Институт прикладной физики имени А. В. Гапонова-Грехова РАН

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Институт прикладной физики имени А. В. Гапонова-Грехова РАН
(ИПФ РАН)
Изображение логотипа
Международное название Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences (IAP RAS)
Основан 1977
Директор Г. Г. Денисов
Сотрудников >1000
Аспирантура ~50
Расположение  Россия, Нижний Новгород
Юридический адрес 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46
Сайт ipfran.ru
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики имени А. В. Гапонова-Грехова РАН (ИПФ РАН) был основан в 1977 году на базе нескольких отделов НИРФИ. Располагается в Нижнем Новгороде. В настоящее время является одним из наиболее крупных академических научных центров, насчитывающим более 1000 сотрудников[1]. С 2017 года директором центра является Г. Г. Денисов. Научным руководителем центра является А. Г. Литвак.

Основные направления исследований связаны с радиофизикой, физикой плазмы, СВЧ электроникой, гидрофизикой, акустикой, нелинейной динамикой, лазерной физикой, нелинейной оптикой.

Центр имеет два филиала, расположенных также в Нижнем Новгороде: Институт физики микроструктур РАН и Институт проблем машиностроения РАН.

В составе института без учёта филиалов работают 5 действительных членов РАН, 7 членов-корреспондентов РАН и 5 профессоров РАН, не являющихся членами РАН.

При институте действует Издательство ИПФ РАН.

История[править | править код]

ИПФ РАН образован 1 апреля 1977 года на основе нескольких отделов НИРФИ — тогда ведущего научно-исследовательского института города Горький. Инициатором создания нового института и его первым директором стал академик АН СССР (позднее — РАН) А. В. Гапонов-Грехов.

В 2003 году новым директором института был выбран А. Г. Литвак, до того возглавлявший первое отделение ИПФ РАН. А. В. Гапонов-Грехов перешёл на должность научного руководителя института, а в 2005 году оставил её и стал советником РАН.

В 2013 году вместе с другими институтами РАН был передан в ведение Федерального агентства научных организаций (ФАНО России).

В 2015 году А. Г. Литвака, занявшего должность научного руководителя, сменил на посту директора А. М. Сергеев.

В 2015 году институт был реорганизован в «Федеральный исследовательский центр», а с 1 марта 2016 года к нему в качестве филиалов присоединены Институт физики микроструктур РАН и Институт проблем машиностроения РАН.

После избрания президентом РАН в октябре 2017 года А. М. Сергеев заявил об уходе с должности директора института, но попросил сохранить ему в нём рабочее место. Исполняющим обязанности директора стал Г. Г. Денисов[2]. В 2019 году он был окончательно утверждён на этой должности.

В 2018 году в связи с ликвидацией ФАНО институт, как и другие российские академические институты, перешёл в ведение вновь созданного Министерства науки и высшего образования РФ.

В 2023 году институту было присвоено имя основателя А. В. Гапонова-Грехова[3].

Структура[править | править код]

Главой института является директор института. Общей стратегией развития института также занимается учёный совет, состоящий примерно из 50 избираемых членов.

Институт состоит из четырёх научных подразделений:

Кроме этого в состав института входят вспомогательные образования:

  • Отдел автоматизации научных исследований
  • Опытное производство

Отделение физики плазмы и электроники больших мощностей[править | править код]

Руководителем отделения является д. ф.-м. н. В. А. Скалыга.

Отделение является самым крупным из трёх.

В состав отделения входят 7 отделов и несколько независимых лабораторий:

Отделение геофизических исследований[править | править код]

Руководителем отделения является академик РАН Е. А. Мареев.

В состав отделения входят семь подразделений (пять отделов и две независимые лаборатории):

  • 210 Лаборатория дистанционных методов обнаружения геофизических возмущений
  • 220 Отдел радиофизических методов в гидрофизике
  • 230 Отдел нелинейных геофизических процессов
  • 240 Отдел физики атмосферы и микроволновой диагностики
  • 250 Отдел геофизической акустики
  • 260 Отдел геофизической электродинамики
  • 270 Лаборатория нелинейной физики природных процессов

Отделение нелинейной динамики и оптики[править | править код]

Руководителем отделения является д. ф.-м. н. М. В. Стародубцев

В состав отделения входит 8 отделов:

  • 310 Отдел нелинейной динамики (заведующий — член-корр. РАН В. И. Некоркин)
  • 330 Отдел сверхбыстрых процессов (заведующий — член-корр. РАН И. Ю. Костюков)
  • 340 Отдел нанооптики и высокочувствительных оптических измерений
  • 350 Отдел диагностики оптических материалов для перспективных лазеров
  • 360 Отдел радиофизических методов в медицине
  • 370 Отдел нелинейной и лазерной оптики
  • 380 Отдел микроволновой спектроскопии
  • 390 Отдел элементной базы лазерных систем

Центр гидроакустики[править | править код]

Руководитель центра — к. ф.-м. н. П. И. Коротин

В состав центра входят:

  • 710 Отдел физической акустики
  • 720 Отдел акустики океана
  • 740 Отдел акустического проектирования
  • 750 Отдел гидроакустических комплексов
  • 760 Сектор акустического инжиниринга
  • 770 Сектор разработки программного обеспечения
  • 780 Сектор материально-технологического обеспечения

Направления исследований[править | править код]

Электроника больших мощностей[править | править код]

Целью работ, проводимых в ИПФ РАН в области электроники больших мощностей, является создание когерентных источников электромагнитного излучения в миллиметровом и сантиметровом диапазонах частот. Основным направлением при этом является изучение возможности использования релятивистских электронных пучков. Наиболее известным прибором, разрабатываемым в институте, является гиротрон — сверхмощный микроволновой излучатель, предназначенный, в первую очередь, для разогрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза.

Электродинамика плазмы[править | править код]

В области электродинамики плазмы в институте проводятся широкий спектр работ различной направленности.

Во-первых, это работы по распространению и дифракции электромагнитных волн в неоднородной плазме, например, ионосфере Земли.

Во-вторых, изучаются процессы взаимодействия сверхмощного излучения с плазменными средами. Сюда входит как проблема взаимодействия микроволнового излучения (например, с целью эффективного нагрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза), так и задача облучения вещества сверхсильным лазерным излучением — с целью генерации рентгеновского излучения, а также пучков быстрых электронов, протонов или ионов.

Большое количество исследований посвящено изучению астрофизической плазмы — нелинейной динамики заряженных частиц в магнитных полях Солнца и других звёзд.

Активно развивается направление геофизической электродинамики, занимающееся проблемой земного электричества — процесса образования гроз.

Проводятся исследования вещества в экстремальных состояниях — электрон-позитронной плазмы и плазмы в экстремально сильных магнитных полях.

Радиофизические методы диагностики[править | править код]

Радиофизические методы диагностики являются традиционной сферой исследований сотрудников ИПФ РАН. На данный момент данные методы применяются для диагностики большого количества самых разных объектов.

Микроволновая диагностика — облучение, приём и обработка электромагнитного излучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов — используется для зондирования окружающей среды, исследования атмосферы и земной поверхности, изучения диэлектрических свойств материалов, диагностики горячей плазмы, а также в радиоастрономии.

Ведётся дистанционная радиолокационная и оптическая диагностика поверхности океана. Разработаны уникальные измерительные комплексы.

Акустические волны применяются для изучения неоднородных сред, выявления скрытых дефектов конструкций, диагностики земных пород, исследования биологических тканей и т. п.

Низкочастотная акустика океана[править | править код]

Экспериментальные и теоретические исследования распространения низкочастотных (десятки и сотни герц) акустических волн в океане является одним из главных направлений исследований института с самого момента его основания. Теоретически было предсказано, что в океане возможно существование естественного волноводного канала для низкочастотных акустических мод. Были разработаны теоретические модели этих каналов. Проводятся исследования влияния различных шумов и случайных факторов на процесс распространения. Были осуществлены натурные эксперименты по излучению и приёму таких волн.

Динамика нелинейных процессов[править | править код]

В ИПФ РАН проводятся фундаментальные исследования в области нелинейной динамики волновых процессов. В частности, решаются задачи распространения волновых пакетов в нелинейных, диспергирующих средах. Исследуются различные классы нелинейных волновых уравнений. Изучается динамика солитонов и их ансамблей.

Большое внимание уделяется нелинейным волновым процессам в океане — процессу возбуждения ветровых волн, возбуждению турбулентности поверхностными и внутренними волнами, взаимодействию между различными типами волн. Проводится лабораторное моделирование этих процессов, в том числе с использованием уникальных экспериментальных установок: Большого термостратифицированного бассейна и кругового волнового бассейна.

Другим направлением исследований является нелинейная акустика — изучение процессов распространения звуковых волн в нелинейных средах, в частности, в жидкости с пузырьками газа.

Развивается направление исследований в области нейродинамики. Проводится изучение динамических свойств нейронных сетей — больших систем взаимосвязанных нелинейных осцилляторов.

Лазерная физика и нелинейная оптика[править | править код]

В области лазерной физики в ИПФ РАН проводятся исследования по фундаментальным принципам генерации лазерного излучения, а также идут работы по разработке и созданию новых лазерных систем с уникальными параметрами.

На основе параметрического усиления света в институте создана первая в России фемтосекундная лазерная установка PEARL петаваттного уровня мощности. С её помощью проводятся исследования по взаимодействию сверхсильного лазерного излучения с веществом в том числе с целью получения электронных пучков с энергией на уровне 1 ГэВ, ионных пучков с энергией на уровне 40 МэВ, источников рентгеновского излучения для целей фазово-контрастной рентгеноскопии.

Разработаны высокоэффективные перестраиваемые лазеры инфракрасного диапазона на основе кристаллов Ho:YAG, Tm:YLF, Nd:YVO4. Предполагается их использование для целей мониторинга утечки газов в газохранилищах и газопроводах.

Разрабатываются перестраиваемые волоконо-оптические лазерные системы в диапазоне длин волн порядка нескольких микрон.

В ИПФ РАН была разработана технология выращивания широкоапертурных (до 1 метра) нелинейных кристаллов KDP и DKDP.

Ведутся исследования в области когерентной оптической томографии биологических тканей. Также проводятся исследования других способов оптической и акусто-оптической диагностики живых систем.

Научные школы[править | править код]

По состоянию на 2023 год в институте действуют следующие научные школы[4]:

  • Школа Железнякова Владимира Васильевича — взаимодействие электромагнитного излучения с астрофизической и геофизической плазмой.
  • Школа Литвака Александра Григорьевича — взаимодействие интенсивного электромагнитного излучения с плазмой.
  • Школа Сергеева Александра Михайловича — фемтосекундная оптика, нелинейная динамика оптических систем и высокочувствительные оптические измерения.
  • Школа Таланова Владимира Ильича — развитие дистанционных радиофизических методов диагностики и мониторинга состояния окружающей среды.
  • Школа Денисова Григория Геннадьевича — генерация, усиление, преобразование и транспортировка микроволнового и терагерцового излучения большой мощности с целью его применения в физических и технологических исследованиях.

Заметные экспериментальные установки[править | править код]

Плазменный стенд «Крот»[править | править код]

Стенд «Крот» разработан и создан в середине 80-х годов XX века. Целью его создания было проведение исследований в области взаимодействия сверхмощного микроволнового излучения с плазмой.

Стенд состоит из двух основных комплексов:

Стенд включён в список экспериментальных установок национальной значимости Российской Федерации[5].

Большой термостратифицированный бассейн[править | править код]

Создан под руководством академика РАН В. И. Таланова. Предназначен для моделирования процессов, происходящих в океане. С помощью специально разработанной системы теплообменников в бассейне возможно создание температурной стратифицикации, аналогичной реально возникающей в океане.

Размеры бассейна: 20 м в длину, 4 м в ширину и 2 м в глубину.

Бассейн включён в список экспериментальных установок национальной значимости Российской Федерации[5].

Петаваттный лазерный комплекс PEARL[править | править код]

Разрабатывался в ИПФ РАН группой Е. А. Хазанова в течение нескольких лет, начиная с 1999 года. Отличительной особенностью является использование для усиления лазерного излучения принципа параметрического усиления совместно с чирпированием импульса. На данный момент является одним из самых мощных лазерных комплексов в мире[6].

Другие[править | править код]

  • Кольцевой ветроволновой стратифицированный бассейн (длина — 20 м, сечение 0,3×0,6 м2) — предназначен для изучения поверхностных волн, возбуждаемых ветром, и для разработки методов дистанционного зондирования водной поверхности
  • Акустический бассейн (4,5×3,5×3 м3)
  • Акустическая безэховая камера
  • Морской автономный измерительный комплекс
  • Гидроакустические кабельные антенны
  • Приёмно-излучающий гидроакустический комплекс
  • Мобильный сейсмоакустический комплекс
  • Сильноточные электронные ускорители:
    • Сильноточный ускоритель (энергия электронов — до 700 кэВ, сила тока — 5 кА, длительность электронных импульсов — 40 нс) с высокой (до 100 Гц) частотой следования импульсов
    • Стенд «Синус-6» с энергией электронов 0,5 МэВ
    • Короткоимпульсный ускоритель «Синус-5» (5 нс, 550 кэВ)
    • Стенд «Сатурн» с термоэмиссионным инжектором для получения токовых импульсов большой длительности
    • Стенд «МЦАР» (энергия электронов до 300 кэВ)
  • Стенд для выращивания высококачественных алмазных плёнок
  • Комплекс для выращивания крупногабаритных водорастворимых кристаллов
  • Импульсно-периодические лазерные системы с длительностью импульса от 25 пс до 100 нс, с энергией в импульсе от 100 мДж до 2,5 Дж и длиной волны от 0,53 мкм до 1,2 мкм
  • Оптический когерентный томограф — предназначен для неинвазивной диагностики биологических тканей на глубину до 2 мм

Подготовка научных кадров[править | править код]

При институте имеется научно-образовательный центр, направленный на обучение учеников 10 и 11 классов по программам углублённого изучения естественнонаучных дисциплин. Совместно с Нижегородским государственным университетом им. Н. И. Лобачевского организован факультет Высшей школы общей и прикладной физики, преподавание на котором большей частью осуществляют сотрудники института. Совместно с радиофизическим факультетом для подготовки молодых кадров организована специальность «Фундаментальная радиофизика и физическая электроника».

В институте имеется аспирантура, осуществляющая подготовку по восьми специальностям:

ИПФ РАН ежегодно проводит Летнюю физико-математическую школу (ЛФМШ) для учащихся 9—11 классов средних школ Нижегородской области.

Инновационная деятельность[править | править код]

С непосредственным участием сотрудников ИПФ РАН был организован ряд коммерческих предприятий, тесно сотрудничающих с институтом[7]. В их числе:

  • ГИКОМ — исследование, изготовление и испытание приборов СВЧ электроники и вспомогательного оборудования
  • ГРАН — акустические, волоконо-оптические устройства
  • МОНИТОРИНГ — устройства акустического мониторинга
  • БиоМедТех — создание оптических когерентных томографов для медицины
  • МЕДУЗА — медицинское оборудование
  • OOO НПЦ «СКАДА» — оборудование для промышленной автоматизации и встраиваемых систем
  • OОО «Нижегородский лазерный центр» — разработка и создание оптических томографов и волоконно-оптических систем визуализации

Научные связи[править | править код]

ИПФ РАН принимает участие в нескольких международных проектах[8], самыми значимыми из которых являются:

Регулярно организуемые научные конференции[править | править код]

ИПФ РАН регулярно является организатором ряда международных научных конференций и школ. Популярным является организация летних конференций, проходящих на корабле, совершающем круиз по реке Волга.

Самыми заметными конференциями являются:

  • Topical problems of nonlinear waves — посвящена фундаментальным и прикладным проблемам теории нелинейных волн.
  • Frontiers of nonlinear physics — посвящена фундаментальным и прикладным проблемам нелинейной физики.
  • Topical problems of biophotonics — посвящена проблемам оптического биоимиджинга, биофотоники, нейроимиджинга и нейродинамики.
  • Current Problems in Optics of Natural Waters — посвящена проблемам распространения оптических волн в водной среде, а также проблемам оптического мониторинга поверхности океана.
  • Всероссийская конференция по биомеханике — впервые проведена в 1984 году[9]. Посвящена проблемам биомеханики.
  • Научная школа «Нелинейные волны» — регулярно проводилась с 1972 по 1989 годы, возобновлена с 2002 года[10]. Основная цель — проведение обзорных обучающих лекций для студентов, аспирантов и молодых учёных.

Санкции[править | править код]

15 сентября 2022 года, на фоне вторжения России на Украину, институт был включен в санкционный список США против «пособников российской агрессии в Украине»[11][12].

23 февраля 2023 года институт попал под санкции Канады против организаций, участвующих в оборонной промышленности России[13]. Также в отношении института санкции ввела Украина[14][15].

Директора института[править | править код]

Литература[править | править код]

  • Институт прикладной физики Российской академии наук / Под ред. Н. Н. Кралина. Н. Новгород: ИПФ РАН, 2012. — 172 с., ил., 1200 экз., ISBN 978-5-8048-0082-7

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Научная Россия. 45 лет ИПФ РАН! (1 апреля 2022). Дата обращения: 26 мая 2023. Архивировано 26 мая 2023 года.
  2. А. Викулова. Глава РАН покидает пост директора института. Коммерсантъ (2 октября 2017). Дата обращения: 3 октября 2017. Архивировано 3 октября 2017 года.
  3. Приказ Министерства науки и высшего образования Российской Федерации от 21 февраля 2023 года № 190
  4. Научные школы ИПФ РАН. Дата обращения: 3 декабря 2009. Архивировано 6 января 2010 года.
  5. 1 2 Экспериментальная база ИПФ РАН. Дата обращения: 3 декабря 2009. Архивировано из оригинала 6 января 2010 года.
  6. Булюбаш Борис. Российские учёные строят сверхмощный лазер Архивная копия от 30 апреля 2013 на Wayback Machine // STRF.ru
  7. ИПФ РАН. Инновационная деятельность. Дата обращения: 3 декабря 2009. Архивировано 28 декабря 2009 года.
  8. Международные связи ИПФ РАН. Дата обращения: 3 декабря 2009. Архивировано 28 декабря 2009 года.
  9. IX Всероссийская конференция по биомеханике. Дата обращения: 3 декабря 2009. Архивировано 29 апреля 2009 года.
  10. Научная школа «Нелинейные волны — 2010». Дата обращения: 3 декабря 2009. Архивировано 15 декабря 2009 года.
  11. Russia-related Designations; Issuance of Russia-related General License and Frequently Asked Questions; Zimbabwe-related Designation, Removals and Update; Libya-related Designation Update (англ.). U.S. Department of the Treasury. Дата обращения: 20 сентября 2022. Архивировано 19 сентября 2022 года.
  12. Институт прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде попал под санкции США. Коммерсантъ (16 сентября 2022). Дата обращения: 26 мая 2023. Архивировано 8 октября 2022 года.
  13. Global Affairs Canada. Regulations Amending the Special Economic Measures (Russia) Regulations. GAC (28 ноября 2022). Дата обращения: 27 февраля 2023. Архивировано из оригинала 27 февраля 2023 года.
  14. Federal Research Center Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences (англ.). Opensanctions. Дата обращения: 27 февраля 2023. Архивировано 27 февраля 2023 года.
  15. Федеральный Исследовательский Центр Институт Прикладной Физики Российской Академии Наук. Rupep. Дата обращения: 26 мая 2023.

Ссылки[править | править код]