История науки на факультете

 

История науки на факультете

Тематика первых научных исследований на факультете определилась научными интересами декана Терещенко А.И. — ученика академика Слуцкого А.А. Он изучал взаимодействие электронов с полями СВЧ в разрезном магнетроне. Увеличить выходную мощность генератора удалось путем введения сеток в пространство катод — анод. Затем был исследован многокамерный магнетрон с целью нахождения способов электронного управления частотой генерации. В одном из вариантов магнетрона управление частотой генерации осуществлялось за счет введения электронного пучка в область между связками.

sciencehist1

На кафедре вакуумной электроники под руководством Зинченко Н.С. совместно с УФТИ была разработана трехэлектродная электронная пушка, в которой использовалась продольная компрессия пучка. Под руководством Шестопалова В.П. начались исследования замедляющих систем, позволивших увеличить сопротивление связи (Булгаков Б.М., Слюсарский В.А.). К этому же времени относятся и результаты по исследованию волноводов сложной формы поперечного сечения, обеспечивающих широкую полосу рабочих частот (Седых В.М.), и разработка метода измерения диэлектрических проницаемостей вещества при помощи поверхностных волн, позволившего проводить исследования электрофизических свойств диэлектриков в широкой полосе частот (Яцук К.П.). Следующим шагом научных исследований на факультете явилось начало освоения области миллиметровых и субмиллиметровых волн. sciencehist2 Под руководством проф. Валитова Р.А. началась разработка измерительной аппаратуры в этом диапазоне частот. Впервые в СССР был сконструирован измерительный комплекс, включающий волномеры, измерители мощности, гетеродинные частотомеры и др. С другой стороны, на переведенной с физического факультета кафедре технической физики (заведующий кафедрой доц. Ткач В.К.) начались исследования строения и физических свойств сложных диэлектриков при помощи разрабатываемых методов резонансной радиоспектроскопии и релаксационных методов. Объединение физики и техники дало прекрасный результат и позволило перейти к развитию области квантовой электроники на сформированной кафедре квантовой радиофизики. Впоследствии из нее выделилась в самостоятельную кафедра биофизики. .

sciencehist3

За весь период развития факультета следует выделить несколько групп, объединенных близкими научными интересами. Это группы, занимающиеся: 1) вопросами электродинамики — дифракцией, рассеянием, распространением и излучением радиоволн; 2) вопросами, связанными с изучением строения вещества и взаимодействия его с электромагнитным полем; 3) распространением волн в космосе, включая радиоастрономию.

sciencehist4

Широкую известность в СССР и за рубежом получили работы профессора Шестопалова В.П. по исследованию излучения и дифракции электромагнитных волн с помощью метода Римана-Гильберта решения краевых задач электродинамики. В результате анализа рассеяния полей электронных пучков периодическими неоднородностями был предложен и создан новый генератор дифракционного излучения (ГДИ) с уникальными эксплуатационными характеристиками. Разработка методов полуобращения оператора уравнения Гельмгольца позволила проводить строгий расчет рассеяния полей в открытых и закрытых электродинамических системах сколь угодно сложной конфигурации. В настоящее время на кафедре теоретической радиофизики разрабатываются следующие тематики. Электродинамика периодических структур с резонансными дифракционными характеристиками (руководитель проф. Казанский В.Б.), фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования процессов усиления и генерации непрерывных и импульсных сигналов ММ и СММ диапазонов в резонансных электронных приборах и устройствах с длительным взаимодействием О-типа (руководитель проф. Третьяков О.А.); фундаментальные исследования дифракции и распространения волновых образований в неоднородных, анизотропных, случайных средах, в том числе в средах с включениями (руководитель проф. Третьяков О.А.); использование сверхширокополосных сигналов для создания новых измерительных технологий и устройств для контроля веществ (руководитель проф. Колчигин Н.Н.)

sciencehist5

На кафедре физики СВЧ проводятся следующие научные исследования. В первом из них разрабатывается элементная база приемо-передающих трактов на основе как объемных волноводных линий передач, так и новых — полосковых, щелевых, компланарных, отличающихся высокой технологичностью изготовления, малым весом и габаритами. Конструируется радиометр в миллиметровой области, проводятся исследования передающих линий при низких температурах, разрабатываются устройства для СВЧ сушки диэлектриков при высоких температурах (руководитель проф. Седых В.М.). Под руководством проф. Погарского С.А. разрабатываются эффективные методы расчета линий передач миллиметрового диапазона. Во втором — изучаются волноводные резонаторы с гиротропными включениями, исследуется физика резонансов в волноводных разветвлениях, большой вклад вносится в теорию волноводно-диэлектрических резонаторов, разрабатываются методы измерения параметров анизотропных диэлектриков на СВЧ (руководитель доц. Коробкин В.А.). В третьем — изучаются законы возбуждения, распространения и излучения радиальных волн в СВЧ диапазоне на основе электродинамических систем с анизотропными границами. Развитые методики анализа позволили проводить расчеты антенн с управлямой поляризацией, возбудителей кругополяризованных волн в волноводах, малогабаритных широкополосных пассивных устройств СВЧ (руководитель проф. Яцук К.П.). Новыми вопросами — исследованием лучевых методов, комплексных лучей и пучков в задачах распространения, дифракции и рассеяния волн, а также совершенствованием методов неразрушающего контроля при использовании автоматизированных средств измерения — занимается группа под руководством зав. кафедрой доц. Звягинцева А.А. Научной группой под руководством проф. Шматько А.А. разрабатывается теория нелинейных процессов взаимодействия электронных потоков с высокочастотными полями при генерации, усилении излучения волн в системах с протяженными замедляющими структурами — ЛБВ, ЛОВ, ГДИ в стационарном и нестационарном режимах для регулярных, шумовых и стохастических колебаний. sciencehist6 На кафедре прикладной электродинамики разрабатывается теория антенн СВЧ в широком их разнообразии, включая вибраторные, щелевые, рупорные, зеркальные и элементы волноводно-фидерного тракта. Начала исследований принадлежат доц. Шубарину Ю.В., который предложил методы анализа и пути построения апертурных и волноводно-щелевых антенн с управляемой поляризацией. Далее научные исследования на кафедре проходили по следующим направлениям. В одном их них изучались волноводные и зеркальные антенны круговой поляризации. С применением строгих методов анализа с помощью интегральных уравнений и метода Винера-Хопфа были получены новые результаты по исследованию ближних полей антенн и способам управления поляризацией излученных полей. Разработаны и внедрены многоэлементные и многоволновые системы с управляемой поляризацией, сконструирован ряд элементов волноводно-фидерных трактов (руководитель проф. Горобец Н.Н.). Вторым направлением явилось решение внутренних волноводно-щелевых задач с привлечением теории возбуждения волноводов, развитой Кисунько Г.В. и Фельдом Я.Н., а также аппарата тензорных функций Грина. Были получены результаты по возбуждению волноводов щелями с некоординатными границами и излучению антенн сложной конфигурации (руководитель проф. Яцук Л.П.). Использование метода Галеркина для анализа распределения полей в узких щелях в волноводе позволило перейти к исследованию антенн на базе электрически длинных щелей и получить оригинальные результаты (доц. Лященко В.А., доц. Катрич В.А.). Под руководством проф. Хижняка Н.А. на основе интегральных уравнений электродинамики были развиты асимпотические методы решения задач рассеяния на вибраторных и щелевых неоднородностях в волноводе. Особый интерес представляют результаты, полученные методами голографии.

sciencehist7

На кафедре квантовой радиофизики исследуются и создаются новые генераторы миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн — лазеры различного типа. Для реализации приборов на практике пришлось проводить расчеты, исследования и <<холодной>> части их — резонаторов открытого типа. Так возникла группа, изучающая электродинамику открытых резонаторов и разрабатывающая специальную измерительную аппаратуру для их экспериментальных исследований. Усилиями большого коллектива под руководством профессоров Дюбко С.Ф. и Свича В.А. были созданы впервые в СССР лазеры с оптической накачкой, при этом открыто более 1000 новых линий генерации и предложено более 30 новых активных сред. Кроме того, впервые в СССР были созданы субмиллиметровые газоразрядные лазеры. Необходимость исследования характеристик излучения вновь разрабатываемых генераторов привела к циклу работ по разработке большого числа измерительных методик и конструированию измерительной аппаратуры. Так, впервые в СССР были разработаны и созданы измерители энергии лазерного излучения на основе тонкопроволочных болометров (руководитель проф. Кузьмичев В.М.). Впервые в СССР созданы интерферометры для диагностики высокотемпературной плазмы в термоядерных установках на основе газоразрядных и оптически накачиваемых субмиллиметровых лазеров (руководитель проф. Свич В.А.). Впервые в СССР рассчитаны и созданы пондеромоторные и градиентные измерители мощности и энергии лазерного излучения (руководитель проф. Кокодий Н.Г.) Разработанная аппаратура широко внедрялась в ведущих институтах Советского Союза в области исследования изотопов, термоядерных реакций, полупроводниковых материалов. В настоящее время на кафедре ведутся интенсивные исследования в области молекулярной спектроскопии, атомов в ридберговских состояниях, создания малогабаритных генераторов субмиллиметрового диапазона, исследования окружающей среды при помощи созданного радара на базе СО2-лазера, по исследованию воздействия субмиллиметрового излучения на живые организмы. Под руководством проф. Баскакова А.И. изучаются спектры высокого раздела молекул, находящихся в изолированных или взаимодействующем колебательных состояниях. Под руководством проф. Маслова В.А. рассматриваются вопросы формирования и селекции поперечных мод в лазерных резонаторах.

sciencehist8

Научная работа по полупроводниковой тематике началась с первых лет существования факультета, когда Зубрицкий Л.А. взял хоздоговорную тему по исследованию полупроводников, затем она интенсивно развивалась на кафедре полупроводниковой и вакуумной электроники. Уже в 1966 г. впервые была получена генерация СВЧ-мощности в непрерывном режиме на 10 ГГц на GaAs-диодах с междолинным переносом электронов (Прохоров Э.Д., Арендарь В.Н.) В течение последующих 15 лет впервые в СССР была получена генерация на таких же диодах в диапазонах 8-ми, 4-х, 3-х, 2-х мм вплоть до 229 ГГц с высокими уровнями выходной СВЧ-мощности. По исследованиям, проводимым на кафедре под руководством заведующего кафедрой проф. Прохорова Э.Д. и доц. Шеховцова Н.А., получены фундаментальные научные и прикладные результаты: исследован междолинный перенос электронов (МПЭ) в различных полупроводниковых соединениях и эффекты, возникающие при сочетании ударной ионизации электронов с МПЭ, исследовано влияние катодных контактов, взаимодействие приборов с МПЭ с внешними цепями, ударная ионизация, эффекты сильных электрических полей, особенности взаимодействия электромагнитного излучения с плазмой полупроводников в ММ диапазоне, физические процессы в сложных диодных структурах в широком диапазоне температур. На основе проведенных исследований разработаны, кроме указанных диодов с МПЭ, эффективные генераторы СВЧ-шума, высокочувствительные индикаторы СВЧ-излучения, методы и приборы неразрушающего контроля газового наполнения ламп накачки. В области вакуумной электроники под руководством доц. Ткаченко В.М. проведено комплексное исследование газового разряда с цилиндрическим полым катодом. Разработанные генераторы, индикаторы и другие специальные приборы внедрены в ведущих научных центрах СССР и Украины.

sciencehist9

Научное направление кафедры космической радиофизики, основанной профессором Мисюрой В.А., — исследование фундаментальных физических процессов в околоземном космическом пространстве методами дистанционного радиозондирования. Основные научные проблемы: исследование параметров ионосферы по регистрациям сигналов искусственных спутников земли и наземных радиопередатчиков, исследование естественных и искусственных возмущений в околоземном космическом пространстве, а также влияния возмущений на характеристики распространения радиоволн и радиотехнических систем различного назначения, исследование воздействия мощных радиоволн на ионосферную плазму и экологических последствий антропогенного воздействия на ионосферу. Для выполнения поставленных проблем создается ряд стационарных и подвижных технических средств. Это — радиофизическая обсерватория (РФО) в Харьковской области, являющаяся единственным в Украине центром наземных радиофизических исследований околоземного космического пространства, и размещенные на автомашинах радиотехнические научно-исследовательские комплексы. Впервые в СССР сотрудниками кафедры проведен цикл измерений параметров ионосферной и экзосферной плазмы методом некогерентного рассеяния, получены вертикальные профили горизонтальных градиентов и другие характеристики плазмы. В настоящее время кафедра под руководством заведующего кафедрой доцента Тырнова О.Ф. и профессора Черногора Л.Ф. выполняет большой объем работ в рамках научно-технического сотрудничества с ведущими научными организациями как ближнего, так и дальнего зарубежья, участвует в выполнении научных программ Национального Космического Агентства и Антарктического Центра Украины.

sciencehist10

Кафедра биологической и медицинской физики в составе радиофизического факультета известна под названиями кафедр радиоспектроскопии, отделения биофизики на кафедре квантовой радиофизики и кафедры молекулярной и прикладной биофизики. Несмотря на изменения названий и смену заведующих кафедрой — руководителей направлений (доценты Ткач В.К., Кононен- ко К.Н., Степин Л.Д., профессора Веркин Б.И., Благой Ю.П., Лемешко В.В., Малеев В.Я., Товстяк В.В.), основным научным направлением кафедры всегда являлось исследование радиофизическими методами строения вещества живой и неживой природы. В течение ряда лет на кафедре решались следующие проблемы. Это — радиационная биофизика молекулярных кристаллов, биополимеров и биологических тканей, исследование биосистем методами диэлектрической спектроскопии, исследование физики взаимодействия ионов металлов и низкомолекулярных лигандов с ДНК, изучение энергетического спектра биологических макромолекул в широком диапазоне частот. Появляется направление функциональной биофизики мембран и процессов старения. Развиваются исследования физики взаимодействия ДНК с лекарственными препаратами, с помощью радиофизических методов и методов квантовой химии исследуются физические свойства нуклеиновых кислот. В последнее время исследуются влияния внешних факторов (низких температур, ионизирующего и микроволнового излучения) на физические процессы в биологических системах. Последнее направление — разработка новых физических методов медицины на основе проведения системного анализа и построения математических компьютерных и лабораторных моделей конкретных физико-технологических процессов для медицины. Можно выделить основные вехи факультета.

Основные научные достижения факультета

Подготовлено и выпущено свыше 6000 молодых специалистов, из них 700 по вечерней форме обучения. Среди выпускников: докторов наук — 120; кандидатов наук — 600; лауреатов Государственных премий — 39; ректоров высших учебных заведений — 3; академиков — 7; членов корреспондентов — 7; директоров научно-исследовательских институтов — 4; директоров заводов — 3; Героев Социалистического Труда — 1; генералов — 2; заместителей министров — 2; олучено свыше 300 авторских свидетельств на изобретения; — опубликовано свыше 100 монографий; опубликовано свыше 200 учебных пособий; проведено около 10 международных научных конференций; публикуется ежегодно свыше 200 научных статей, из них 60% в зарубежных журналах. По кафедре квантовой радиофизики: разработана измерительная аппаратура в миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне длин волн (волномеры, измерители мощности, гетеродинные частотомеры), проведены исследования открытых резонаторов одних из основных элементов квантовых генераторов; созданы газоразрядные субмиллиметровые лазеры; созданы субмиллиметровые лазеры с оптической накачкой, открыто более 1000 новых линий генерации впервые в мире, предложено впервые в мире около 50 новых активных сред для лазеров субмиллиметрового диапазона; разработаны и созданы измерители энергии лазерного излучения на основе тонкопленочных болометров; созданы интерферометры для диагностики высокотемпературной плазмы в термоядерных установках на основе газоразрядных и оптически накачиваемых субмиллиметровых лазеров; созданы пондеромоторные и градиентные измерители мощности и энергии лазерного излучения; спектроскопия высокого разрешения атомов и молекул.

sciencehist11

По кафедре прикладной электродинамики в области антенной техники: разработаны образцы уникальных антенных устройств для авиакосмических летательных аппаратов; завершена общая теория апертурных антенн с круговой и эллиптической поляризацией; развита методика решения задач рассеяния и дифракции электромагнитных волн на щелевых и вибраторно-щелевых неоднородностях в волноводах, в том числе заполненных магнитодиэлектриком. По кафедре космической радиофизики в области космических исследований: исследование параметров ионосферы и характеристик распространения радиоволн по регистрациям сигналов ИСЗ и надежных радиопередатчиков, прогнозирование параметров радиоканалов связи; космическое исследование естественных и искусственных возмущений в околоземном космическом пространстве как вблизи, так и на больших удавлениях от источника возмущений различными радиофизическими методами; исследование влияния возмущений на характеристики распространения радиоволн и радиотехнических систем различного назначения; разработка новых методов диагностики возмущений и механизма их передачи на большие расстояния; исследование взаимодействия мощных радиоволн на ионосферную плазму с целью создания методов диагностики ее параметров; изучение радиопомеховой обстановки; исследование экологических последствий антропогенного воздействия на ионосферу; создание и развитие технических средств (как стационарных, так и подвижных) для комплексных радиофизических исследований околоземного космического пространства, его диагностики и контроля.

sciencehist12

По кафедре полупроводниковой и вакуумной электроники в области полупроводников: впервые была получена генерация СВЧ-мощности в непрерывном режиме в трехсантиметровом диапазоне на частоте 10 ГГц на CaAs-диодах с междолинным переносом электронов; впервые в СССР была получена генерация на CaAs-диодах в диапазонах 8-ми, 4-х, 3-х, 2-х мм вплоть до 220 ГГц с высокими уровнями выходной СВЧ мощности. Разработаны: диоды с МПЭ и генераторы на их основе СМ и ММ диапазонов длин волн (10…200 ГГц), работающие в непрерывном режиме с параметрами на уровне лучших мировых образцов; высокоэффективные генераторы СВЧ-шума см и мм-диапазонов длин (10…90 ГГц) на основе диодов с катодным статическим доменом не имеющих аналогов в Украине и за рубежом; высокочувствительные индикаторы СВЧ-излучения и ИК-излучения; высокочувствительные магнитодиодные структуры; методы и приборы неразрушающего контроля газового наполнения ламп накачки. По кафедре теоретической радиофизики: создан принципиально новый генератор — генератор дифракционного излучения с уникальными спектральными характеристиками, создана электродинамическая модель этого класса генераторов, их обобщающая теория совместно с сотрудниками ИРЭ АН Украины; впервые было предложено новый принцип защиты антенн и разработано целую систему высокопрочных радиопрозрачных антенных укрытий, создано электродинамическую теорию и методику проектирования, изготовлены макеты и проведены полевые испытания; создана методика снижения радиолокационного отражения военной техники, разработана методика и мобильная аппаратура контроля характеристик отражения.

sciencehist13

По кафедре физики СВЧ: разработаны элементы и устройства СВЧ, защищенные авторскими свидетельствами и патентами; разработанные устройства вошли в состав радиометрических комплексов, радиотехнических комплексов ПРО, в нестандартные устройства повышенной точности для измерения и контроля параметров анизотропных и гиротропных материалов; устройства СВЧ повышенной мощности вошли составной частью в специальные радиолокационные комплексы и антенные системы ФАР. Разработана нелинейная теория гибридных электронных приборов ММ диапазона. По кафедре биологической и медицинской физики в области биофизических исследований: разработаны установки для радиоспектроскопических исследований биологических систем СВЧ диэлектрометры, импульсный ЯМР-спектроскопии, ЭПР-спектроскопии, малоуглового рассеяния света; установлена и оборудована уникальная гамма-установка Исследователь на 60СO; разработаны методики Диэлектрический измеритель характеристик крови (ДИХК) для диагностики состояния свертывающей системы крови в клинической практике.

При факультете выпускается научный журнал: Вестник Харковского национального университете имени В.Н. Каразина. Радиофизика и электроника. По ссылке вы сможете получить подробную информацию о нем.