Charged particle beams

Возвращаемся с летнего отдыха – и снова на конференцию.
В Рязани начала работу XXVII Международная конференция « http://isi2025.yarsu.ru/».

В Томском политехническом университете действует лаборатория Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий, возглавляемая профессором Г.Е. Ремневым. В частности, они создают импульсные генераторы мощных ионных пучков, действующие на принципе коллективного ускорения и позволяющие получить энергии ионов до МэВ.

Ток в таком ускорителе достигает 10000 А на квадратный сантиметр. Для сравнения, через медный провод такого сечения может течь ток до 250 А – при большем токе провод просто расплавится. Мощность, которую ионный пучок приносит на поверхность мишени за один импульс длительностью порядка 0,1 мс, составляет до 10 ГВт/см2 ! В результате может происходить сверхбыстрое плавление и рекристаллизация слоя мишени толщиной около 1 мкм с последующими структурно-фазовыми превращениями – например, поверхность может стать существенно прочнее.

А на фото – ускоритель, разработанный для Университета Назарбаева (Астана) Томским Политехом совместно с лабораторией Lawrence Berkeley National Laboratory (США).

В 1973 году Andersen и Bay опубликовали статью Nonlinear effects in heavy-ion sputtering, в которой сравнили коэффициенты распыления ионами, состоящими из одного или двух атомов теллура. Оказалось, что каждый атомарный ион выбивает из мишени около 50 атомов. А вот двухатомный ион выбивал не 100 атомов, как можно предположить, а целых 167! То есть атомы, падающие на поверхность вместе, усиливали действие друг друга. С тех пор в этом направлении было проведено много экспериментов и предложено несколько теорий.

Недавно вышла наша статья вместе с коллегами из Германии и Китая, в которой различные полупроводниковые мишени (AsGa, InP и другие) распылялись на ионном литографе, разработанном компанией Raith. Он способен создавать потоки ионов, содержащих различное количество атомов висмута. В частности, показано, что каждый атом четырехатомного иона выбивает аж в 7 раз больше атомов, чем одноатомный ион.

Статья опубликована в журнале Results in Surfaces and Interfaces.
https://doi.org/10.1016/j.rsurfi.2025.100491

Считается,что явление эмиссии вторичных ионов при ионной бомбардировке поверхности впервые наблюдал сэр Джозеф Томсон, лауреат Нобелевской премии (1906 г.) Статья в журнале "The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science",
в которой обсуждается это явление, начинается очень необычно с точки зрения современного стиля научных публикаций:
"Я обнаружил, что исследование Положительных лучей, или Каналовых лучей,становится гораздо проще при использовании очень больших сосудов для разрядных трубок, в которых создаются эти лучи".

Эту статью, а также другие выпуски журнала начиная с 1798 года, можно прочитать на сайте журнала: https://www.tandfonline.com/journals/tphm19

В мае вышли сразу два обзора, освещающих современные возможности применения газовых кластерных ионов в физике и технологии. Один из них, https://doi.org/10.1140/epjd/s10053-025-01002-0, подготовили коллеги из Шанхая. Второй, https://doi.org/10.1007/s41871-025-00256-x, написан в Шеньчжене. Кстати, Шэньчжэнь является одним из наиболее динамично развивающихся городов Китая и входит в первую пятёрку городов мира по темпам прироста населения. Его население по переписи 2000 года составляло 7 008 831 человек, а согласно переписи 2010 года уже — 10 357 938 человек.

Счастливый победитель конкурса лучших докладов молодых ученых 54-й Международной Тулиновской конференция по физике взаимодействия заряженных
частиц с кристаллами, Бессмертный Данила Романович.

15 февраля заканчивается регистрация на XXVII Международную конференцию http://isi2025.yarsu.ru/ (25-29 августа). В этом году конференция пройдёт в Рязани. Срок предоставления тезисов - до 15 марта.

23 февраля заканчивается срок подачи тезисов на 54-ю Международную http://tulinov.sinp.msu.ru/ (27-29 мая, Москва).

В конце прошлого года был представлен эскизный проект токамака с реакторными технологиями (ТРТ). Сооружение ТРТ - важный этап на пути освоения управляемого термоядерного синтеза и создания в России экологически чистого источника энергии с практически неисчерпаемыми топливными ресурсами.

Разработки необходимых для ТРТ технологий ведутся по многим направлениям. Так, один из ключевых компонентов реактора – дивертор, устройство, которое контактирует с плазмой и удаляет примеси с её периферии. В качестве материала для дивертора рассматривают вольфрам: он тугоплавкий, с высокой теплопроводностью и слабо разрушается при бомбардировке ионами плазмы. Однако вольфрам хрупок и плохо совместим с другими материалами из-за разницы коэффициентов теплового расширения. Для решения этой проблемы специалисты из МИСИС и НИИЭФА https://www.world-nuclear-news.org/articles/new-material-shows-promise-for-tokamak материал на основе матрицы из пористого вольфрама и меди. Материал изготавливается послойно, с помощью аддитивных технологий, то есть его свойства могут плавно изменяться от слоя к слою.

Указом Президента Российской Федерации от 24.01.2025 № 40 ЧЕРНЫШ Владимир Савельевич, заведующий кафедрой физической электроники физического факультета, награжден медалью ордена «За заслуги перед Отечеством» II степени. Ура!