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.

Найважливіше досягнення 2017

У розділ "Ядерна фізика, фізика високих енергій і фізика плазми"

(А.Г. Пономарьов, В.А. Ребров, С.В. Колінько)

(О.А. Лебедь., О.О. Левицька)

У розділ "Радіаційне матеріалознавство, фізика конденсованого стану"

(Д.О. Харченко, В.О. Харченко, Ю.М. Овчаренко, О.М. Щокотова, О.О. Лисенко)

В ІПФ НАН України для підвищення стійкості до високовольтних пробоїв конструкційних матеріалів прискорюючих структур, що використовуються в електрон-позитронному колайдері CLIC який проектується в CERN, проведено плазмову та іонно-променеву модифікацію поверхневих шарів цих матеріалів, та досліджено вплив такої модифікації на струм польової емісії та вірогідність високовольтних високовакуумних  пробоїв.

Показано, що плазмова та іонно-променева модифікація поверхні міді, що використовується в прискорюючих структурах, призводить до зростання напруги пробою від 5 до 35 %, в залежності від способу модифікації та зменшення передпробійного струму анод - катод. Перспективною технологією є плазмове покриття поверхні нітридом титану та додаткове опромінення поверхні пучком прискорених іонів аргону. Така модифікація поверхні дозволяє підвищити напругу високовольтного пробою до 35 відсотків в порівнянні з не модифікованою.

(В.А. Батурін, О.Ю. Карпенко, С.О. Пустовойтов)

У розділ “Радіохімія, рудоутворення та мінералогія”

(А.А. Вальтер, А.І. Писанський)