Iсторiя науки на факультеті

Тематика перших наукових досліджень на факультеті визначилася науковими інтересами декана Терещенко О.І. – учня академіка Слуцького О.О. Він вивчав взаємодію електронів з полями НВЧ в розрізному магнетроні. Збільшити вихідну потужність генератора вдалося шляхом введення сіток в простір катод – анод. Потім був досліджений багатокамерний магнетрон з метою знаходження способів електронного управління частотою генерації. У одному з варіантів магнетрона управління частотою генерації здійснювалося за рахунок введення електронного пучка в область між зв’язками.

На кафедрі вакуумної електроніки під керівництвом Зінченко М.С. спільно з УФТІ була розроблена трьохелектродна електронна гармата, в якій використовувалася подовжня компресія пучка. Під керівництвом Шестопалова В.П. почалися дослідження уповільнюючих систем, що дозволили збільшити опір зв’язку (Булгаков Б.М., Слюсарський В.О.). До цього ж часу відносяться і результати по дослідженню хвилеводів складної форми поперечного перерізу, що забезпечують широку смугу робочих частот (Сивих В.М.), і розробка методу виміру діелектричної проникності речовини за допомогою поверхневих хвиль, що дозволила проводити дослідження електрофізичних властивостей діелектриків в широкій смузі частот (Яцук К.П.). Наступним кроком наукових досліджень на факультеті став початок освоєння області міліметрових і субміліметрових хвиль.

Під керівництвом проф. Валитова Р.О. почалася розробка вимірювальної апаратури в цьому діапазоні частот. Уперше в СРСР був сконструйований вимірювальний комплекс, що включає хвилеміри, вимірників потужності, гетеродинні частотоміри та ін. З іншого боку, на переведеній з фізичного факультету кафедрі технічної фізики (завідувач кафедрою доц. Ткач В.К.) почалися дослідження будови і фізичних властивостей складних діелектриків за допомогою методів резонансної радіоспектроскопії і релаксаційних методів, що розроблялися. Об’єднання фізики і техніки дало прекрасний результат і дозволило перейти до розвитку області квантової електроніки на сформованій кафедрі квантової радіофізики. Згодом з неї виділилася в самостійну кафедра біофізики.

За увесь період розвитку факультету слід виділити декілька груп, об’єднаних близькими науковими інтересами. Це групи, що займаються, : 1) питаннями електродинаміки – дифракцією, розсіянням, поширенням і випромінюванням радіохвиль; 2) питаннями, пов’язаними з вивченням будови речовини і взаємодії його з електромагнітним полем; 3) поширенням хвиль в космосі, включаючи радіоастрономію.

Широку популярність в СРСР і за кордоном отримали роботи професора Шестопалова В.П. по дослідженню випромінювання і дифракції електромагнітних хвиль за допомогою методу Рімана-Гільберта рішення крайових завдань електродинаміки. В результаті аналізу розсіяння полів електронних пучків періодичними неоднородностями був запропонований і створений новий генератор дифракційного випромінювання (ГДВ) з унікальними експлуатаційними характеристиками. Розробка методів напівзвороту оператора рівняння Гельмгольца дозволила проводити строгий розрахунок розсіяння полів у відкритих і закритих електродинамічних системах скільки завгодно складній конфігурації. Нині на кафедрі теоретичної радіофізики розробляються наступні тематики. Електродинаміка періодичних структур з резонансними дифракційними характеристиками (керівник проф. Казанський В.Б.), фундаментальні теоретичні і експериментальні дослідження процесів посилення і генерації безперервних і імпульсних сигналів ММ і СММ діапазонів в резонансних електронних приладах і пристроях з тривалою взаємодією О-типа (керівник проф. Третьяков О. О.); фундаментальні дослідження дифракції і поширення хвильових утворень в неоднорідних, анізотропних, випадкових середовищах, у тому числі в середовищах з включеннями (керівник проф. Третьяков О.О.); використання надширокосмугових сигналів для створення нових вимірювальних технологій і пристроїв для контролю речовин (керівник проф. Колчигін М.М.)

На кафедрі фізики НВЧ проводяться наступні наукові дослідження. У першому з них розробляється елементна база приемо-передаючих трактів на основі як об’ємних хвильоводних ліній передач, так і нових – полоскових, щілинних, компланарних, таких, що відрізняються високою технологічністю виготовлення, малою вагою і габаритами. Конструюється радіометр в міліметровій області, проводяться дослідження передавальних ліній при низьких температурах, розробляються пристрої для НВЧ сушки діелектриків при високих температурах (керівник проф. Сивих В.М.). Під керівництвом проф. Погарского С.О. розробляються ефективні методи розрахунку ліній передач міліметрового діапазону. У другому – вивчаються хвилеводні резонатори з гіротропними включеннями, досліджується фізика резонансів в хвилеводних розгалуженнях, великий вклад вноситься в теорію хвильоводно-діелектричних резонаторів, розробляються методи виміру параметрів анізотропних діелектриків на НВЧ (керівник доц. Коробкин В.О.). У третьому – вивчаються закони збудження, поширення і випромінювання радіальних хвиль в НВЧ діапазоні на основі електродинамічних систем з анізотропними межами. Розвинені методики аналізу дозволили проводити розрахунки антен з поляризацією, що керується, збудників колополяризованних хвиль в хвилеводах, малогабаритних широкосмугових пасивних пристроїв НВЧ (керівник проф. Яцук К.П.). Новими питаннями – дослідженням променевих методів, комплексних променів і пучків в завданнях поширення, дифракції і розсіяння хвиль, а також вдосконаленням методів неруйнівного контролю при використанні автоматизованих засобів виміру – займається група під керівництвом зав. кафедрою доц. Звягинцева О.О. Науковою групою під керівництвом проф. Шматько О.О. розробляється теорія нелінійних процесів взаємодії електронних потоків з високочастотними полями при генерації, посиленні випромінювання хвиль в системах з протяжними уповільнюючими структурами – ЛБВ, ЛОВ, ГДВ в стаціонарному і нестаціонарному режимах для регулярних, шумових і стохастичних коливань.

На кафедрі прикладної електродинаміки розробляється теорія антен НВЧ в широкій їх різноманітності, включаючи вібраторні, щілинні, рупорні, дзеркальні і елементи тракту хвилевідного фідера. Початок досліджень належать доц. Шубарину Ю.В., який запропонував методи аналізу і шляху побудови апертурних і хвилевідно-щілинних антен з керованою поляризацією. Далі наукові дослідження на кафедрі проходили по наступних напрямах. У одному їх них вивчалися хвилевідні і дзеркальні антени кругової поляризації. Із застосуванням строгих методів аналізу за допомогою інтегральних рівнянь і методу Винера-Хопфа були отримані нові результати по дослідженню ближніх полів антен і способам керування поляризацією полів, що випромінювали. Розроблені і впроваджені багатоелементні і багатохвильові системи з керованою поляризацією, сконструйований ряд елементів трактів (керівник проф. Горобец М.М.) хвилевідних фідерів. Другим напрямом стало рішення внутрішніх хвилевідно-щілинних завдань із залученням теорії збудження хвилеводів, розвиненою Кисунько Г.В. і Фельдом Я.Н., а також апарату тензорних функцій Гріна. Були отримані результати по збудженню хвилеводів щілинами з некоординатними межами і випромінюванню антен складної конфігурації (керівник проф. Яцук Л.П.). Використання методу Галеркіна для аналізу розподілу полів у вузьких щілинах в хвилеводі дозволило перейти до дослідження антен на базі електрично довгих щілин і отримати оригінальні результати (доц. Лященко В.О., доц. Катрич В.О.). Під керівництвом проф. Хижняка Н.О. на основі інтегральних рівнянь електродинаміки були розвинені асимпотичні методи рішення завдань розсіяння на вібраторних і щілинних неоднорідностях в хвилеводі. Особливий інтерес представляють результати, отримана методами голографія.

На кафедрі квантової радіофізики досліджуються і створюються нові генератори міліметрового і субміліметрового діапазонів хвиль – лазери різного типу. Для реалізації приладів на практиці довелося проводити розрахунки, дослідження і <<холодної>> частини їх – резонаторів відкритого типу. Так виникла група, що вивчає електродинаміку відкритих резонаторів і розробляє спеціальну вимірювальну апаратуру для їх експериментальних досліджень. Зусиллями великого колективу під керівництвом професорів Дюбко С.Ф. і Свіча В.А. були створені уперше в СРСР лазери з оптичним накачуванням, при цьому відкрито більше 1000 нових ліній генерації і запропоновано більше 30 нових активних середовищ. Крім того, уперше в СРСР були створені субміліметрові газорозрядні лазери. Необхідність дослідження характеристик випромінювання генераторів, що знову розробляються, привела до циклу робіт по розробці великого числа вимірювальних методик і конструюванню вимірювальної апаратури. Так, уперше в СРСР були розроблені і створені вимірники енергії лазерного випромінювання на основі тонкодротових болометрів (керівник проф. Кузьмічев В.М.). Уперше в СРСР створені інтерферометри для діагностики високотемпературної плазми в термоядерних установках на основі газорозрядних і оптично накачуваних субміліметрових лазерів (керівник проф. Свіч В.А.). Уперше в СРСР розраховані і створені пондеромоторні і градієнтні вимірники потужності і енергії лазерного випромінювання (керівник проф. Кокодій М.Г.) Розроблена апаратура широко впроваджувалася в провідних інститутах Радянського Союзу в області дослідження ізотопів, термоядерних реакцій, напівпровідникових матеріалів.На цей час на кафедрі ведуться інтенсивні дослідження в області молекулярної спектроскопії, атомів в рідберговських станах, створення малогабаритних генераторів субміліметрового діапазону, дослідження довкілля за допомогою створеного радару на базі СО2-лазера, по дослідженню дії субміліметрового випромінювання на живі організми. Під керівництвом проф. Баскакова О.І. вивчаються спектри високого розділу молекул, що перебувають в ізольованих або взаємодіючому коливальних станах. Під керівництвом проф. Маслова В.О. розглядаються питання формування й селекції поперечних мод у лазерних резонаторах.

Наукова робота з напівпровідникової тематики почалася з перших років існування факультету, коли Зубрицкий Л.О. узяв госпдоговірну тему по дослідженню напівпровідників, потім вона інтенсивно розвивалася на кафедрі напівпровідникової і вакуумної електроніки. Вже в 1966 р. уперше була отримана генерація НВЧ – потужності в безперервному режимі на 10 ГГц на GaAs -діодах з міждолинним перенесенням електронів (Прохоров Э.Д., Арендарь В.М.). Протягом наступних 15 років уперше в СРСР була отримана генерація на таких же діодах в діапазонах 8-ми, 4-х, 3-х, 2-х мм аж до 229 ГГц з високими рівнями вихідний НВЧ – потужності. По дослідженнях, що проводяться на кафедрі під керівництвом завідувача кафедрою проф. Прохорова Э.Д. і доц. Шеховцова М.О., отримані фундаментальні наукові і прикладні результати: досліджено міждолинне перенесення електронів (МПЕ) в різних напівпровідникових з’єднаннях і ефекти, що виникають при поєднанні ударної іонізації електронів з МПЕ, досліджений вплив катодних контактів, взаємодія приладів з МПЕ із зовнішніми ланцюгами, ударна іонізація, ефекти сильних електричних полів, особливості взаємодії електромагнітного випромінювання з плазмою напівпровідників в ММ діапазоні, фізичні процеси в складних діодних структурах в широкому діапазоні температур. На основі проведених досліджень розроблені, окрім вказаних діодів з МПЭ, ефективні генератори НВЧ- шуму, високочутливі індикатори НВЧ – випромінювання, методи і прилади неруйнівного контролю газового наповнення ламп накачування. У області вакуумної електроніки під керівництвом доц. Ткаченко В.М. проведене комплексне дослідження газового розряду з циліндричним порожнистим катодом. Розроблені генератори, індикатори і інші спеціальні прилади впроваджені в провідних наукових центрах СРСР і України.

Науковий напрям кафедри космічної радіофізики, заснованої професором Мисюрой В.О., – дослідження фундаментальних фізичних процесів в навколоземному космічному просторі методами дистанційного радіозондування. Основні наукові проблеми: дослідження параметрів іоносфери по реєстраціях сигналів штучних супутників землі і наземних радіопередавачів, дослідження природних і штучних обурень в навколоземному космічному просторі, а також впливи обурень на характеристики поширення радіохвиль і радіотехнічних систем різного призначення, дослідження дії потужних радіохвиль на іоносферну плазму і екологічних наслідків антропогенної дії на іоносферу. Для виконання поставлених проблем створюється ряд стаціонарних і рухливих технічних засобів. Це – радіофізична обсерваторія (РФО) в Харківській області, що є єдиним в Україні центром наземних радіофізичних досліджень навколоземного космічного простору, і розміщені на автомашинах радіотехнічні науково-дослідні комплекси. Уперше в СРСР співробітниками кафедри проведений цикл вимірів параметрів іоносферної і экзосферної плазми методом некогерентного розсіяння, отримані вертикальні профілі горизонтальних градієнтів і інші характеристики плазми. Нині кафедра під керівництвом завідуючого кафедрою доцента Тирнова О.Ф. і професора Чорногора Л.Ф. виконує великий об’єм робіт у рамках науково-технічної співпраці з провідними науковими організаціями як ближнього, так і далекого зарубіжжя, бере участь у виконанні наукових програм Національного Космічного Агентства і Антарктичного Центру України.

Кафедра біологічної і медичної фізики у складі радіофізичного факультету відома під назвами кафедр радіоспектроскопії, відділення біофізики на кафедрі квантової радіофізики і кафедри молекулярної і прикладної біофізики. Незважаючи на зміни назв і зміну завідувачок кафедрою – керівників напрямів (доценти Ткач В.К., Кононенко К.М., Степін Л.Д., професора Веркін Б.И., Благої Ю.П., Лемешко В.В., Малеєв В.Я., Товстяк В.В.), основним науковим напрямом кафедри завжди було дослідження радіофізичними методами будови речовини живої і неживої природи. Протягом ряду років на кафедрі вирішувалися наступні проблеми. Це – радіаційна біофізика молекулярних кристалів, біополімерів і біологічних тканин, дослідження біосистем методами діелектричної спектроскопії, дослідження фізики взаємодії іонів металів і низькомолекулярних лігандів з ДНК, вивчення енергетичного спектру біологічних макромолекул в широкому діапазоні частот. З’являється напрям функціональної біофізики мембран і процесів старіння. Розвиваються дослідження фізики взаємодії ДНК з лікарськими препаратами, за допомогою радіофізичних методів і методів квантової хімії досліджуються фізичні властивості нуклеїнових кислот. Останнім часом досліджуються впливи зовнішніх чинників (низьких температур, іонізуючого і мікрохвильового випромінювання) на фізичні процеси в біологічних системах. Останній напрям – розробка нових фізичних методів медицини на основі проведення системного аналізу і побудови математичних комп’ютерних і лабораторних моделей конкретних фізико-технологічних процесів для медицини. Можна виділити основні віхи факультету.

Основні наукові досягнення факультету

Підготовлено і випущено понад 6000 молодих фахівців, з них 700 по вечірній формі навчання. Серед випускників: докторів наук – 120; кандидатів наук – 600; лауреатів Державних премій – 39; ректорів вищих учбових закладів – 3; академіків – 7; членів кореспондентів – 7; директорів науково-дослідних інститутів – 4; директорів заводів – 3; Героїв Соціалістичної Праці – 1; генералів – 2; заступників міністрів – 2; отримано понад 300 авторських свідоцтв на винаходи; – опубліковано понад 100 монографій; опубліковано понад 200 навчальних посібників; проведено близько 10 міжнародних наукових конференцій; публікується щорічно понад 200 наукових статей, з них 60% в зарубіжних журналах.

По кафедрі квантової радіофізики: розроблена вимірювальна апаратура в міліметровому і субміліметровому діапазоні довжин хвиль (хвилеміри, вимірники потужності, гетеродинні частотоміри), проведені дослідження відкритих резонаторів одних з основних елементів квантових генераторів; створені газорозрядні субміліметрові лазери; створені субміліметрові лазери з оптичним накачуванням, відкрито більше 1000 нових ліній генерації уперше у світі, запропоновано уперше у світі близько 50 нових активних середовищ для лазерів субміліметрового діапазону; розроблені і створені вимірники енергії лазерного випромінювання на основі тонкоплівкових болометрів; створені інтерферометри для діагностики високотемпературної плазми в термоядерних установках на основі газорозрядних і оптично накачуваних субміліметрових лазерів; створені пондеромоторні і градієнтні вимірники потужності і енергії лазерного випромінювання; спектроскопія високого розділення атомів і молекул.

По кафедрі прикладної електродинаміки: в області антенної техніки : розроблені зразки унікальних антенних пристроїв для авіакосмічних літальних апаратів; завершена загальна теорія апертурних антен з круговою і еліптичною поляризацією; розвинена методика рішення завдань розсіяння і дифракції електромагнітних хвиль на щілинних і вібраторно-щілинних неоднорідностях в хвилеводах, у тому числі заповнених магнітодіелектриком. По кафедрі космічної радіофізики: в області космічних досліджень : дослідження параметрів іоносфери і характеристик поширення радіохвиль по реєстраціях сигналів ШСЗ і надійних радіопередавачів, прогнозування параметрів радіоканалів зв’язку; космічне дослідження природних і штучних обурень в навколоземному космічному просторі як зблизька, так і на великих задушеннях від джерела обурень різними радіофізичними методами; дослідження впливу обурень на характеристики поширення радіохвиль і радіотехнічних систем різного призначення; розробка нових методів діагностики обурень і механізму їх передачі на великі відстані; дослідження взаємодії потужних радіохвиль на іоносферну плазму з метою створення методів діагностики її параметрів; вивчення радіоперешкодової обстановки; дослідження екологічних наслідків антропогенної дії на іоносферу; створення і розвиток технічних засобів (як стаціонарних, так і рухливих) для комплексних радіофізичних досліджень навколоземного космічного простору, його діагностики і контролю.

По кафедрі напівпровідникової і вакуумної електроніки: в області напівпровідників : уперше була отримана генерація НВЧ- потужності в безперервному режимі в трьохсантиметровому діапазоні на частоті 10 ГГц на CaAs – діодах з міждолинним перенесенням електронів; уперше в СРСР була отримана генерація на CaAs – діодах в діапазонах 8-ми, 4-х, 3-х, 2-х мм аж до 220 ГГц з високими рівнями вихідний НВЧ потужності. Розроблені: діоди з МПЭ і генератори на їх основі СМ і ММ діапазонів довжин хвиль (10..200 ГГц), що працюють в безперервному режимі з параметрами на рівні кращих світових зразків; високоефективні генератори НВЧ- шуму см і мм-діапазонів довжин (10..90 ГГц) на основі діодів з катодним статичним доменом аналогів, що не мають, в Україні і за кордоном; високочутливі індикатори НВЧ- випромінювання і ИК-випромінювання ; високочутливі магнітодіодні структури; методи і прилади неруйнівного контролю газового наповнення ламп накачування. По кафедрі теоретичної радіофізики: створений принципово новий генератор – генератор дифракційного випромінювання з унікальними спектральними характеристиками, створена електродинамічна модель цього класу генераторів, їх узагальнювальна теорія спільно із співробітниками ІРЭ АН України; вперше було запропоновано новий принцип захисту антен і розроблено цілу систему високоміцних радіопрозорих антенних укриттів, створено електродинамічну теорію і методику проектування, виготовлені макети і проведені польові випробування; створена методика зниження відбиття радіолокації військової техніки, розроблена методика і мобільна апаратура контролю характеристик віддзеркалення.

По кафедрі фізики НВЧ: розроблені елементи і пристрої НВЧ, захищені авторськими свідоцтвами і патентами; пристрої що розроблені, увійшли до складу радіометричних комплексів, радіотехнічних комплексів ПРО, в нестандартні пристрої підвищеної точності для виміру і контролю параметрів анізотропних і гіротропних матеріалів; пристрої НВЧ підвищеній потужності увійшли складовою частиною в спеціальні комплекси радіолокацій і антенні системи ФАР. Розроблена нелінійна теорія гібридних електронних приладів ММ діапазону. По кафедрі біологічної і медичної фізики в області біофізичних досліджень : розроблені установки для радіоспектроскопічних досліджень біологічних систем, НВЧ диэлектрометры, імпульсний ЯМР-спектроскопии, ЭПР-спектроскоп малокутового розсіяння світла; встановлена і обладнана унікальна гамма-установка; розроблені методики Діелектричного вимірювання характеристик крові (ДВХК) для діагностики стану згортаючої системи крові в клінічній практиці. При факультеті випускається науковий журнал: Вісник Харковского національного університеті імені В. Н. Каразина. Радіофізика і електроніка. По посиланню ви зможете отримати детальну інформацію про нього.