Слевa направо: М.Е. Балезин, д.т.н. С.Ю. Соковнин, к.т.н. В.Г. Ильвес (ноябрь 2017 г.)

Группа электрофизических технологий зародилась в лаборатории член-корреспондента РАН Ю.А. Котова и первоначально участвовала в разработке ряда сильноточных ускорителей электронов и генераторов тормозного излучения с промежуточным индуктивным накопителем энергии и ЭВП («ВИРА-1,5», «ВИРА-1,5М»), а также плазменным прерывателем тока «ВИРА-2П».

С 1996 г. был разработан ряд частотных наносекундных ускорителей электронов с полупроводниковым прерывателем тока и тиратроно-магнитной схемой сжатия энергии типа УРТ, которые работают в научно-исследовательских организациях России (ИФХЭ РАН и УрФУ) и Японии (JAERI, сделан совместно с УЭМЗ), а также в промышленной технологической линии радиационного окисления полиэтилена (ЗАО «НИИХИТ-2», г. Саратов).

Группа проводит работы по применению наносекундных электронных пучков для проведения химических реакций, стерилизации медицинского инструмента и пищевых продуктов, очистки воды, получении нанопорошков.

В конце 1997 г. обнаружен эффект радиационно-химической стерилизации упакованных изделий, состоящий в синергетическом эффекте влияния ионизирующего излучения и озона, образующегося под воздействием электронного пучка (Патент РФ № 2163144).

В 1998 г. разработан способ антимикробной обработки жидкостей и устройство для его реализации на основе воздействия наносекундными высоковольтными импульсами (Патент РФ № 2316989).

В 1999 г. на основе нанокерамики, созданной из смеси нанопорошка оксида и порошка металла микронных размеров, создан металлокерамический катод, обладающий высоким ресурсом и позволяющий получать равномерное распределение электронного пучка (Патенты РФ № 2158982 и № 2191488).

В 2007 г. создан способ (патент РФ № 2353573) и установки «Нанобим» для получения нанопорошков металлов и соединений на основе испарения мишени импульсным пучком электронов в газе низкого давления и конденсации на криогенном кристаллизаторе, которые работают в России и в Республике Корея (KAERI). В 2008 г. за этот патент был получен диплом Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам в номинации «100 лучших изобретений России».

Установка «Нанобим-2» позволяет получать нанопорошки оксидов с высокой удельной поверхностью (до 338 м²/г) при производительности до 12 г/час и удельных затратах энергии ~112 кВтч/г (около 5 энергий сублимации). Во всех порошках присутствуют мелкокристаллическая и крупнокристаллическая фракции, различающиеся размером ОКР, а также аморфная компонента. Образование аморфной компоненты в большинстве нанопорошков, полученных с использованием методов электронного испарения импульсным пучком электроном, является их характерной особенностью, что делает метод электронного испарения очень привлекательным для получения и изучения свойств нанопорошков во взаимосвязи с их аморфным состоянием.

Порошки имеют фрактальное строение, состоят из агрегатов размером от десятков до нескольких сотен нм, образованных кристаллическими частиц размером около 3-5 нм, с очень узким распределением частиц по размеру. Нанопорошки имеют высокую дефектность структуры, что отразилось на их люминесцентных и магнитных свойствах. В частности обнаружен магнетизм у нанопорошков оксидов алюминия, циркония, гадолиния, кремния и цинка, а также фторидов бария и кальция.

В 2012 г. разработана установка для радиационного облучения крови с импульсной мощностью поглощенной дозы тормозного излучения 42,5 кГр/с на расстоянии 5 см от источника излучения при скорости набора дозы 23 Гр/мин. На установку получен патент РФ № 2479329. Установка РНОК-300 может быть использована в центрах по переливанию крови, онкологических институтах и соответствующих исследовательских центрах и других учреждениях.

Для применения в мобильной установке, предназначенной для дезинфекции, где существенное значение имеет масса и геометрические размеры, а также возможность перевозки ускорителя с сохранением работоспособности был создан ускоритель УРТ-1М-300.