АННОТИРОВАННЫЙ ОТЧЕТ
О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

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».