Научно-образовательный центр по фундаментальным проблемам применений физики низкотемпературной плазмы (НОЦ «Плазма»)
(отчет о работе за 2002 г.)
Научный руководитель
д-р физ.-мат.наук, проф. _____________А.Д.Хахаев
Петрозаводск 2002
В 2002 году был образован и начал функционировать научно-образовательный центр по фундаментальным проблемам приложений физики низкотемпературной плазмы. В соответствие с заявленным спектром работ были выделены три основные направления в развитии НОЦ: научное, образовательное и направление развития внешних связей. Были сформированы рабочие коллективы и творческие группы по следующим научным направлениям:
- физика низкотемпературной плазмы, в том числе физика плазменно-пылевых структур;
- углеродсодержащие нано- (фуллерены, нанотрубки) и макрообъекты (фуллерит) и их получение в плазме;
- методы исследования и диагностики плазмы и нанобъектов;
- модификация веществ в плазме;
- автоматизация физических исследований.
В ходе выполнения работ были достигнуты следующие результаты.
-
Проведены исследования по диагностике плазмы, создан проект скоростного измерителя параметров плазмы с применением двухзондового метода.
По вольт-амперной характеристике (см. рисунок ниже) могут быть измерены или рассчитаны локальная концентрация электронов, их температура, распределение по энергиям, потенциал плазмы.
- Проведены исследования плазмохимической переработки органических материалов (отходы, полимеры, древесина) в плазме, исследованы возможности применения плазмохимических методов для решения проблем горно-металлургической отрасли (в том числе в Карелии).
-
Выявлены проблемы и перспективы исследования упорядоченных структур в плазме, предложены рациональные алгоритмы сбора и обработки данных для определения параметров плазмы, в том числе неоднородной. В таблице приведены различные методы определения параметров вброшенных или образовавшихся в плазме частиц и состояние разработки этих методов.
Параметры Методы Состояние разработки, условия применения Характер структуры Видеосъемка в "ноже" Применяется Видеосъемка с разных ракурсов, томография Разрабатывается Размер частиц Рассеяние: апертурная прозрачность Применяется, но дает интегральные характеристики Рассеяние: эллипсометрия Применяется, но дает интегральные характеристики. Возможна доработка Корреляционная спектроскопия Требуется доработка и знание температуры, проблематично при малой плотности частиц Непосредственное наблюдение Требуется разработка Заряд частиц Наблюдение движения частиц, выбитых лазерным давлением Требуется знание окружающих макро и микро полей Штарковское уширение водородных линий Планируется оценка применимости Вынужденные или свободные колебания, пыле-акустические волны Требуется знание параметров плазмы - Получены новые данные о параметрах элементарных процессов взаимодействия элементов плазмообразующей среды.
-
Разработаны генераторы низкотемпературной плазмы для экологических и биомедицинских применений, исследованы параметры разряда в микроплазмотроне. На рисунках представлены схема, макет микроплазмотронной установки и увеличенная фотография плазменной струи.
- Разработан плазменный метод получения и модификации пленок оксидов переходных металлов.
- Получены новые данные по сечениям возбуждений при взаимодействии корпускулярных потоков с веществом.
-
Сделан обзор по эмиссионным свойствам углеродных нанотрубок, рассмотрены условия их синтеза. На левом рисунке приведены виды нанотрубок с различной хиральностью.
- Подготовлены материалы и проведены рентгенографические исследования углеродсодержащих объектов. На рисунке, расположенном выше справа, представлена рентгенограмма шунгита до распыления (1), углеродсодержащая составляющая шунгита (2) и штрихдиаграмма кварца (3).
- Разработан проект установки по плазменному получению фуллеренов.
- Выполнены работы по автоматизации нескольких физических экспериментов.
- Проведены школа-семинар для молодых ученых, 6 научных семинаров в рамках тематики НОЦ, организовано несколько новых курсов для студентов 3-6 курсов по тематике плазмы, организована работа с учителями школ, включая повышение их квалификации в физике плазмы, проведена и продолжается совместная деятельность между преподавателями ВУЗа и школьниками.
- Существенно расширены внешние связи центра. Установлены контакты со многими научными центрами, функционирующими в рамках программы "Фундаментальные исследования и высшее образование", поддерживаемой совместно Министерством образования РФ, Американским фондом гражданских исследований и развития (АФГИР) и местными властями регионов.
-
Создан сайт научно-образовательного центра (http://plasma.karelia.ru/), проводится его постоянное пополнение материалами.
Дизайн сайта был выполнен с использованием современных технологий CSS (Cascading Style Sheets), SSI (Server-Side Includes) и PHP (Personal Homepage Processor) под управлением Web-сервера Apache. Использование серверных механизмов PHP и SSI позволяет легко и гибко модифицировать как внешний вид сайта, так и его внутреннюю структуру, улучшает масштабируемость, упрощает обновление ресурса, а также снижает требования к программному обеспечению клиента.
В 2003 году запланирована дальнейшая работа по всем направлениям развития НОЦ «Плазма».
