№11 - лабораторія прискорювачів прямої дії та іонної імплантації і модифікації реакторних матеріалів
Завідувач лабораторії: к.ф.-м.н., с.н.с. Батурін В.А.
Співробітники лабораторії: с.н.с. Дуванов С.М., м.н.с. Пустовойтов С.О., с.н.с. Нагорний А.Г., м.н.с. Карпенко А.Ю, с.н.с. Луніка М.М., зав. лаб. Батурін В.А.,пров. інж. Шумило В.П., н.с. Ерьомін С.О., с.н.с. Литвинов П.О.,м.н.с. Нагорний В.А.,гол. інж. Голубовський Б.Г., с.н.с. Шимко А.І.
Напрямки досліджень
- Дослідження процесів генерації, формування та транспортування потужних пучків позитивних та негативних іонів.
- Розробка потужних джерел газових і металевих іонів для застосування у високоенергетичних, медичних та технологічних іонних прискорювачах, а також в радіаційних технологіях.
- Проведення імітаційних експериментів на пучках іонів металів та газів в енергетичному діапазоні 20 ÷ 500 кеВ.
- Дослідження взаємодії потужних пучків іонів і електронів з речовиною з ціллю модифікації приповерхневих шарів шляхом створення захисних та зміцнюючих покриттів в конструкційних матеріалах.
- Синтез тонких плівок та покриттів з використанням пучково-плазмових технологій.
Основні досягнення
2014
В рамках співробітництва між ІПФ НАН України та Європейським центром ядерних досліджень (CERN) створена зверх високо-вакуумна установка (Р ~ 5·10-8 Pa) по визначенню фізичних факторів що впливають на вірогідність виникнення та розвиток високовольтних пробоїв в матеріалах що використовуються в прискорюючи структурах компактного електрон-позитронного коллайдеру CLIC (Compact Linear Collaider). Перші експерименти показали, що іонно-променева та плазмова обробка поверхні мідних зразків зменшує вірогідність виникнення високовольтних пробоїв та підвищує величину пробивної напруги на 20 % .
В.І. Мирошніченко, В.А. Батурін, О.Ю Карпенко, О.С. Пустовойтов.
2013
На базі створеного в ІПФ НАН України іонного плазмового джерела розпорошувального типу, розроблено інжектор одно та двозарядних іонів металів (Fe, Cr, Ni,Zr, Mo та інші), який дозволяє генерувати і формувати пучки іонів в стаціонарному режимі з струмом десятки ─ сотні мікроампер (загальний струм пучка 1 ÷ 2 мА). Інжектор металічних іонів впроваджено в установку "Високодозний іонний імплантер" Інституту прикладної фізики НАН України, та проведено модернізацію установки.
Проведено удосконалення основних систем високодозного імплантера: формування, фокусування та прискорення пучків важких іонів (металічних та газових); вимірювання дози опромінення; приймальної камери (з можливістю нагрівання мішені що опромінюється в температурному діапазоні 50 ÷ 600° С).
Модернізована установка дозволяє проводити експерименти по високодозній імплантації іонами металів, імітаційним дослідженням впливу опромінення на конструкційні матеріали ядерної техніки в широкому спектрі мас з енергією в діапазоні 20 ÷ 500 кеВ та іонним струмом густиною десятки ÷ сотні мкА/см2.
Можливість використання отриманих результатів та їх впровадження: Результати експериментів дозволять прогнозувати поведінку та ресурс нових матеріалів , які пропонуються для використання в конструкціях ядерної техніки, та дозволить суттєво скоротити терміни тестування цих матеріалів, порівняно з тими, які були б необхідні в умовах їх звичайної експлуатації.
Батурін Володимир Андрійович, Литвинов Петро Олексійович, Пустовойтов Сергій Олександрович, Карпенко Олександр Юрійович, Ерьомін Сергій Олександрович.
2012
Розроблено конструкцію нового типу джерела одно та двох зарядних іонів металів на основі іонно-плазмового розпорошення. Фізичною основою принципу дії джерела являються два послідовних розряди – обернений магнетронний та класичний Пеннінгівський, які ділять газорозрядну камеру джерела на послідовні функціональні зони.
Проведено серію експериментів по дослідженню генерації іонів заліза – Fe+, Fe++ та цирконію - Zr+, Zr++ в імпульсному та стаціонарному режимах роботи іонного джерела. Показано, що доля однозарядних іонів металів досягає 21 %, а доля двохзарядних іонів – 23 % від загального струму іонів. Загальний струм іонів досягає 1 ÷ 1,5 mA.
На основі створеного в ІПФ НАН України іонного джерела металів розроблено та виготовлено інжектор металічних іонів для установки "Високодозний іонний імплантер" Інституту прикладної фізики НАН України.
Впровадження розробленого джерела металічних іонів в установку "Високодозний іонний імплантер" дозволяє проводити опромінення зразків в приймальній камері іонами металів з енергією від 20 до 500 keV.
Можливість використання отриманих результатів та їх впровадження:
Дослідження фізичних процесів генерації в плазмових джерелах однозарядних та багатозарядних іонів металів , отримання пучків прискорених металічних іонів забезпечить проведення спільно з ІФТТМТ ННЦ ХФТІ імітаційних експериментів для дослідження впливу опромінення на конструкційні матеріали ядерної техніки, імплантацію іонами металів, створення та впровадження радіаційних технологій в матеріалознавстві ядерної енергетики. Результати експериментів дозволять прогнозувати поведінку та ресурс нових матеріалів , які пропонуються для використання в конструкціях ядерної техніки, та дозволить суттєво скоротити терміни тестування цих матеріалів, порівняно з тими, які були б необхідні в умовах їх звичайної експлуатації.
В подальшому буде модернізовано іонний тракт установки "Високодозний іонний імплантер", що дасть можливість проводити імплантацію та опромінення мішеней ізотопами іонів металів (наприклад 54Fe або 56Fe).
Батурін Володимир Андрійович,
Литвинов Петро Олексійович,
Пустовойтов Сергій Олександрович.
