Научные направления и достижения

Фундаментальные (экспериментальные и теоретические) исследования диссипации энергии корпускулярного и электромагнитного излучения, эволюции электронных возбуждений и дефектообразования в широ­ко­зонных диэлектрических материалах,  изучение физических основ радиационной устойчивости и радиационной модификации материалов.

Руководители направления: А.В.Кружалов, д.ф.-м.н., проф., зав.каф., Шульгин Б.В., д.ф.-м.н., проф.

Состав: 5 профессоров, 8 доцентов, 4 научных сотрудника, 6 инженеров, 7 аспирантов.

Основные достижения:

1. осуществлен цикл фундаментальных исследований взаимодействия импуль­сного электромагнитного и корпускулярного излучения с люминесцирующими диэлектрическими и полупроводниковыми матери­алами. Установлена природа, локальная симметрия и электронная структура центров свечения. Установлена природа электронных возбуждений: создание, миграция и распад экси­тонов, их роль в переносе возбуждения и формировании люминесцентного (сцинтил­ляционного) импульса и в светозапасании;

2. приоритетные результаты фундаментальных исследований внедрены в производство (создание стандартных образцов) и защищены патентами (более 160);

3. созданы уникальные автоматизированные установки на циклотрона Р7-М для люминесцентной спектроскопии: АСНИ РОСТТ, оптический канал для иссле­дования радиационно-оптических свойств твердых тел, установка термостиму­лированной люминесценции, станции на накопителях ВЭПП – 2М и ВЭПП-3 в ИЯФ им.Будкера (Новосибирск), доступ к техническим ресурсам накопителя DORIS (Гамбург) – станции SUPERLUMI и BW3.

Уникальное оборудование: спектрофотометр a-VISIBLE (фирма INTERTECH, Англия), полихроматор с ПЗС-регистрацией фирмы ORIEL(США), осциллограф Tektronics.

 

Развитие радиационных технологий обработки и анализа материалов и компонентов микроэлектроники пучками заряженных частиц.

Руководители направления: А.В.Кружалов, д.ф.-м.н., проф., зав.каф., Нешов Ф.Г., к.ф.-м.н., зав.лаб.

Состав: 3 профессора, 4 доцента, три научных сотрудника, 6 инженеров, 2 аспиранта.

Основные результаты:

1. цикл работ с использованием методов резерфордовского обратного рассеяния (определение стехиометрического состава мишеней, анализ состояния границ тонкопленочных гетерогенных структур), метода регистрации ядер отдачи (определение содержания водорода и его изотопов в приповерхностных слоях мишеней);

2. цикл работ по улучшению трибологических характеристик металлов и сплавов, создание заглубленных гетерогенных структур (изолирующие и гетерирующие слои в полупроводниках, слоев наноразмерных включений в диэлектриках как элементов нано- и оптоэлектроники, диффузионных барьеров, замедляющих гетерохимические процессы в конструкционных материалах, в частности, в циркониевых сплавах).

Уникальное оборудование: циклотрон Р-7М (модернизирован в 1987 г. и включен в состав уникальных научных установок РФ, рег.ном. 06-02.), микротрон М-20.

 

Разработка детектирующих комплексов для обнаружения

делящихся и радиоактивных материалов. 

Руководители направления: Б.В.Шульгин, д.ф.-м.н., проф., В.Л.Петров, к.х.н., доц.

Состав: 3 профессора, 4 доцента, 1 ассистент, 3 научных сотрудника, 2 инженера и 2 аспиранта.

Основные достижения:

1. разработаны и совершенствуются эффективные радиационные детекторы и детек­тиру­ющие комплексы комбинированного типа для специального (радиационного) технического контроля;

2. приняты на снабжение Минобороны РФ комплексы специального технического контроля над делящимися материалами «Советник-СК-АМ» и «Советник-СК-М1» автомобильного и корабельного базирования, закончены государственные испытания комплекса вертолетного базирования.

Уникальное оборудование: метро­логи­ческий стенд для поверки детекторов на основе сцинтил­лирующих кристаллов собственной разработки, гамма-спектрометр «Пегас».

 

Разработка новых классов спектрометрической аппаратуры для экспресс-анализа состава и состояния вещества.

Руководитель направления: Игнатьев О.В. вед.н.с., к.ф.-м.н.

Состав: 4 научных сотрудника, 5 инженеров.

Основные достижения:

1. разработка и выпуск по заказу ГТК РФ партии (более 30-ти экземпляров) портативных спектрометров Sp-LPT-002 на базе высокоразрешающих Пельтье-охлаждаемых Si-PIN – детекторов (h5,9keV = 220 ¸250 eV) для анализаторов элементного состава ПРИМ-1РМ с портативным рентгеновским излучателем;

2. разработка собственного программно- методического обеспечения для количественного анализа циркониевых сплавов и сталей с помощью портативного РФА "МАРФ-002/a" собственной разработки и внедрение прибора и методик в ОАО «Чепецкий механический завод» (г.Глазов);

3. освоение в производстве прецизионного блока детектирования х-излучения (энергетическое разрешение лучше 135 eV по линии Ex = 5,9 keV) с охлаждаемыми жидким азотом Si(Li)- детектором и новым головным модулем зарядочувствительного предусилителя с импульсным восстановлением "интегрального" типа;

4. разработка, метрологическая аттестация и внедрение в Навоийском горно-металлургическом комбинате (Узбекистан, пос.Заравшан) IBM-встроенных двухканальных сцинтилляционных g-спектрометров;

5. разработка и внедрение сверхбыстродействующего спектрометрического усилителя второго поколения SA-002-NIM (SA-002-CA) для работы с алмазным детектором и приложений в установках диагностики высокотемпературной плазмы (nin ³ 2,5 ´ 106 1/S, nout ³ 0,6 ´ 106 1/S);

6. разработка и внедрение быстродействующего аналого-цифрового преобразователя в стандарте КАМАК для спектрометра с алмазным детектором и усилителем SA-002-CA (число уровней квантования 4080, время преобразования Tconv £ 1,3 mS, минимальное «пиковое» время входных спектрометрических импульсов Tpeak 150 nS);

7. разработка и экспериментальная проверка идеи создания универсального сцинтилляционного «g-спектрометра – n0– радиометра» на базе NaJ- сцинтиллятора с конвертором из природного бора.

Уникальное оборудование: стенды разработчика электронной аппаратуры (осциллографы Tektronics, генераторы импульсов собственной разработки и изготовления), экземпляры изготавливаемой техники.

 

Развитие методов многомерной мессбауэровской спектрометрии для изучения сверхтонких параметров и взаимодействий в геологических,  космических, технологических, археологических и биологических объектах.

Руководитель направления: В.А.Семенкин, вед.н.с., к.ф.-м.н.

Состав: 2 доцента, 1 ст. преподаватель, 1 научный сотрудник. 

Основные достижения:

1. развит метод доплеровской модуляции для повышения разрешающей способности мессбауэровской спектрометрии в исследованиях конденсированного состояния вещества, создан и продолжает совершенствоваться на структурном и схемотехническом уровне новый многомерный мессбауэровский спектрометр;

2. методом эффекта Мессбауэра исследовано влияние электронных воздействий на сверхтонкие взаимодействия в метастабильном инваре сплава Fe-30%Ni. Обнаружена аномальная нелинейная зависимость изомерного сдвига всех трех компонент от плотности тока и электрического напряжения, свидетельствующая о соответствующем перераспределении 3d-4s электронной плотности в зависимости от внешних условий. Зарегистрировано расщепление на сателлиты каждой линии мессбауэровского спектра с магнитной дипольной сверхтонкой структурой для металлического железа при воздействии слабого электрического поля, что может быть экспериментальным свидетельством интерференции ядерных состояний или квантовых биений сверхтонких переходов;

3. проведено исследование электронной структуры Fe(II) гемоглобина, модифицированного пиридоксальфосфатом и глутаровым альдегидом (искусственный переносчик кислорода) методом мессбауэровской спектроскопии. Обнаружено отличие сверхтонких параметров мессбауэровских спектров модифицированного и немодифицированного гемоглобина;

4. проведено сравнительное мессбауэровское исследование сверхтонких взаимодействий в фармацевтически важных моделях белка ферритина – железо-декстрановых комплексах. Обнаружены отличия в параметрах сверхтонких взаимодействий у различных препаратов, связываемые с микроструктурными отличиями «железных» ядер в комплексах;

5. с использованием разработанных методик многомерных схем Мессбауэровской спектроскопии продолжены исследования природных арсенопиритов с микроскопическим содержанием золота, археологической керамики, метеоритов и продуктов их коррозии в различных температурных диапазонах;

6. определен возраст и фазовый состав железного метеорита Чинге.

Уникальное оборудование: многоканальный мессбауэровский спектрометр.

 

Радиационная безопасность человека и окружающей среды.

Руководители направления: Кружалов А.В., зав. каф., проф., д.ф.-м.н.,  Жуковский М.В., проф., д.ф.-м.н.

Состав: 2 профессора, 2 доцента, 2 научных сотрудника и 2 аспиранта.

Основные достижения:

1. цикл работ по оценке доз облучения населения Уральского региона от радона, торона и их дочерних продуктов распада;

2. разработка оригинальной модели, описывающая процессы поступления радона в здания и его перераспределения между подвальными и жилыми помещениями;

3. сопоставительный анализ рисков радиационного и нерадиационного происхождения для населения Свердловской области;

4. цикл работ по комплексной оценке облучения населения Свердловской области от диагностических медицинских процедур;

5. пилотное исследование дозовых нагрузок от природных источников излучения в Иссык-Кульской области Киргизии совместно с ИПЭ УрО РАН;

6. получены корреляционные зависимости связи ОА радона в помещениях с географическими особенностями территорий, конструкций зданий, сезоном измерения, этажностью и т.д.для жилых помещений Уральского региона, Иссык-Кульской области Киргизии, региона Горня Штубла (Югославия).

Уникальное оборудование: поверочный стенд для приборов измерителей радона, образцовый прибор a-GUARD.

 

Исследование физических основ и развитие методов ядерной, радиационной и лазерной медицины.

Руководители направления: Кружалов А.В., д.ф.-м.н., проф., зав.каф.

Состав: 1 профессор, 1 научный сотрудник, 3 доцента, два аспиранта.

Основные достижения:

1. разработан проект создания центра ПЭТ-томографии и нейтронной терапии на базе циклотрона Р7-М УГТУ-УПИ;

2. развит метод радиационной стерилизации медицинского инструментария на базе ускорителя электронов – микротрона;

3. разработана методика выделения позитронного радионуклида фтор-18 из обычной воды;

4. получены положительные результаты по иннактивации продуктов питания для долговременного хранения.