генераторы ГИТ-12, ГИТ-4, МИГ, электронный ускоритель СИНУС-7. Со второй половины 1990-х ведется разработка индукционных генераторов нового поколения — LTD-генераторов, рассматриваемых как перспективная основа для строительства импульсных радиографических установок и сверхмощных генераторов для инерциального термоядерного синтеза на основе Z-пинча.

Институт своими разработками участвует в реализации проекта лазерного термоядерного синтеза LMJ (Франция). Пионерские достижения в исследованиях вещества в условиях высокой плотности вложенной энергии связаны с именем лауреата Ленинской премии и Государственной премии СССР проф. А. В. Лучинского. Сегодня эти работы ведутся под руководством Н. А. Ратахина. В экспериментах по электродинамическому сжатию вещества на генераторах ГИТ-12 и МИГ получены 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 плазменных лайнеров реализована эффективная генерация сверхмощных импульсов мягкого и жесткого рентгеновского излучений.

В период с 1977 г. под руководством С. Д. Коровина сложилась научная школа по релятивистской сильноточной электронике (с 2006 г. руководитель отдела лауреат Государственной премии РФ доктор физ.-мат. наук В. В. Ростов). На основе сильноточных ускорителей семейства СИНУС создан широкий спектр уникальных импульсных СВЧ-генераторов с пиковой мощностью до нескольких гигаватт. Освоены все основные механизмы генерации и типы СВЧ-приборов. 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 по инициативе С. П. Бугаева и под руководством доктора физ.-мат. наук В. И. Кошелева были начаты исследования многоволновых черенковских СВЧ-генераторов. На электронном ускорителе ГАММА были получены импульсы излучения рекордных мультигигаваттных мощностей. С 1993 ведутся исследования по генерации мощных импульсов сверхширокополосного излучения.

Коллективу под руководством Г. А. Месяца еще в середине 1960-х годов удалось однозначно определить механизм электрического пробоя в вакууме. Явление взрывной эмиссии электронов было признано научным открытием (1976 г., № 176). 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 и в газовом импульсном разряде. Процессы вакуумного пробоя более четверти века изучаются под руководством Заслуженного деятеля науки, проф. Д. И. Проскуровского (с 2006 г. заведующий лабораторией кандидат физ.-мат. наук А. В. Батраков) На основе фундаментальных исследований разработаны уникальные источники широкоапертурных импульсных электронных пучков, нашедшие широкое применение в мире в технологиях модификации поверхности материалов, увеличения электрической прочности вакуумной изоляции. 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 (1989 г., № 363). Под руководством лауреата Государственной премии РФ проф. Ю. Д. Королева получены значительные результаты по изучению импульсных и стационарных разрядов в газах низкого давления, генерации импульсов жесткого ультрафиолетового излучения. Наиболее впечатляющие результаты дало применение объемных газовых разрядов в мощной лазерной технике, бурное развитие которой происходило в 1960—70-х. Под руководством Г. А. Месяца и проф. Ю. И. Бычкова были созданы лазеры на углекислом газе с рекордной энергией импульса до 5 кДж, лазеры с накачкой электронным пучком с энергией до 2 кДж, серия электроразрядных эксимерных лазеров. Под руководством доктора физ.-мат. наук В. Ф. Лосева ведется разработка импульсно-периодических эксимерных лазеров для применения в индустрии наноматериалов, микроэлектронике, биологии и медицине.

В 1990 под руководством доктора физ.-мат. наук В. Ф. Тарасенко началась разработка эксиламп — нового класса источников узкополосного ультрафиолетового излучения, нашедших широкое применение в микроэлектронике, фотохимии, аналитической химии, с перспективами использования в нефтегазовой промышленности, фитобиологии, технологиях фотосинтеза, лечении кожных заболеваний. В ряду новых крупных проектов российской физико-технической науки с участием ИСЭ — создание эксимерных фемтосекундных лазерных систем петаваттной мощности, которое осуществляется в сотрудничестве с Физическим институтом им. П. Н. Лебедева РАН (г. Москва). У истоков научного направления плазменной эмиссионной электроники стоял проф. Ю. Е. Крейндель, его преемником стал Заслуженный деятель науки, доктор физ.-мат. наук, проф. П. М. Щанин.

В настоящее время под руководством доктора техн. наук Н. Н. Коваля ведутся исследования по поиску новых форм разрядов низкого давления, генерации плазмы в больших объемах, разрабатываются новые плазменные источники заряженных частиц. Изучается воздействие плазмы и концентрированных потоков электронов на поверхность материалов с целью улучшения их физико-химических и эксплуатационных свойств. Значительные перспективы промышленного внедрения имеет разработанный в институте метод азотирования деталей в плазме дугового разряда, технологии обработки материалов микросекундными сильноточными электронными пучками.

Под руководством доктора техн. наук Е. М. Окса изучаются процессы в катодной обл. вакуумного дугового разряда, процессы генерации многозарядных ионов, разряды с полым катодом. Создаются эффективные источники электронных, ионных пучков и генераторы плазмы, параметры которых определяют современный мировой уровень развития ионно-плазменной техники. Основы направления прикладной сильноточной электроники, заложенные ее основателем С. П. Бугаевым — физические исследования процессов ионно-плазменного поверхностного осаждения пленок различных веществ, создание технологических комплексов для нанесения тонкопленочных покрытий с заданными функциональными свойствами на подложки большой площади (в том числе теплосберегающих покрытий на архитектурные стекла, полимерную пленку). В настоящее время эти исследования ведутся под руководством кандидата физ.-мат. наук Н. С. Сочугова.

В 1980 году для поддержки экспериментальных работ в ИСЭ была создана лаборатория теоретической физики, которую традиционно возглавляют профессора ТГУ (первый заведующий — В. Г. Багров, с 1999 г. — А. В. Козырев). Сотрудниками лаборатории получены многие основополагающие результаты в области физики сильноточных пучков заряженных частиц, электродинамики и физики плазмы. В настоящее время основным поставщиком физиков-исследователей для ИСЭ является ТГУ, инженерных кадров — ТПУ, ТУСУР. В институте работают кафедры физики плазмы ТГУ (с 1985) и сильноточной электроники ТПУ (с 2004), очная аспирантура по 8 специальностям, два диссертационных совета: по вакуумной, плазменной и физической электронике и по электрофизике.

Работающие в ИСЭ научные школы акад. Г. А. Месяца по сильноточной электронике, академика Б. М. Ковальчука по импульсной энергетике, академика С. Д. Коровина по сильноточной микроволновой электронике, академика С. П. Бугаева по плазменной электронике получили широкое международное признание. Начиная с 1990-х институт успешно действует на международном рынке наукоемкой продукции, активно сотрудничает с крупнейшими научно-исследовательскими центрами мира. В 2000 и 2006 гг. в Томске на базе ИСЭ проведены 1-й и 2-й Международные конгрессы по радиационной физике, сильноточной электронике и модификации материалов пучками частиц и потоками плазмы.

Работы сотрудников ИСЭ удостоены Государственных премий СССР и РФ (1978, 1981, 1984, 1988, 1998, 2003), премий Совета министров СССР и Правительства РФ (1988, 1990, 2002), премий Ленинского комсомола (1968, 1980, 1987), Демидовской премии (2007) и международных премий Э. Маркса (1997), П. Чаттертона (2000, 2002), У. Дайка (2008). Научный руководитель института академик Г. А. Месяц удостоен международной премии «Глобальная энергия» (2003). Из числа работавших в институте действительными членами АН СССР и РАН стали Г. А. Месяц, Б. М. Ковальчук, С. Д. Бугаев, С. Д. Коровин; членами-корреспондентами РАН — В. Г. Шпак, Ю. А. Котов, М. И. Яландин, Н. А. Ратахин. Значительный вклад в развитие сильноточной электроники внесли Г. П. Баженов, Р. Б. Бакшт, С. Я. Беломытцев, С. И. Белюк, В. А. Визирь, Н. В. Гаврилов, Л. Г. Глазов, Ф. Я. Загулов, А. М. Искольдский, А. А. Ким, А. И. Климов, И. Н. Коновалов, В. В. Кремнев, Е. А. Литвинов, Ю. Н. Новоселов, В. В. Осипов, В. М. Орловский, С. Д. Полевин, С. А. Попов, В. В. Рыжов, Э. А. Соснин, А. И. Федосов, А. П. Хузеев, Г. Ю. Юшков.