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.

На основі розробленого комплекту конструкторської документації, вперше в Україні, створено стенд магнетронної розпилювальної системи імпульсами високої потужності (HiPIMS – High-power impulse magnetron sputtering) та відпрацьовано технологічний процес напилення двошарових покриттів з Nb і Та на внутрішній поверхні повномірних стволів калібру 30 мм для підвищення їх ресурсу живучості.

(В.М. Коломієць, О.І. Шкурат, С.М. Кравченко, І.М. Кононенко, В.І. Возний)

Розроблено надійний та універсальний інжектор іонів берилію на основі розпилювального пеннінгівского джерела металевих іонів. Для ефективної роботи створеного джерела в його емісійній камері формується область термалізованої концентрації атомів металу, а вздовж осі цієї області здійснюється осциляція швидких іонізуючих електронів. Джерело має високу стабільність іонного струму з часом. Створений інжектор іонів берилію буде використаний при розробці технологічного циклу виготовлення приймачів інфрачервоного випромінювання на основі антимоніду індію ІnSb, в спектральному діапазоні 3–5 мкм, для приладів нічного бачення та систем наведення ракет.

(В.А. Батурін, С.О. Пустовойтов, П.О. Литвинов, С.О. Єрьомін)

Методами лінійної механіки руйнування досліджено тріщиностійкість матеріалів з тонкими покриттями. Вивчено напружено-деформований стан кусково-однорідної смуги з тріщиною на межі поділу матеріалів. Враховано сили тертя, які виникають при контакті берегів тріщини. Показано, що залежно від відношення стискального (розтягувального) та зсувного навантажень тріщина може бути частково розкритою, або її береги можуть контактувати по всій її довжині чи в зоні прилеглій до її вершини. Обчислено значення коефіцієнта інтенсивності напружень для різних матеріалів, навантажень та коефіцієнтів тертя. Проведені дослідження важливі для розрахунку міцності реакторних матеріалів.

(В.І. Острик)