Институт спектроскопии ран. Панорама Институт спектроскопии РАН. Виртуальный тур Институт спектроскопии РАН. Достопримечательности, карта, фото, видео. Центр коллективного пользования

От редакции

В середине 90-х родилась идея таким городам присвоить особый статус - «наукоград». Идея в целом здравая, прямо-таки в духе самых свежих веяний, - помочь ученым сосредоточиться на том, что они лучше всего умеют, создать условия для наиболее плодотворной деятельности не только в масштабах одного института, но и на уровне компактной географической точки на карте. Увы, как это нередко бывает, реализация подкачала, хотя определенные подвижки в нужном направлении случились - какие-то преференции муниципалитеты новоявленных наукоградов всё-таки поимели.

Однако по большому счету механизм объединения усилий городов и находящихся на их территориях институтов и других научно-технических учреждений так и не заработал. И не столько из-за отсутствия внятной цели, сколько... Если выражаться политкорректно - ввиду того, что уровень финансирования этих проектов был настолько невелик в масштабах России, что «заработать» на них не представлялось возможным, а значит, и интерес к лоббированию наукоградов быстренько поувял.

Но сами-то наукограды, так или иначе, с официальным статусом или без оного, остались! Остались опять наедине со своими проблемами. При том что люди, живущие в этих городах, продолжают заниматься своим любимым делом. Продолжают, несмотря на «заботу» родного государства, которое руками и умами своих представителей не развивают лучшее, что еще сохранилось в российской науке, а собираются практически в соответствии с классикой «разрушить старый город и построить новый в другом месте».

Отчасти научное сообщество само виновато в том, что страна недооценивает качество и возможности собственной науки. Несмотря на все невзгоды, российская наука вполне конкурентоспособна не только на уровне отдельных ученых, но и в рамках серьезных проектов и целых институтов. А по отдаче в пересчете на вложенный рубль (как доказал ТрВ-Наука) и вовсе занимает лидирующие позиции в мире. Очень часто нашим ученым не хватает всего лишь грамотного пиара. Те достижения, что есть, какими бы очевидными они ни казались самим ученым, должны быть представлены так, чтобы были ясны любому чиновнику (для отчетности) и нормальному обывателю (для разумной патриотической гордости).

Вот эту глобальную задачу и пытается решать наша газета - показать, что наука в России может быть и интересной, и качественной, и полезной обществу, т. е. приносить не только моральные, но и вполне материальные дивиденды. Правильно поданная информация поможет и самим ученым - например, даст новый толчок для развития всё тех же наукоградов, сохранит их суть и даст новый толчок к развитию.

Одним из крупнейших наукоградов является Троицк, попавший после расширения Москвы в особо щекотливую ситуацию. Возможности столицы общеизвестны, в том числе, увы, и в плане нейтрализации любой «инородной» сущности. Превращение Троицка в очередной спальный район лишит и без того ослабшую отечественную науку заметной части потенциала. То, что потенциал есть и при правильном его использовании поможет не только Троицку, но и другим российским наукоградам, мы постараемся показать в своих публикациях. Первая в этом ряду - представление находящегося в Троицке Института спектроскопии РАН (ИСАН).

Собеседник нашего корреспондента Александра Гапотченко - заместитель директора ИСАН, доктор физ.-мат. наук Олег Компанец .

- Олег Николаевич, для начала немного истории - когда и под какие задачи создавался ИСАН?

В 60-е годы внеатмосферные исследования Солнца, первые космические исследования и работы по управляемому термоядерному синтезу потребовали интерпретации получаемых коротковолновых спектров плазмы. Тогдашний уровень теоретических расчетов не обеспечивал ее из-за чрезвычайной сложности таких спектров. Для проведения систематических спектральных исследований решением правительства и был создан 45 лет назад Институт спектроскопии АН СССР. Организатором, первым директором и идеологом направлений исследований ИСАНа стал профессор С. Л. Мандельштам, впоследствии член-корреспондент АН СССР. Ядро Института образовала группа сотрудников лаборатории Комиссии по спектроскопии АН СССР, к которой затем присоединились сотрудники ФИАНа во главе с доктором физ.-мат. наук В. С. Летоховым, ставшим заместителем директора и возглавившим исследования в области лазерной спектроскопии. Штат ИСАНа пополнялся в основном молодыми выпускниками МФТИ, которые в настоящее время заняли серьезные позиции в мировом рейтинге ученых. Хотя численность работников Института не так велика (в настоящее время - 205 человек, из которых примерно половина - научные сотрудники, из них 23 доктора и 42 кандидата наук), Институт неизменно входит, по данным зарубежных источников, в тридцатку научных организаций России с наивысшим индексом цитирования работ их ученых. А согласно исследованиям, проведенным «Корпусом экспертов» в 2012 году, ИСАН входит в тройку . С 1989 года Институт возглавляет член-корреспондент РАН Е. А. Виноградов.

ИСАН ведет исследования атомов, ионов с высокой кратностью ионизации, плазмы, молекул (как простейших в газовой фазе, так и сложных в различных матрицах), жидкостей, кристаллов и пленок, многослойных тонкопленочных структур, метаматериалов, поверхности твердых тел, биообъектов. Область изучаемых спектров различных объектов простирается от рентгеновского до сантиметрового диапазона длин волн. Для получения спектров в Институте создан большой набор спектральных приборов и установок, многие из которых являются уникальными и не имеющими аналогов в мире.

- Каковы основные достижения за 45 лет и с чьими именами они связаны?

Нами за эти годы получены важные научные результаты мирового уровня, открывшие новые направления науки и технологий и заложившие их физико-технические основы. Замечательных ученых у нас немало, но я хотел бы особо выделить С. Л. Мандельштама, В. С. Летохова и Р. И. Персонова.

Систематические исследования энергетической структуры атомов и ионов позволили получить необходимые данные для астрофизики и спектральной диагностики высокотемпературной плазмы, а также разработать принципы и методы создания одного из важнейших элементов литографического процесса получения наноэлектронных чипов - мощных источников экстремального ультрафиолетового излучения в области 6–17 нм.

В этом большая заслуга первых и теперешних руководителей работ по атомной спектроскопии С. Л. Мандельштама, Э. Я. Кононова, А. Н. Рябцева, К. Н. Кошелева.

Проведенные широким фронтом пионерские исследования в области лазерной спектроскопии привели к получению целого ряда принципиально новых результатов, которые во многом определили современный облик лазерной физики, спектроскопии и нелинейной оптики. В их числе:

  • разработка лазерных методов разделения изотопов и создание на этой основе совместно с рядом других организаций (в том числе, с ТРИНИТИ) первой в мире промышленной установки лазерного разделения изотопов углерода;
  • создание научных основ физики ультрахолодных атомов и оптики атомных пучков и их применение в нанооптике, нанофотонике, атомной нанолитографии и других современных нанотехнологиях;
  • получение сверхузких резонансов в атомно-молекулярных спектрах и создание на их основе лазерных стандартов частоты и длины волны;
  • разработка лазерных методов детектирования одиночных атомов и ионов и на этой основе создание установок ультрачувствительного мониторинга следов элементов и микропримесей в природных объектах и высокочистых веществах;
  • инициация химических реакций ультракороткими импульсами и лазерная фемтохимия, лазерный оптический «наноскоп» для визуализации нанообъектов.

В этих исследованиях, отмеченных печатью таланта рано ушедшего от нас В. С. Летохова, проявили себя коллективы, руководимые его учениками и коллегами (В. И. Балыкин, Е. А. Рябов, С. В. Чекалин, Р. В. Амбарцумян, П. Г. Крюков, М. А. Большов).

Крупные научные результаты получены в отделе молекулярной спектроскопии под руководством Р. И. Персонова. Разработан метод селективного лазерного возбуждения узких линий в спектрах примесных молекулярных систем при низких температурах и связанного с ним метода получения («выжигания») устойчивых спектральных провалов после воздействия на примесные молекулы интенсивного лазерного света. Это позволило получать самую разнообразную информацию о свойствах примесных молекул и их окружения. В этом же отделе получил свое рождение новый подход к исследованию микроскопической природы динамических процессов в неупорядоченных твердотельных средах, благодаря которому была впервые получена уникальная информация о динамике свойств стекол и полимеров в широком диапазоне температур и времен наблюдения (Ю. Г. Вайнер).

Фундаментальным вкладом в спектроскопию твердого тела явились пионерские исследования Е. А. Виноградовым инфракрасного теплового излучения кристаллов и пленок. Им же разработаны принципы построения ИК-спектрометров высокой фотометрической точности и создана серия таких приборов для исследования оптических свойств полупроводниковых соединений. Лабораториями отдела спектроскопии твердого тела (Г. Н. Жижин, Х. Е. Стерин, Б. Н. Маврин, Н. Н. Новикова) исследовано в Институте самое большое число спектров разнообразных материалов оптоэлектроники и нанофизики, чтобы предложить пути, которые ведут к созданию или совершенствованию технологии получения новых материалов с заданными полезными свойствами.

Серьезными результатами могут гордиться и наши теоретики В. М. Агранович, Ю. Е. Лозовик, А. М. Камчатнов, А. Г. Мальшуков, В. И. Юдсон, предложившие множество идей и написавшие огромное количество монографий, а также статей и обзоров в самые престижные научные журналы.

Нельзя еще раз не упомянуть о большой линейке созданных за 45 лет самых разнообразных научных установок и приборов - от уникальных, типа многоцелевого автоматизированного фемтосекундного лазерно-диагностического спектрометрического комплекса, до нашедших широкое применение в практике разного рода анализаторов (анализаторов металлов и сплавов, эмиссионных анализаторов порошков, минералогических объектов, почв, биосенсорных анализаторов биологических жидкостей) и мини-спектрометров. Долго перечислять всех их создателей, они есть во всех лабораториях Института, просто скажу им доброе слово.

Главные направления текущих исследований, их цели и перспективы, основные результаты, ведущие исследователи?

В настоящее время в научной структуре Института находятся отделы атомной спектроскопии, молекулярной спектроскопии, спектроскопии твердого тела, лазерной спектроскопии, лазерно-спектрального приборостроения, теоретический отдел, лаборатории спектроскопии наноструктур и экспериментальных методов спектроскопии.

Спектроскопия - динамично развивающаяся наука. Каждые несколько лет в ней возникают новые направления, и все они представлены в ИСАНе. Ежегодно учеными института публикуются 120–140 научных статей в ведущих реферируемых журналах, книги и монографии, делается более 50 докладов на международных научных конференциях. Регулярно достижения Института входят в число основных научных достижений РАН, доклады ученых ИСАНа заслушиваются на научных сессиях Отделения физических наук и на заседаниях Президиума РАН.

Обо всех ведущихся работах рассказать невозможно, я остановлюсь лишь на нескольких, наиболее важных проектах.

Задача создания элементной базы нано- и оптоэлектроники решается и другим путем - методом атомной камеры-обскуры (докт. физ.-мат. наук В. И. Балыкин), позволяющим с помощью атомного пучка прямо получать одновременно более миллиона идентичных (>10 6) атомных, молекулярных структур и гетероструктур произвольной формы размером до 30 нм и менее. Работа ведется совместно с Экспериментальным заводом научного приборостроения РАН (Черноголовка). Уже создан опытный образец установки «Атомный нанолитограф», который размещен в условиях чистого помещения класса ISO5 Центра «Нанооптика и нанофотоника» ИСАН, с его помощью получены на поверхности диэлектрика образцы наноструктур из благородных металлов разной формы: нановолноводы, кольцевой нанорезонатор, оптическая наноантенна.

Важным направлением работ остается спектральная диагностика новых материалов и наноструктур (Е. А. Виноградов). Оптическая Фурье- и колебательная спектроскопия позволяет исследовать оксиды редкоземельных элементов в порах диаметром 40–150 нм, наночастицы редкоземельных элементов и соединений в кристаллах и стеклах, наночастицы и их комплексы с редкими землями в полимерных матрицах; слоистые пленочные структуры, оптические свойства квазикристаллов, сверхтвердые и сверхпрочные покрытия, нанотрубки, нанокомпозиты и другие перспективные для применения материалы. Работа ведется широким фронтом в тесном сотрудничестве со многими российскими и зарубежными партнерами.

К этому направлению тесно примыкает диагностика локальных параметров твердотельных органических структур (докт. физ.-мат. наук А. В. Наумов). Метод основан на использовании в качестве спектрального нанозонда, вводимого в твердотельную среду, одиночных хромофорных молекул, оптические спектры которых чрезвычайно чувствительны к параметрам ближайшего микроокружения и содержат разнообразную информацию о параметрах этого окружения. Новый метод обладает целым рядом уникальных достоинств: отсутствие усреднения по объему образца, малое искажающее действие, высокая информативность, диагностика нанообъектов практически любой природы.

Среди спектрометрических задач, которые сейчас приходится решать, уместно назвать абсорбционную спектрометрию пламен (докт. физ.-мат. наук М. А. Большов) для поиска оптимальных условий процессов горения в сверхзвуковых потоках горючих смесей летательных аппаратов и ракет (в сотрудничестве с ОИВТ РАН и ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского); разработку аппаратуры эмиссионного спектрального анализа специальных сплавов (канд. техн. наук Э. Г. Силькис) для создания более простых, недорогих и мобильных приборов анализа новых материалов, композитов и сплавов специального назначения при их производстве (совместно с ООО «МОРС»), а также совместную с ИМБ РАН разработку портативных биосенсорных аналитических тест-систем (докт. физ.-мат. наук О. Н. Компанец) для экспресс-контроля содержаний в жидкости биологически активных и токсичных соединений, а также наночастиц - в их производстве и применениях, в первую очередь в медицине и фармакологии.

Важным направлением текущих исследований становится электронная микроскопия перспективных материалов и структур и их превращений (докт. физ.-мат. наук Е. А. Рябов). В рамках этого проекта ведется (совместно с МИТХТ им. Ломоносова и ИПЛИТ РАН) разработка нового метода изучения сверхбыстрой (10 -10 -10 -13 с) структурной динамики конденсированных сред на основе четырехмерной (с временным разрешением) электронной микроскопии и создание уникального экспериментального комплекса для исследования динамических процессов в новых перспективных материалах, в том числе при их структурных и физических превращениях и при взаимодействии с излучением.

С указанной работой тесно связан другой проект (докт. физ.-мат. наук С. В. Чекалин), нацеленный на осуществление возможности пространственно контролируемой модификации поверхностных свойств материала и получения химически видоизмененного нанорельефа с помощью лазерного излучения фемтосекундной длительности и узконаправленных, сжатых во времени нанопучков электронов.

Упомяну, пожалуй, еще пару работ, перспективных с точки зрения возможных применений, - создание новых, малозатратных методов лазерного разделения изотопов, в том числе широко востребованных изотопов углерода и кремния (докт. физ.-мат. наук Е. А. Рябов), и разработка нанолокализованных источников излучения для задач нанофотоники и оптоэлектроники (докт. физ.-мат. наук В. И. Балыкин).

- В ИСАНе много проектов, связанных с новыми технологиями. Получают ли сотрудники гранты, средства по контрактам и т. п., какова доля заработанных таким образом денег в бюджете института в сравнении с финансированием из Академии? Если мы хотим быть конкурентны в мировой науке, то конкурентна должна быть и зарплата ученых, это одно из главных условий привлечения молодых в науку. Можно ли привести данные, сколько зарабатывает молодой специалист, сколько с.н.с. - кандидат наук?

Разумеется. Кроме госзадания и работ по программам РАН, многие лаборатории выполняют дополнительно прикладные работы по госконтрактам с Минобрнауки и по договорам, имеют гранты РФФИ, гранты Президента молодым ученым. Доля таких работ за прошлый год составила примерно треть от общего финансирования. Средняя зарплата по ИСАНу в 2012 году около 49 тыс. руб. Доход любого специалиста, естественно, зависит от объема дополнительного финансирования и, если оно есть, колеблется (грубо) в пределах 20–30 тыс. руб. для молодого исследователя без степени и 30–50 тыс. руб. для старшего научного сотрудника. На квартиру, конечно, накопить сложно (надежда, к стыду нашему, только на помощь родителей), хотя для молодежи в РАН есть (была, по крайней мере) специальная программа покупки квартир, и она сыграла для наших ребят весьма существенную роль.

Институт спектроскопии РАН
(ИСАН )

Международное название Institute of Spectroscopy RAS (ISAN)
Основан
Директор проф., д.ф.-м.н. В. Н. Задков
Сотрудников 230
Аспирантура Оптика, Теоретическая физика, Физика твердого тела, Лазерная физика
Расположение Россия Россия , Троицк, Москва 55°27′53″ с. ш. 37°17′51″ в. д. H G Я O
Юридический адрес 142190, Троицк, Москва, ул. Физическая, 5
Сайт isan.troitsk.ru

Институ́т спектроскопи́и Росси́йской акаде́мии нау́к (ИСАН) - РАН , в котором проводятся исследования в области спектроскопии .

Историческая справка

Институт спектроскопии Российской академии наук (ИСАН) (до 1991 г. - Институт спектроскопии АН СССР) организован в 1968 году на базе лаборатории Комиссии по спектроскопии АН СССР . Первоначальная задача лаборатории - обеспечение научно-организационной деятельности Комиссии по спектроскопии, решение ряда научно-технических задач, обучение и подготовка кадров и другие. Со временем деятельность лаборатории вышла далеко за первоначально намеченные рамки. В ней развернулась большая научно-исследовательская работа, сосредоточенная на спектральном приборостроении и внедрении в народное хозяйство атомной и молекулярной спектроскопии. Появились серьёзные научные и практические результаты. Лаборатория Комиссии по спектроскопии превратилась в самостоятельное научное учреждение с высококвалифицированными кадрами. 10 ноября 1967 года Президиум АН СССР принял постановление о целесообразности реорганизации лаборатории Комиссии в Институт спектроскопии АН СССР - головную организацию в области спектроскопии в СССР.

Вскоре последовало согласие Государственного Комитета по науке и технике на создание института, и 29 ноября 1968 года вышло постановление Президиума АН СССР о реорганизации Лаборатории в Институт. По предложению Академика-секретаря Отделения общей физики и астрономии (ООФА) АН СССР академика Л. А. Арцимовича строительство Института спектроскопии было намечено в создаваемом в то время Научном центре в Красной Пахре, где уже существовали и Институт физики высоких давлений (ИФВД). Перед институтом были поставлены задачи исследования спектроскопических констант атомов и молекул, необходимых для астрофизики , физики , лазерной техники, органической химии и химической физики .

Организатором, первым директором и идеологом направления научных исследований Института стал доктор физико-математических наук, профессор Сергей Леонидович Мандельштам , впоследствии член-корреспондент АН СССР. Ядром Института стала группа сотрудников лаборатории Комиссии по спектроскопии: С. А. Ухолин, Х. Е. Стерин, Г. Н. Жижин, В. Б. Белянин, Я. М. Кимельфельд, Э. Я. Кононов, М. П. Алиев, С. Н. Мурзин. Из ФИАНа в ИСАН перешли В. Г. Колошников, Б. Д. Осипов, В. С. Летохов , Р. В. Амбарцумян, О. Н. Компанец, О. А. Туманов, из Обнинска - В. М. Агранович, из МГПИ им. В. И. Ленина - Р. И. Персонов . С 1971 г. по 1977 г. в Институте работал С. Г. Раутиан . Привлечение известных ученых позволило быстро создать высококвалифицированный научный коллектив. Одновременно штат Института пополнялся молодыми способными выпускниками Московского физико-технического института, которые до сих пор работают в Институте и занимают ключевые позиции в мировом рейтинге ученых.

По замыслу С. Л. Мандельштама численность Института не должна была превышать трехсот-четырёхсот человек. Небольшие по численности лаборатории позволяли руководителям заниматься прежде всего научной, а не административной работой и мобильно менять тематику исследований.

В настоящее время в штате Института работает ~160 человек, из них примерно половина - научные сотрудники, в числе которых 30 докторов и 45 кандидатов наук.

При ИСАНе работают базовые кафедры «Нанооптика и спектроскопия» (бывш. «Квантовая оптика») МФТИ (факультет проблем физики и энергетики) и с 2017 г. «Квантовой оптики и нанофотоники» НИУ ВШЭ (факультет физики).

Структура Института

Дирекция

  • Директор (с 2015 года) - проф., д.ф.-м.н. Виктор Николаевич Задков
  • Зам. дир. по научной работе - проф., д.ф.-м.н. Леонид Аркадьевич Сурин
  • Зам. дир. по финансам - Андрей Юрьевич Плодухин
  • Зам. дир. по общим вопросам - ‘’Алексей Сергеевич Станкевич
  • Учёный секретарь - к.ф.-м.н. Евгений Борисович Перминов’"

Научные подразделения

1. Теоретический отдел (зав. отделом д.ф.-м.н. А.М. Камчатнов)

  • сектор нелинейной спектроскопии (зав. сектором - д.ф.-м.н. А.М. Камчатнов)
  • сектор спектроскопии фазовых переходов (зав. сектором - д.ф.-м.н. А.Г. Мальшуков);

2. Отдел атомной спектроскопии (зав. отделом д.ф.-м.н. А.Н. Рябцев)

  • лаборатория атомной спектроскопии (зав. лаб. - д.ф.-м.н. А.Н. Рябцев)
  • сектор спектроскопии высокотемпературной плазмы (зав. сектором к.ф.-м.н. П.С. Анциферов)
  • сектор плазменных источников излучения (зав. сектором В.М. Кривцун);

3. Отдел лазерной спектроскопии (зав. отделом - д.ф.-м.н. Е.А. Рябов)

  • лаборатория спектроскопии возбужденных состояний молекул (зав. лаб. - д.ф.-м.н. Е.А. Рябов)
  • лаборатория лазерной спектроскопии (зав. лаб. - д.ф.-м.н. В.И. Балыкин)
  • лаборатория спектроскопии ультрабыстрых процессов (зав. лаб. - д.ф.-м.н. С.В. Чекалин);

4. Отдел спектроскопии конденсированных сред (зав. отделом - профессор РАН, д.ф.-м.н. А.В. Наумов)

  • лаборатория спектроскопии конденсированных сред (зав. лаб. - к.ф.-м.н. С.А. Климин)
  • лаборатория фурье-спектроскопии высокого разрешения (зав. лаб. - д.ф.-м.н. М.Н. Попова)
  • лаборатория электронных спектров молекул (зав. лаб. - профессор РАН, д.ф.-м.н. А.В. Наумов);

5. Отдел молекулярной спектроскопии (зав. отделом - д.ф.-м.н. Л.А. Сурин)

  • лаборатория аналитической спектроскопии (зав. лаб. - д.ф.-м.н. М.А. Большов)
  • лаборатория оптики и спектроскопии нанообъектов (зав. лаб. - д.ф.-м.н. Ю.Г.Вайнер)
  • сектор спектроскопии межмолекулярных взаимодействий (зав. сектором - д.ф.-м.н. Л.А. Сурин);

6. Отдел лазерно-спектрального приборостроения (зав. отделом - д.ф.-м.н. О.Н. Компанец)

  • сектор многоканальных систем регистрации (зав. сектором - к.т.н. Э.Г. Силькис);

7. Лаборатория спектроскопии наноструктур (зав. лаб. - проф. Ю.Е. Лозовик)

8. Лаборатория экспериментальных методов спектроскопии (зав. лаб. - к.ф.-м.н. Е.Б. Перминов)

Центр коллективного пользования

Центр коллективного пользования «Оптико-спектральные исследования» создан 01 марта 2001 г. Структурно ЦКП включает в себя лабораторию спектроскопии ультрабыстрых процессов и лабораторию фурье-спектроскопии. Цель ЦКП - предоставление научным коллективам возможностей проведения широких оптико-спектральных исследований на высоком научном уровне и на современном оборудовании для решения научных задач, определенных приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники РФ и перечнем критических технологий РФ; повышение эффективности использования имеющегося в ЦКП измерительного, аналитического, диагностического, метрологического и технологического оборудования; дальнейшее развитие приборной базы, экспериментальных установок и методов оптико-спектральных исследований и измерений.

Расположение Россия Россия , Московская обл., Троицк 55°27′53″ с. ш. 37°17′51″ в. д. H G Я O L

Институ́т спектроскопи́и Росси́йской акаде́мии нау́к (ИСАН) - РАН , в котором проводятся исследования в области спектроскопии .

Энциклопедичный YouTube

    1 / 1

    ✪ Андрей Наумов: "Наноскопия или как увидеть одну молекулу"

Субтитры

Историческая справка

Институт спектроскопии Российской академии наук (ИСАН) (до 1991 г. - Институт спектроскопии АН СССР) организован в 1968 году на базе лаборатории Комиссии по спектроскопии АН СССР . Первоначальная задача лаборатории - обеспечение научно-организационной деятельности Комиссии по спектроскопии, решение ряда научно-технических задач, обучение и подготовка кадров и другие. Со временем деятельность лаборатории вышла далеко за первоначально намеченные рамки. В ней развернулась большая научно-исследовательская работа, сосредоточенная на спектральном приборостроении и внедрении в народное хозяйство атомной и молекулярной спектроскопии. Появились серьёзные научные и практические результаты. Лаборатория Комиссии по спектроскопии превратилась в самостоятельное научное учреждение с высококвалифицированными кадрами. 10 ноября 1967 года Президиум АН СССР принял постановление о целесообразности реорганизации лаборатории Комиссии в Институт спектроскопии АН СССР - головную организацию в области спектроскопии в СССР.

Вскоре последовало согласие Государственного Комитета по науке и технике на создание института, и 29 ноября 1968 года вышло постановление Президиума АН СССР о реорганизации Лаборатории в Институт. По предложению Академика-секретаря Отделения общей физики и астрономии (ООФА) АН СССР академика Л. А. Арцимовича строительство Института спектроскопии было намечено в создаваемом в то время Научном центре в Красной Пахре, где уже существовали и Институт физики высоких давлений (ИФВД). Перед институтом были поставлены задачи исследования спектроскопических констант атомов и молекул, необходимых для астрофизики , физики , лазерной техники, органической химии и химической физики .

Организатором, первым директором и идеологом направления научных исследований Института стал доктор физико-математических наук, профессор Сергей Леонидович Мандельштам , впоследствии член-корреспондент АН СССР. Ядром Института стала группа сотрудников лаборатории Комиссии по спектроскопии: С. А. Ухолин, Х. Е. Стерин, Г. Н. Жижин, В. Б. Белянин, Я. М. Кимельфельд, Э. Я. Кононов, М. П. Алиев, С. Н. Мурзин. Из ФИАНа в ИСАН перешли В. Г. Колошников, Б. Д. Осипов, В. С. Летохов , Р. В. Амбарцумян, О. Н. Компанец, О. А. Туманов, из Обнинска - В. М. Агранович, из МГПИ им. В. И. Ленина - Р. И. Персонов . С 1971 г. по 1977 г. в Институте работал С. Г. Раутиан . Привлечение известных ученых позволило быстро создать высококвалифицированный научный коллектив. Одновременно штат Института пополнялся молодыми способными выпускниками Московского физико-технического института, которые до сих пор работают в Институте и занимают ключевые позиции в мировом рейтинге ученых.

Файл:Isan reception.jpg

Открытие памятного бюста С. Л. Мандельштама в ИСАН

По замыслу С. Л. Мандельштама численность Института не должна была превышать трехсот-четырёхсот человек. Небольшие по численности лаборатории позволяли руководителям заниматься прежде всего научной, а не административной работой и мобильно менять тематику исследований.

В настоящее время в штате Института работает ~200 человек, из них примерно половина - научные сотрудники, в числе которых 30 докторов и 45 кандидатов наук.

При ИСАНе работает базовая кафедра «Нанооптика и спектроскопия» (бывш. «Квантовая оптика») МФТИ (факультет проблем физики и энергетики).

Структура Института

Дирекция

  • Директор (с 2015 года) - проф., д.ф.-м.н. Виктор Николаевич Задков
  • проф., д.ф.-м.н. Олег Николаевич Компанец
  • Зам. дир. по научной работе - профессор РАН, д.ф.-м.н. Андрей Витальевич Наумов
  • Учёный секретарь - к.ф.-м.н. Евгений Борисович Перминов
  • Зам. дир. по финансам - Андрей Юрьевич Плодухин
  • Зам. дир. по общим вопросам - Дмитрий Юрьевич Помыкалов

Научные подразделения

1. отдел атомной спектроскопии (зав. отделом д.ф.-м.н. А. Н. Рябцев)

  • лаборатория атомной спектроскопии (зав. лаб. - д.ф.-м.н. А. Н. Рябцев)
  • сектор спектроскопии высокотемпературной плазмы (зав. сектором к.ф.-м.н. П. С. Анциферов)
  • сектор плазменных источников излучения (зав. сектором В. М. Кривцун);

2. отдел молекулярной спектроскопии (зав. отделом - профессор РАН, д.ф.-м.н. А. В. Наумов)

  • лаборатория аналитической спектроскопии (зав. лаб. - д.ф.-м.н. М. А. Большов)
  • лаборатория электронных спектров молекул (зав. лаб. - д.ф.-м.н. Ю. Г.Вайнер);

3. отдел спектроскопии твердого тела (зав. отделом - чл.-корр. РАН Е. А. Виноградов)

  • лаборатория спектроскопии конденсированных сред (зав. лаб. - к.ф.-м.н. Н. Н. Новикова)
  • лаборатория фурье-спектроскопии высокого разрешения (зав. лаб. - д.ф.-м.н. М. Н. Попова);

4. отдел лазерной спектроскопии (зав. отделом - д.ф.-м.н. Е. А. Рябов)

  • лаборатория лазерной спектроскопии (зав. лаб. - д.ф.-м.н. В. И. Балыкин)
  • лаборатория спектроскопии возбужденных состояний молекул (зав. лаб. - д.ф.-м.н. Е. А. Рябов)
  • лаборатория спектроскопии ультрабыстрых процессов (зав. лаб. - д.ф.-м.н. С. В. Чекалин)

5. отдел лазерно-спектрального приборостроения (зав. отделом - д.ф.-м.н. О. Н. Компанец)

  • сектор многоканальных систем регистрации (зав. сектором - к.т.н. Э. Г. Силькис);

6. теоретический отдел (зав. отделом д.ф.-м.н. А. М. Камчатнов)

  • сектор нелинейной спектроскопии (зав. сектором - д.ф.-м.н. А.М. Камчатнов)
  • сектор спектроскопии фазовых переходов (зав. сектором - д.ф.-м.н. А. Г. Мальшуков)

7. лаборатория спектроскопии наноструктур (зав. лаб. - профессор Ю. Е. Лозовик)

8. лаборатория экспериментальных методов спектроскопии (зав. лаб. - к.ф.-м.н. Е. Б. Перминов)

Центр коллективного пользования

Центр коллективного пользования «Оптико-спектральные исследования» создан 01 марта 2001 г. Структурно ЦКП включает в себя лабораторию спектроскопии ультрабыстрых процессов и лабораторию фурье-спектроскопии. Цель ЦКП - предоставление научным коллективам возможностей проведения широких оптико-спектральных исследований на высоком научном уровне и на современном оборудовании для решения научных задач, определенных приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники РФ и перечнем критических технологий РФ; повышение эффективности использования имеющегося в ЦКП измерительного, аналитического, диагностического, метрологического и технологического оборудования; дальнейшее развитие приборной базы, экспериментальных установок и методов оптико-спектральных исследований и измерений.

Научно-образовательная деятельность

Совет создан с целью объединения научной молодёжи Института, формирования молодёжной политики, координации работы молодых ученых, защиты и представления интересов молодёжи в профессиональной и социально-бытовой сферах.

Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка.Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии.

Эта статья или раздел нуждается в переработке.Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей.

Институт спектроскопии РАН
(ИСАН )
Международное название Institute of Spectroscopy RAS (ISAN)
Основан
Директор проф., д.ф.-м.н. В. Н. Задков
Сотрудников 230
Аспирантура Оптика, Теоретическая физика, Физика твердого тела, Лазерная физика
Расположение Россия , Троицк, Москва 55°27′53″ с. ш. 37°17′51″ в. д. H G Я O L
Юридический адрес 142190, Троицк, Москва, ул. Физическая, 5
Сайт isan.troitsk.ru

Институ́т спектроскопи́и Росси́йской акаде́мии нау́к (ИСАН) - РАН , в котором проводятся исследования в области спектроскопии .

Историческая справка

Институт спектроскопии Российской академии наук (ИСАН) (до 1991 г. - Институт спектроскопии АН СССР) организован в 1968 году на базе лаборатории Комиссии по спектроскопии АН СССР . Первоначальная задача лаборатории - обеспечение научно-организационной деятельности Комиссии по спектроскопии, решение ряда научно-технических задач, обучение и подготовка кадров и другие. Со временем деятельность лаборатории вышла далеко за первоначально намеченные рамки. В ней развернулась большая научно-исследовательская работа, сосредоточенная на спектральном приборостроении и внедрении в народное хозяйство атомной и молекулярной спектроскопии. Появились серьёзные научные и практические результаты. Лаборатория Комиссии по спектроскопии превратилась в самостоятельное научное учреждение с высококвалифицированными кадрами. 10 ноября 1967 года Президиум АН СССР принял постановление о целесообразности реорганизации лаборатории Комиссии в Институт спектроскопии АН СССР - головную организацию в области спектроскопии в СССР.

Вскоре последовало согласие Государственного Комитета по науке и технике на создание института, и 29 ноября 1968 года вышло постановление Президиума АН СССР о реорганизации Лаборатории в Институт. По предложению Академика-секретаря Отделения общей физики и астрономии (ООФА) АН СССР академика Л. А. Арцимовича строительство Института спектроскопии было намечено в создаваемом в то время Научном центре в Красной Пахре, где уже существовали и Институт физики высоких давлений (ИФВД). Перед институтом были поставлены задачи исследования спектроскопических констант атомов и молекул, необходимых для астрофизики , физики , лазерной техники, органической химии и химической физики .

Организатором, первым директором и идеологом направления научных исследований Института стал доктор физико-математических наук, профессор Сергей Леонидович Мандельштам , впоследствии член-корреспондент АН СССР. Ядром Института стала группа сотрудников лаборатории Комиссии по спектроскопии: С. А. Ухолин, Х. Е. Стерин, Г. Н. Жижин, В. Б. Белянин, Я. М. Кимельфельд, Э. Я. Кононов, М. П. Алиев, С. Н. Мурзин. Из ФИАНа в ИСАН перешли В. Г. Колошников, Б. Д. Осипов, В. С. Летохов , Р. В. Амбарцумян, О. Н. Компанец, О. А. Туманов, из Обнинска - В. М. Агранович, из МГПИ им. В. И. Ленина - Р. И. Персонов . С 1971 г. по 1977 г. в Институте работал С. Г. Раутиан . Привлечение известных ученых позволило быстро создать высококвалифицированный научный коллектив. Одновременно штат Института пополнялся молодыми способными выпускниками Московского физико-технического института, которые до сих пор работают в Институте и занимают ключевые позиции в мировом рейтинге ученых.

По замыслу С. Л. Мандельштама численность Института не должна была превышать трехсот-четырёхсот человек. Небольшие по численности лаборатории позволяли руководителям заниматься прежде всего научной, а не административной работой и мобильно менять тематику исследований.

В настоящее время в штате Института работает ~160 человек, из них примерно половина - научные сотрудники, в числе которых 30 докторов и 45 кандидатов наук.

При ИСАНе работают базовые кафедры «Нанооптика и спектроскопия» (бывш. «Квантовая оптика») МФТИ (факультет проблем физики и энергетики) и с 2017 г. «Квантовой оптики и нанофотоники» НИУ ВШЭ (факультет физики).

Структура Института

Дирекция

  • Директор (с 2015 года) - проф., д.ф.-м.н. Виктор Николаевич Задков
  • Зам. дир. по научной работе - проф., д.ф.-м.н. Леонид Аркадьевич Сурин
  • Зам. дир. по финансам - Андрей Юрьевич Плодухин
  • Зам. дир. по общим вопросам - ‘’Алексей Сергеевич Станкевич
  • Учёный секретарь - к.ф.-м.н. Евгений Борисович Перминов’"

Научные подразделения

1. Теоретический отдел (зав. отделом д.ф.-м.н. А.М. Камчатнов)

  • сектор нелинейной спектроскопии (зав. сектором - д.ф.-м.н. А.М. Камчатнов)
  • сектор спектроскопии фазовых переходов (зав. сектором - д.ф.-м.н. А.Г. Мальшуков);

2. Отдел атомной спектроскопии (зав. отделом д.ф.-м.н. А.Н. Рябцев)

  • лаборатория атомной спектроскопии (зав. лаб. - д.ф.-м.н. А.Н. Рябцев)
  • сектор спектроскопии высокотемпературной плазмы (зав. сектором к.ф.-м.н. П.С. Анциферов)
  • сектор плазменных источников излучения (зав. сектором В.М. Кривцун);

3. Отдел лазерной спектроскопии (зав. отделом - д.ф.-м.н. Е.А. Рябов)

  • лаборатория спектроскопии возбужденных состояний молекул (зав. лаб. - д.ф.-м.н. Е.А. Рябов)
  • лаборатория лазерной спектроскопии (зав. лаб. - д.ф.-м.н. В.И. Балыкин)
  • лаборатория спектроскопии ультрабыстрых процессов (зав. лаб. - д.ф.-м.н. С.В. Чекалин);

4. Отдел спектроскопии конденсированных сред (зав. отделом - профессор РАН, д.ф.-м.н. А.В. Наумов)

  • лаборатория спектроскопии конденсированных сред (зав. лаб. - к.ф.-м.н. С.А. Климин)
  • лаборатория фурье-спектроскопии высокого разрешения (зав. лаб. - д.ф.-м.н. М.Н. Попова)
  • лаборатория электронных спектров молекул (зав. лаб. - профессор РАН, д.ф.-м.н. А.В. Наумов);

5. Отдел молекулярной спектроскопии (зав. отделом - д.ф.-м.н. Л.А. Сурин)

  • лаборатория аналитической спектроскопии (зав. лаб. - д.ф.-м.н. М.А. Большов)
  • лаборатория оптики и спектроскопии нанообъектов (зав. лаб. - д.ф.-м.н. Ю.Г.Вайнер)
  • сектор спектроскопии межмолекулярных взаимодействий (зав. сектором - д.ф.-м.н. Л.А. Сурин);

6. Отдел лазерно-спектрального приборостроения (зав. отделом - д.ф.-м.н. О.Н. Компанец)

  • сектор многоканальных систем регистрации (зав. сектором - к.т.н. Э.Г. Силькис);

7. Лаборатория спектроскопии наноструктур (зав. лаб. - проф. Ю.Е. Лозовик)

8. Лаборатория экспериментальных методов спектроскопии (зав. лаб. - к.ф.-м.н. Е.Б. Перминов)

Центр коллективного пользования

Центр коллективного пользования «Оптико-спектральные исследования» создан 01 марта 2001 г. Структурно ЦКП включает в себя лабораторию спектроскопии ультрабыстрых процессов и лабораторию фурье-спектроскопии. Цель ЦКП - предоставление научным коллективам возможностей проведения широких оптико-спектральных исследований на высоком научном уровне и на современном оборудовании для решения научных задач, определенных приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники РФ и перечнем критических технологий РФ; повышение эффективности использования имеющегося в ЦКП измерительного, аналитического, диагностического, метрологического и технологического оборудования; дальнейшее развитие приборной базы, экспериментальных установок и методов оптико-спектральных исследований и измерений.

Научно-образовательная деятельность

Конференции, школы

Международное сотрудничество

  • Соучредитель Международного виртуального института нанопленок (

Ответственный редактор член-корреспондент РАН Е.А.Виноградов

Троицк Московской обл.

Издательство «Тровант»

Печатается по решению

Ученого совета Института спектроскопии РАН

Ответственный за выпуск ученый секретарь Е.Б.Перминов Институту спектроскопии РАН – 40 лет / отв.редактор Е.А.Виноградов;

Рос. Акад. наук, Институт спектроскопии РАН.

И71 Троицк Моск.обл.: Изд-во «Тровант», 2008. 247 с.

ISBN Издание посвящено 40-летнему юбилею Института спектроскопии – одному из первых институтов, построенных в Троицком научном центре Российской академии наук.

В издании отражены направления, современное состояние, достижения и перспективы научных исследований Института, а также его деятельность в области подготовки научных кадров.

Институт спектроскопии РАН г. Троицк Московской области, ул. Физическая, www.isan.troitsk.ru [email protected] ДИРЕКТОРА ИНСТИТУТА МАНДЕЛЬШТАМ ВИНОГРАДОВ Сергей Леонидович Евгений Андреевич Член-корреспондент АН СССР, Член-корреспондент РАН, основатель и первый директор директор Института (с 1989 по н.в.) Института (1968-1988).

Основные работы в области спектроскопии Основные работы в области атомной твердого тела и ее приложений. Разработал спектроскопии и ее приложений, в том числе и метод исследования термостимулированного для внеатмосферной астрономии. Получил и излучения поляритонов. Этим методом обна исследовал в лабораторных условиях и в ружил и исследовал: радиационные поверх спектрах солнечных вспышек спектры ностные поляритоны кристаллов и пленок;

высокоионизированных атомов. Изучил обнаружил гигантские резонансы электромаг условия ионизации и возбуждения атомов и нитных мод пленки с дипольными возбуж ионов в плазме, уширения и сдвига дениями материала пленки, приводящие к спектральных линий. Впервые измерил усилению ИК поглощения до 105 раз, а также температуру молнии и разработал добавочные волны на интерфейсных поляри гидродинамическую теорию искрового тонах в тонкопленочных структурах;

фотоинду разряда. Выполнил обширные исследования цированное изменение оптических свойств по теории и практике спектрального анализа и пленок, приводящее к сверхбыстрому (50 фс) его внедрению в промышленность.

изменению отражения света на частотах Всесторонне изучил рентгеновское излучение интерференционных мод пленок. Разработал Солнца, установил, что оно имеет в основном принципы построения ИК спектрометров с термическую природу и состоит из высокой фотометрической точностью и с их квазипостоянной и медленно изменяющейся помощью обнаружил и исследовал структурные компонент. Обнаружил поляризацию фазовые переходы в кристаллах со слоистой и излучения, исследовал спектры, структуры и слоисто-цепочечной структурой.

локализацию рентгеновских вспышек.

ВВЕДЕНИЕ Институт спектроскопии РАН (ИСАН) является правопреемником Института спектроскопии АН СССР, организованного в 1968 году на базе лаборатории Комиссии по спектроскопии АН СССР. Первоначально задачей лаборатории было обеспечение научно-организационной деятельности Комиссии по спектроскопии решение ряда научно-технических задач, обучение и подготовка кадров и др. Со временем деятельность лаборатории вышла далеко за первоначально намеченные рамки. В ней развернулась большая научно-исследовательская работа, сосредоточенная на спектральном приборостроении и внедрении в народное хозяйство атомной и молекулярной спектроскопии. Штат лаборатории вырос до 44 человек, сотрудники лаборатории защитили 2 докторские и кандидатских диссертаций, опубликовали 160 научных работ и ряд монографий.

Появились серьезные научные и практические результаты. Лаборатория Комиссии по спектроскопии превратилась в самостоятельное научное учреждение с высококвалифицированными кадрами. 10 ноября 1967 года Президиум АН СССР принял постановление о целесообразности реорганизации лаборатории Комиссии в Институт спектроскопии АН СССР. Институт должен был стать головным в области спектроскопии в СССР.

Вскоре последовало согласие Государственного Комитета по науке и технике на создание института, и 29 ноября 1968 года вышло постановление Президиума АН СССР о реорганизации Лаборатории в Институт.

По предложению Академика-секретаря ООФА академика Л.А.Арцимовича строительство Института спектроскопии было намечено в создаваемом в то время Научном центре в Красной Пахре, где уже существовали ИЗМИРАН и ИФВД.

Организатором, первым директором и идеологом направления научных исследований Института стал доктор физико-математических наук, профессор Сергей Леонидович Мандельштам, впоследствии член-корреспондент АН СССР.

Ядром Института стала группа сотрудников лаборатории Комиссии по спектроскопии: С.А.Ухолин, Х.Е.Стерин, Г.Н.Жижин, В.Б.Белянин, Я.М.Кимельфельд, Э.Я.Кононов, М.П. Алиев, С.Н.Мурзин. Из ФИАНа в ИСАН перешли В.Г.Колошников, Б.Д.Осипов, В.С.Летохов, Р.В.Амбарцумян, О.Н.Компанец, О.А.Туманов, из Обнинска – В.М.Агранович, из МГПИ им.

В.И.Ленина – Р.И.Персонов. С 1971 г. по 1977 г. в Институте работал С.Г.Раутиан.

Привлечение известных ученых позволило быстро создать высококвалифицированный научный коллектив. Одновременно штат Института пополнялся молодыми способными выпускниками Московского физико технического института, которые до сих пор работают в Институте и занимают ключевые позиции в мировом рейтинге ученых.

По замыслу С.Л.Мандельштама численность Института не должна была превышать трехсот-четырехсот человек. Небольшие по численности лаборатории позволяли руководителям заниматься прежде всего научной, а не административной работой и мобильно менять тематику исследований.

В настоящее время в штате Института насчитывается 239 человек, из них 113 – научные сотрудники, в числе которых 30 докторов и 45 кандидатов наук.

Бессменным директором Института с 1989 года является профессор (с 2008 года член-корреспондент РАН) Евгений Андреевич Виноградов.

В научной структуре института находятся:

отдел атомной спектроскопии зав. отделом д.ф.-м.н. А.Н.Рябцев. В составе отдела: лаборатория атомной спектроскопии (зав. лабораторией д.ф.-м.н.

А.Н.Рябцев) и лаборатория спектроскопии плазмы (зав. лабораторией к.ф.-м.н.

К.Н.Кошелев);

отдел молекулярной спектроскопии зав. отделом к.ф.-м.н.

В.Г.Колошников. В составе отдела: лаборатория молекулярной спектроскопии высокого разрешения и аналитической спектроскопии (зав. лабораторией к.ф.-м.н.

В.Г.Колошников) и два сектора: сектор микроволновой спектроскопии (зав.

сектором д.ф.-м.н. Б.С.Думеш) и сектор электронных спектров молекул (зав.

сектором д.ф.-м.н. Ю.Г.Вайнер);

отдел спектроскопии твердого тела заведующий отделом чл.-корр.

РАН Е.А.Виноградов. В составе отдела: лаборатория спектроскопии конденсированных сред (зав. лабораторией д.ф.-м.н. Б.Н.Маврин), лаборатория спектроскопии полупроводниковых структур (зав. лабораторией чл.-корр. РАН Е.А.Виноградов) и сектор фурье-спектроскопии центра коллективного пользования ИСАН "Оптико-спектральные измерения" (руководитель профессор М.Н.Попова);

отдел лазерной спектроскопии зав. отделом профессор В.С.Летохов. В составе отдела: лаборатория лазерной спектроскопии (зав. лабораторией д.ф. м.н. В.И.Балыкин), лаборатория спектроскопии возбужденных состояний молекул (зав. лабораторией д.ф.-м.н. Е.А.Рябов), лаборатория спектроскопии ультрабыстрых процессов (зав. лабораторией д.ф.-м.н. С.В.Чекалин) и сектор фемтосекундной спектроскопии центра коллективного пользования ИСАН "Оптико-спектральные измерения" (руководитель к.ф.-м.н. Ю.А.Матвеец);

отдел лазерно-спектрального приборостроения зав. отделом д.ф. м.н. О.Н.Компанец;

теоретический отдел зав. отделом профессор В.М.Агранович. В составе отдела: сектор спектроскопии фазовых переходов (зав. сектором д.ф.-м.н.

А.Г.Мальшуков) и сектор нелинейной спектроскопии (зав. сектором д.ф.-м.н.

С.А.Дарманян);

лаборатория спектроскопии наноструктур зав. лабораторией к.ф.-м.н.

Ю.Е.Лозовик;

лаборатория экспериментальных методов спектроскопии – зав.

лабораторией к.ф.-м.н. Е.Б.Перминов.

Все основные вопросы научной и организационной деятельности Института решаются Ученым советом, в состав которого вошли ведущие научные сотрудники Института: Е.А.Виноградов (председатель), О.Н.Компанец (зам.председателя), Е.Б.Перминов (ученый секретарь), В.М.Агранович, Б.П.Антонюк, В.И.Балыкин, М.А.Больщов, Л.А.Бурева, Ю.Г.Вайнер, Б.С.Думеш, А.М.Камчатнов, В.Г.Колошников, К.Н.Кошелев, В.С.Летохов, Ю.Е.Лозовик, Б.Н.Маврин, Г.Н.Макаров, А.Г.Мальшуков, Ю.А.Матвеец, А.В.Наумов, М.Н.Попова, Е.А.Рябов, А.Н.Рябцев, С.В.Чекалин, Е.П. Чукалина, В.А.Яковлев.

В Институте работает специализированный Ученый совет по присуждению ученых степеней кандидата и доктора физико-математических наук по специальностям “оптика” и “теоретическая физика” (председатель специализированного Совета Е.А.Виноградов, ученый секретарь М.Н.Попова).

Институт имеет лицензию на ведение образовательной деятельности в сфере послевузовского образования (т.е. в очной и заочной аспирантуре) по следующим специальностям: "Оптика", "Теоретическая физика", "Физика конденсированного состояния" и "Лазерная физика ".

При Институте работает базовая кафедра квантовой оптики Московского физико-технического института (зав. кафедрой профессор Е.А.Виноградов, зам.

зав. кафедрой доцент В.Г.Колошников), которая обеспечивала все эти годы постоянный приток в ИСАН талантливой молодежи.

Институт располагает уникальным комплексом оборудования, обеспечивающим проведение проблемно-ориентированных оптических исследований одновременно в широком спектральном диапазоне, со сверхвысоким спектральным, временным и пространственным разрешением, что позволяет проводить взаимодополняющие исследования материалов и процессов на единой научной платформе с получением достоверной детальной информации о структуре, оптических и магнитных свойствах, спектроскопических, релаксационных и других характеристиках различных материалов и структур с сохранением их свойств и функциональной активности.

Уникальные приборы и установки Института входят в состав научного оборудования Центра коллективного пользования "Оптико-спектральные измерения" ИСАН (ЦКП ИСАН):

Лазерный широкодиапазонный фемтонанооптический спектрометрический комплекс, не имеющий аналогов в Европе, созданный на базе последних моделей твердотельных лазеров фирмы Newport/Spectra Physics, лазерного проекционного спектромикроскопа, параметрических преобразователей частоты и системы регистрации разработки ИСАН.

Несколько современных фурье-спектрометров фирмы BRUKER, в том числе, вакуумный широкодиапазонный фурье-спектрометр IFS-125HR со спектральным диапазоном 0,2-2000 мкм и предельным разрешением 0,001 см-1, также не имеющий себе равных в мире.

Более подробные сведения о приборах и установках ЦКП приведены в соответствующих разделах этого издания.

За последние годы ЦКП ИСАН предоставил услуги более чем 40 научным организациям по 52 темам. В портфеле ЦКП ИСАН всегда лежат письма-заявки с просьбой запланировать проведение новых совместных экспериментов на научном оборудовании ЦКП по исследованию наноструктур и новых материалов с предоставлением исследуемых образцов. География обращений весьма широка:

ИФ СО РАН (г.Красноярск), ИЛФ СО РАН (г. Новосибирск), ИОА СО РАН (г.Томск), СПГУ ИТМО, ВНЦ «ГОИ» (г.Санкт-Петербург), КазГУ (г.Казань) и институты КазНЦ РАН, ИФМ УрО РАН (Екатеринбург), ИФМ (г.Н.-Новгород), БГТУ (Брянск), ОИЯИ (Дубна), ИФТТ РАН (Черноголовка М.о.), ТИСНУМ, ИФВД РАН (Троицк М.о.), ИОФАН, НЦВО РАН, ФИАН, ИРЭ РАН, ИФХЭ РАН, НТЦ УП РАН, МГУ и его факультеты/институты, МИТХТ, МГИСИС (Москва), а также зарубежье: Парижский VI Университет, НЦНИ, Лаборатория им. Эме Коттон и Парижская обсерватория (Франция), университет г.Гренинген (Голландия), университет Новой Шотландии (Канада), Технион (Израиль), Кембриджский и Ноттингемский университеты (Англия), CRC (Венгрия) и др.

Естественно, наибольший объем услуг предоставляется научным организациям Центрального региона страны и главным образом Москвы и Московской области. О роли ЦКП ИСАН в научных исследованиях региона говорит также то, что в планах правительства Московской области стоит создание в Троицке на базе ЦКП ТИСНУМ и ЦКП ИСАН первого в Московской области крупного регионального распределенного ЦКП «Структурная и спектральная диагностика материалов» с расширением предоставляемых ими услуг.

Спектроскопия – динамично развивающаяся наука. Каждые несколько лет в ней возникают новые направления исследований. Все они представлены в Институте:

Оптика ближнего поля (эванесцентная спектроскопия);

Фемтосекундная спектроскопия;

Квантовая электродинамика микрополости;

Новые источники излучения с уровнем шума ниже квантового предела;

Спектроскопия единичных атомов и молекул;

Атомная оптика (лазерное управление движением атомов) и многое другое.

Вместе с новыми фундаментальными направлениями исследований в ИСАН рождаются и новые технологии:

Лазерное разделение изотопов;

Ультрачувствительные методы контроля состава сверхчистых мате риалов и загрязнения окружающей среды;

Создание сверхплотной плазмы;

Глубокое охлаждение атомов лазерным излучением;

Новые источники излучения;

Новые системы связи и множество разнообразных датчиков, многое другое.

Ежегодно учеными института публикуются 120-140 научных статей в ведущих реферируемых журналах, книги и монографии, делается более докладов на международных научных конференциях.

Ниже приведены наиболее важные научные результаты мирового уровня, полученные в ИСАН за последние пять лет, имеющие серьезную перспективу их использования в высоких технологиях.

1. Проведен комплекс исследований по созданию источников излучения в области экстремального ультрафиолета 1017 нм для нанолитографии.

Результатом исследований стало создание лабораторного источника с остроумной схемой использования жидкого олова в качестве рабочего элемента с выходом излучения на длине волны 13,5 нм, достаточным для промышленного применения такого источника излучения в фотонанолитографическом производстве сверхбольших и сверхскоростных интегральных микросхем .

2. Предложена концепция атомной нанооптики на основе «фотонных точек» и «фотонных дырок». На основе этой концепции предложена новая технология производства большого количества (107) идентичных атомарных наноустройств и наноэлементов с характерными размерами в диапазоне 20 нм методом прямого (минуя стадию литографии) осаждения атомов на поверхность кремния с использованием принципа камеры-обскуры и лазерных нанополей, и уже получены идентичные наноструктуры размером меньше 50 нм .

3. Получены при облучении импульсным лазерным излучением фемтосекундной длительности каких-либо материалов или массива углерод-, кремний-содержащих нанотрубок и последующем пропускании фотопродуктов (фрагментов) сквозь нанокапилляр (100 нм) сжатые во временном масштабе узконаправленные нанолокализованные в пространстве пучки (например, кремний-содержащих фрагментов), которые можно использовать в контролируемом процессе модификации рельефа и химического состава поверхности различных материалов и структур .

4. Предложена и исследована возможность обнаружения отдельного атома единичным фотоном с нанометровым пространственным и наносекундным временным разрешением (атомный нанозонд с единичным фотоном). Полученные результаты имеют большое практическое значение для детектирования одиночных атомов с высокой эффективностью, в том числе для создания сверхчувствительных детекторов .

5. Предложена и экспериментально реализована схема дифракции атомов на образованной лазерными лучами управляемой дифракционной решётке, позволяющая осуществлять пространственный и временной контроль атомного пучка аналогично электронному пучку в электронной оптике. Показана возможность создания «атомно-лучевой трубки» для целей атомной и молекулярной нанолитографии. В эксперименте с использованием магнито– оптической ловушки получены ультрахолодные атомы с температурой T~10-4 K (cовместно с Университетом электрокоммуникаций, Токио, Япония) .

6. Развита теория транспорта спиновой поляризации электронов в полупроводниковых микроструктурах и опто-электрических свойств предсказанных в ИСАН принципиально новых наноматериалов – гибридных гетероструктур, образованных слоями органических и полупроводниковых наноплёнок. Полученные результаты важны как для развития спинтроники – нового направления твердотельной электроники, так и для создания высокоэффективных оптических источников излучения с электрической накачкой .

7. Проведен комплекс исследований и изготовлены портативные биосенсорные устройства для экспрессного определения биологически активных и токсичных соединений (БАС) в жидкости в задачах клинической медицины, фармакологии, пищевой и биотехнологической промышленности (совместно с ИМБ РАН). Новизна технологии, защищенной российскими и международными патентами, состоит в использовании наноконструкций на основе ДНК в качестве биодатчиков, способных распознавать БАС (разработка ИМБ РАН), и портативного дихрометра, измеряющего аномальный оптический сигнал, генерируемый при взаимодействии БАС из анализируемой жидкости с ДНК биодатчиком .

8. Предложен и реализован микрооптоакустический лазерный детектор следов примесных молекул в воздухе, основанный на принципах лазерной оптоакустической спектроскопии с использованием кварцевого камертона высокой добротности. Прибор позволяет детектировать утечки токсичных и взрывоопасных веществ на химических производствах и в местах их хранения, проводить анализ газов в замкнутых объемах с предельной чувствительностью (единицы ppb) и огромным (10 000) динамическим диапазоном при крайне малом необходимом объеме газовой смеси (~0,1 куб.мм) .

9. Разработан новый метод диагностики индивидуальных параметров молекулярных нанообъектов, основанный на измерении оптических спектров одиночных хромофорных молекул, используемых в качестве нанозонда.

Принципиальные преимущества такого наноинструмента – получение разнообразной микроскопической информации о среде, в том числе и в условиях отсутствия усреднения по ансамблю примесных молекул и изучаемых нанообъектов .

10. Предложено с новых позиций приступить к разработке оптического нанотранзистора и интегральных схем на его основе, обладающих неоспоримыми достоинствами в сравнении с традиционными электронными элементами и схемами. Достигнутый уровень изготовления оптических нановолокон и результаты проведенных в ИСАН (совместно с учеными Японии и Германии) исследований позволяют спроектировать оптический нанотранзистор с минимально возможным количеством материала (единичные атомы) и минимальным количеством управляющей транзистором энергии (единичные фотоны) .

По данным зарубежных источников, Институт спектроскопии наравне с крупнейшими институтами и вузами России входит в тридцатку научных организаций России с наивысшим индексом цитирования работ их ученых.

Институт спектроскопии РАН стал в стране своего рода «центром кристаллизации» профессионалов в области оптики, спектроскопии, спектрального анализа и оптико-спектрального приборостроения независимо от их места работы. ИСАН явился организатором Всероссийской школы по спектральному анализу, которая объединила спектроскопистов-аналитиков НИИ, вузов и заводских лабораторий. Институт – бессменный организатор съездов по спектроскопии с участием иностранных ученых и специалистов (в 2005 г. прошел XXIII такой съезд), конференций и научных школ по различным разделам оптической спектроскопии (XVIII конференция по фундаментальной атомной спектроскопии состоялась 22-26 октября 2007 г.). ИСАН – организатор первых трех Троицких конференций «Медицинская физика и инновации в медицине»

(2004, 2006 и 2008 гг.). Ученые Института не замыкаются в его стенах и широко привлекаются другими организациями к оппонированию диссертаций, проведению экспертиз, относящихся к области оптики и спектроскопии, к участию в комиссиях по научно-техническим вопросам, научных и диссертационных советах.

Общепризнанные научные достижения Института спектроскопии – результат профессионализма и высокой отдачи его ученых, а также усилий дирекции по организации научных работ, поддержанию инфраструктуры, подготовке кадров.

Благодаря предпринятым мерам удалось сохранить работоспособный квалифицированный состав научных сотрудников и специалистов, действующее опытное экспериментальное производство, научную библиотеку (одну из лучших в РАН), столовую (единственную в городе), всю необходимую инфраструктуру, практически обновить весь парк лабораторного оборудования и компьютеров и даже привлечь в коллектив способную молодежь. При этом следует особо отметить, что Институт никогда не сдавал своих площадей в аренду коммерческим структурам – они нужны ему самому, особенно сейчас, в период возобновления интереса государственных структур к науке и инновациям.

Литература 1. А.Н.Рябцев, С.С.Чурилов, Э.Я.Кононов. Автоионизационные и высоковозбужденные состояния в спектре трехкратно ионизованного олова Sn IV.

Оптика и спектроскопия, 2006, т.100, с.713-720.

2. С.С.Чурилов, А.Н.Рябцев. Анализ переходов 4p64d7 – (4p64d64f+4p54d8) в восьмом спектре олова (Sn VIII). Оптика и спектроскопия, 2006, т.100, с.721-727.

3. С.С.Чурилов, А.Н.Рябцев. Анализ спектров In XII--XIV и Sn XIII--XV в далекой ВУФ областию - Оптика и спектроскопия, 2006, т.101, с.181-190.

4. S.S.Churilov, A.N.Ryabtsev. Analyses of the Sn IX–Sn XII spectra in the EUV region. Physica Scripta, 2006, v.73, p.614-619.

5. I.Yu.Tolstikhina, S.S.Churilov, A.N.Ryabtsev, K.N.Koshelev. Atomic tin data.

In.EUV Sources for Lithography, Ed. V.Bakshi, SPIE Press, Washington, USA, 2006, p.113-148.

6. K.N.Koshelev, H.-J.Kunze, R.Gayazov et.al. Radiative collapse in Z pinches.

In.EUV Sources for Lithography, Ed. V.Bakshi, SPIE Press, Washington, USA, 2006, p.175-196.

7. V.V. Ivanov, P.S. Antsiferov, and K.N. Koshelev. Numerical simulation of the creation of a Hollow Neutral-Hydrogen Channel by an Electron Beam. Phys.Rev.Letters 2006, v.97, p.205007.

8. П.Н.Мелентьев, П.А. Борисов, С.Н. Руднев, А.Е. Афанасьев, В.И. Балыкин Фокусировка атомного пучка двумерной магнито–оптической ловушкой. Письма в ЖЭТФ, 83, 16 (2006).

9. В.И. Балыкин, В.Г. Миногин, С.Н. Руднев Фокусировка атомного пучка ближнеполевой атомной микролинзой. ЖЭТФ, 130, 784 (2006) 10. В.И. Балыкин, П.А. Борисов, В.С. Летохов, П.Н. Мелентьев, С.Н. Руднев, А.П. Черкун, А.П. Акименко, П.Ю. Апель, В.А. Скуратов Атомная «камера-обскура»

с нанометровым разрешением. Письма в ЖЭТФ, 84, 466–469, (2006) 11. V.I. Balykin, V.V. Klimov, V.S. Letokhov. Atom Nanooptics. In “Handbook of Theoretical and Computational Nanotechnology”, ed. by M. Reith and W. Schommers (Amer. Sci. Publ.), v.7, 1-78 (2006) 12. Aseyev S.A., Mironov B.N., Chekalin S.V., and Letokhov V.S. Femtosecond laser source of nanolocalized directed photoelectrons. Appl. Phys. Lett. 89 art. (2006).

13. Миронов Б.Н., Асеев С.А., Чекалин С.В., Летохов В.С. Генерация нанолокализованного, узконаправленного пучка фотоэлектронов с помощью фемтосекундных лазерных импульсов. Письма ЖЭТФ 83:(9) стр. 435-438 (2006) 14. Миронов Б.Н., Асеев С.А., Чекалин С.В., Летохов В.С. Лазерная фемтосекундная фотоэмиссионная микроскопия капиллярных наноострий со сверхвысоким пространственным разрешением – ЖЭТФ 128(4) стр. 732-739 (2005) 15. Асеев С.А., Миронов Б.Н., Чекалин С.В., Летохов В.С. Фотоэлектронная фемтосекундная лазерная проекционная микроскопия органических нанокомплексов. Письма ЖЭТФ 80:(8) стр. 645-649 (2004) 16. V. I. Balykin, “Atomic Nanoprobe with a Single Photon”, JETP Lett., 78, 408, 2003.

17. H. Oberst, Sh. Kasashima, F. Shimizu and V. I. Balykin, “A controllable diffraction grating for matter waves”, Proc. of the XVI Intern. Conf. Laser Spectroscopy, p. 253-255, 2003.

18. H. Oberst, Sh. Kasashima, V. I. Balykin, and F. Shimizu, “Atomic-matter-wave scanner”, Phys. Rev. A68, 013606, 2003.

19. A.G. Mal’shukov, C.S. Chu, Spin cloud induced around an elastic scatterer by the Spin-Hall effect. Phys. Rev. Lett. 97, 076601, (2006).

20. A.G. Mal’shukov, L.Y. Wang, C.S. Chu, Spin-Hall interface resistance in terms of Landauer type spin dipoles, cond-mat/0610423. Phys. Rev. B 75, 085315 (2007).

21. Скуридин С.Г., Дубинская В.А., Лагутина М.А., Компанец О.Н., Голубев В.Г., Ребров Л.Б., Быков В.А., Евдокимов Ю.М. Выявление генотоксикантов растительного происхождения при помощи биодатчиков пленочного типа.

Биомедицинские технлогии и радиоэлектроника, №3, 2006 г., с.38-43.

22. Гусев В.М., Кольяков С.Ф., Компанец О.Н., Павлов М.А., Евдокимов Ю.М., Скуридин С.Г.. Оптический биосенсор на основе портативного дихрометра с использованием биочипов на жидких кристаллах ДНК. Альманах клинической медицины – М.: МОНИКИ, т.XII, с.119 (2006).

23. С.Г. Скуридин, В.А. Дубинская, О.Н. Компанец, Ю.М. Евдокимов. Новый тип биодатчиков для биотехнологии и медицины. Альманах клинической медицины – М.: МОНИКИ, т.XII, с.131 (2006).

24. D.V. Serebryakov, A.P. Cherkun, B.A. Loginov, V.S. Letokhov. Tuning-fork based fast highly sensitive surface-contact sensor for atomic force microscopy/near field scanning optical microscopy. Rev. Sci. Instr., 73(4), 1795 (2002).

25. A.P. Cherkun D.V. Serebryakov, S.K. Sekatskii, I.V. Morozov, V.S. Letokhov.

Double- resonance probe for near-field scanning optical microscopy. Rev. Sci. Instr., 77(3): Art. No. 033703 Part 1 (2006).

26. Yu.G.Vainer, A.V. Naumov, M. Bauer, L. Kador. Dispersion of the local parameters of quasilocalized low-frequency vibrational modes in a low-temperature glass: Direct observation via single-molecule spectroscopy. J. Chem. Phys., v. 122, No 24, pp. 244705 (6 pages) (2005).

27. A.V. Naumov, Yu.G.Vainer, M. Bauer, L. Kador. Applications of laser techniques for the study of dynamics of amorphous solids with high spatial resolution: single molecule spectroscopy. OSA Trends in Optics and Photonics Series, v. 98, p. WB11 (pages) (2005).

28. Yu.G. Vainer. Vibrational dynamics of glasses at low temperatures: Investigation by single-molecule spectroscopy. J. Lumin., v. 125, No 1, pp. 279-286 (2007).

29. Yu.G. Vainer, A.V. Naumov, M. Bauer, L. Kador. Isotop effect in the linewidth distribution of single-molecule spectra in doped toluene at 2 K. J. Lumin., v. 127, No 1, pp. 213-217 (2007).

30. Yu.G. Vainer, A.V. Naumov, M. Bauer, L. Kador, “Applications of laser techniques for the study of dynamics of amorphous solids with high spatial resolution:

single molecule spectroscopy”, OSA Trends in Optics and Photonics Series, v. 98, pp.WB11-WB13, (2006).

31. Fam Le Kien, V. I. Balykin, and K. Hakuta, „Light-induced force and torque on an atom outside a nanofiber”, Phys. Rev. A74, 033412, 2006.

32. V.I. Balykin, V.V. Klimov, V.S.Letokhov. “Atom Nanooptics.” In “Handbook of Theoretical and Computational Nanotechnology” 2006.

33. Fam Le Kien, V. I. Balykin, and K. Hakuta, „Angular momentum of light in an optical nanofiber”, Phys. Rev. A, 2006 (submitted).

34. Fam Le Kien, V. I. Balykin,and K. Hakuta, „Scattering of an evanescent light field by a single cesium atom near a nanofiber”, Phys. Rev. A73, 013819, 2006.

35. Fam Le Kien, S. Dutta Gupta, V. I. Balykin, and K. Hakuta, “Spontaneous emission of a cesium atom near a nanofiber: Efficient coupling of light to guided modes”, Phys. Rev. A72, 032509, 2005.

36. Fam Le Kien, V. I. Balykin and K. Hakuta, „State-insensitive trapping and guiding of cesium atoms using a two-color evanescent field around a subwavelength-diameter fiber”, J. Phys. Soc. Jpn, 74, 910, 2005.

37. V.I. Balykin, Fam Le Kien, J. Q. Liang, M. Morinaga, and K. Hakuta, CLEO/IQEC and PhAST Technical Digest on CD-ROM (Optical Society of America, Washington, D.C., 2004), presentation ITuA7.

38. Fam Le Kien, J.Q. Liang, K. Hakuta, and V.I. Balykin, ”Field intensity distributions and polarization orientations in vacuum-clad subwavelength-diameter optical”, Opt, Commun., 242, 445, 2004.

39. V. I. Balykin, K. Hakuta, Fam Le Kien, J. Q. Liang, and M. Morinaga, “Atom trapping and guiding with a subwavelength-diameter optical fiber”, Phys. Rev. A70, 011401(R), 2004.

40. Fam Le Kien, V. I. Balykin, and K. Hakuta „Atom trap and waveguide using a two-color evanescent light field around a subwavelength-diameter optical fiber”, Phys.Rev. A70, 063403 (2004).

Премии, медали и звания сотрудников Института С.Л.Мандельштам Государственная премия СССР за цикл работ по рентгеновскому излучению Солнца.

С.Л.Мандельштам Премия АН СССР имени академика Д.С.Рождественс кого за работы по спектроскопии высокоионизованных атомов.

В.С.Летохов Ленинская премия за работы по нелинейной лазерной спектроскопии.

Ю.А.Горохов, А.А.Макаров, А.А.Пурецкий, Е.А.Рябов, Н.П.Фурзиков Премия Ленинского комсомола за работы по лазерному разделению изотопов.

М.Р.Алиев Премия АН СССР и Чехословацкой АН за цикл работ по теории колебательно-вращательных спектров нежестких молекул.

В.Г.Колошников, Ю.А.Курицын Государственная премия СССР за работы по диодной лазерной спектроскопии высокого разрешения.

Е.И.Альшиц, Л.А.Быковская, Р.И.Персонов, Б.М.Харламов Государственная премия СССР за работы по селективному лазерному возбуждению люминесценции замороженных растворов.

В.С.Летохов Почетная Международная медаль в честь 600-летней годовщины основания Университета Гейдельберга (Германия).

В.М.Агранович Премия им. Александра фон Гумбольдта (Германия).

В.М.Агранович Премия им. П.Капицы (Англия).

В.С.Летохов Почетный доктор Университета Париж-Норд (Франция).

Р.И.Персонов Премия им. Александра фон Гумбольдта (Германия).

В.М.Агранович Премия имени академика Л.И.Мандельштама за теоретические исследования по спектроскопии поверхности.

В.С.Летохов Премия Европейского физического общества за исследования по взаимодействию лазерного излучения с веществом, включая атомную оптику, лазерное охлаждение атомов, лазерно-индуцированную химию и лазерные аналитические методы.

В.С.Летохов, В.И.Балыкин, В.Г.Миногин Премия Президиума РАН имени академика Д.С.Рождественского за цикл работ «Лазерное охлаждение и пленение атомов».

О.Н.Компанец Золотая медаль и диплом 50-го Международного салона (выставки) изобретений и инноваций в науке и промышленности «Брюссель Эврика-2001» (Бельгия).

В.С.Летохов, Е.А.Рябов Государственная премия Российской Федерации в области науки и техники за цикл работ "Физико-технические основы лазерного разделения изотопов методом селективной многофотонной диссоциации молекул".

Ю.Е.Лозовик Премия Международной академической издательской компании “Наука-Интерпериодика” «За лучшую публикацию» в издаваемых ею журналах.

В.С.Летохов Благодарность Губернатора Московской области Б.В.Громова.

Г.Н.Макаров Премия Международной академической издательской компании “Наука-Интерпериодика” «За лучшую публикацию» в издаваемых ею журналах.

О.Н.Компанец Гран-при конкурса русских инноваций (отечественная премия).

В.С.Летохов Почетный доктор Лундского Университета (Швеция).

В.И.Балыкин Премия им. Александра фон Гумбольдта (Германия).

Ю.Г.Вайнер Премия Президиума РАН имени академика Д.С.Рождественского за работы по спектроскопии одиночных молекул.

А.В.Наумов Медаль и премия Европейской Академии (Academia Europaea) для молодых ученых России.

Коллектив ИСАН Благодарность Губернатора Московской области за высокие достижения в производственной деятельности и большой вклад в развитие научно-промышленного комплекса Московской области.

В.М.Агранович Почетный доктор Университета Блэза Паскаля (Клермонт-Ферранд, Франция).

А.В.Наумов Медаль и премия Президиума РАН для молодых ученых России.

Н.Н.Новикова Медаль «Наставник будущих учителей» фонда «Династия».

Е.А.Виноградов Почетный знак Губернатора Московской области.

Конференционные награды и конкурсы научных работ А.В.Потапов Диплом первой степени победителя открытого конкурса на лучшую научно-техническую и инновационную работу по естественным наукам;

А.В.Потапов Диплом победителя Всероссийского конкурса на лучшие научно-технические и инновационные работы студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам.

А.В.Наумов Премия Young Researcher Award of Wiley-VCH and Physica Status Solidi за лучшие работы, представленные на международной конференции "Phonons-2004";

А.В.Наумов Приз International Society for Optical Engineers (SPIE) за лучший доклад на Высшей лазерной школе им. С.А.Ахманова.

Н.М.Коротков Лучший доклад на IV Международной молодежной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2005»;

Е.А.Романов Лучший доклад на IV Международной молодежной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2005».

П.Н.Мелентьев Первая премия в открытом конкурсе работ молодых учёных РФ в области «физика и астрономия» некоммерческого фонда East–West Task Foundation;

П.Н.Мелентьев Вторая премия в открытом конкурсе научных работ молодых учёных памяти академика А.П.Александрова в ГНЦ РФ ТРИНИТИ;

Ю.Г.Гладуш Первая премия за лучший доклад молодого ученого на Международной конференции CEWQO-2007 (июнь, Палермо, Италия);

А.Е.Афанасьев Диплом победителя конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов на конференции "Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук".

А.В.Потапов Первая премия в открытом конкурсе научных работ молодых учёных памяти академика А.П.Александрова в ГНЦ РФ ТРИНИТИ;

Т.Н.Станиславчук, К.Н.Болдырев Вторая премия в открытом конкурсе научных работ молодых учёных памяти академика А.П. Александрова в ГНЦ РФ ТРИНИТИ;

Ю.Г.Гладуш Вторая премия в открытом конкурсе научных работ памяти академика А.П.Александрова в ГНЦ РФ ТРИНИТИ.

Именные стипендии и гранты

А.В.Наумов Конкурсная программа поддержки молодых ученых РФФИ;

М.А.Кольченко Конкурсная программа поддержки молодых ученых РФФИ.

А.В.Наумов Конкурсная программа поддержки молодых ученых РФФИ;

М.А.Кольченко Конкурсная программа поддержки молодых ученых РФФИ.

А.В.Наумов Конкурсная программа Фонда содействия отечественной науке, номинация "Выдающиеся ученые. Кандидаты и доктора наук РАН".

А.В.Наумов Грант фонда INTAS (post-doctoral fellowship);

М.А.Кольченко Грант фонда INTAS (post-doctoral fellowship);

В.А.Шарапов Конкурсная программа Фонда Содействия Отечественной Науке, номинация "Лучшие аспиранты РАН";

А.В.Наумов Грант Президента РФ для молодых ученых РФ и их научных руководителей.

М.А.Кольченко Грант фонда NWO (post-doctoral fellowship);

А.В.Наумов Конкурсная программа Фонда Содействия Отечественной Науке, номинация "Выдающиеся ученые. Кандидаты и доктора наук РАН";

М.А.Кольченко Конкурсная программа Фонда Содействия Отечественной Науке, номинация "Выдающиеся ученые. Кандидаты и доктора наук РАН";

М.А.Кольченко Грант Президента РФ для молодых ученых РФ и их научных руководителей.

А.В. Наумов Грант фонда CRDF и Минобранауки РФ (программа Basic Research and High Education);

П.Н. Мелентьев Грант Президента РФ для молодых ученых РФ и их научных руководителей;

А.В. Наумов Грант Президента РФ для молодых ученых РФ и их научных руководителей;

М.А. Кольченко Грант Президента РФ для молодых ученых РФ и их научных руководителей;

А.В.Наумов Конкурсная программа Фонда Содействия Отечественной Науке, номинация "Выдающиеся ученые. Кандидаты и доктора наук РАН";

М.А.Кольченко Конкурсная программа Фонда Содействия Отечественной Науке, номинация "Выдающиеся ученые. Кандидаты и доктора наук РАН".

А.В.Потапов Конкурсная программа фонда DAAD (post-doctoral fellowship);

П.Н.Мелентьев Грант Президента РФ для молодых ученых РФ и их научных руководителей;

А.В.Наумов Грант Президента РФ для молодых ученых РФ и их научных руководителей;

Ю.Г.Гладуш Конкурсная программа поддержки аспирантов и молодых ученых без степени фонда "Династия";

А.А.Соколик Конкурсная программа поддержки аспирантов и молодых ученых без степени фонда "Династия";

П.Н.Мелентьев Конкурсная программа Фонда Содействия Отечественной Науке, номинация "Выдающиеся ученые. Кандидаты и доктора наук РАН";

А.В.Потапов Конкурсная программа Фонда Содействия Отечественной Науке, номинация "Выдающиеся ученые. Кандидаты и доктора наук РАН";

А.А.Соколик Конкурсная программа Фонда Содействия Отечественной Науке, номинация "Лучшие аспиранты РАН".

Сотрудники Института – члены международных научных обществ Виноградов Е.А.

Европейская Академия наук (EAS-TECH) Попова М.Н.

Американское Физическое Общество (APS).

Чукалина Е.П.

Американское Оптическое Общество (OSA).

Серебряная Н.Р.

Международный Центр Дифракционных Данных (ICDD).

Летохов В.С.

Американское Оптическое общество (OSA);

Общество им. Макса-Планка, ФРГ;

Европейская Академия искусств и наук;

Всемирный Инновационный Фонд;

Европейская Академия наук.

Агранович В.М.

Американское Физическое Общество (APS);

Физический Институт, Англия;

Академия USA-Europe ОТДЕЛ АТОМНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ Отдел атомной спектроскопии был создан основателем Института членом-корреспондентом АН СССР профессором С.Л.Мандельштамом, который был его бессменным руководителем до ухода на пенсию в 1989 г. Отдел состоит из двух лабораторий атомной спектроскопии (зав.

лабораторией д.ф.-м.н. А.Н.Рябцев) и спектроскопии плазмы (зав. лабораторией к.ф.-м.н. К.Н.Кошелев). Научной задачей отдела является получение экспериментальных и теоретических данных об энергетических структурах атомов и ионов, необходимых для астрофизики, для работ по управляемому термоядерному синтезу, для создания вакуумных ультрафиолетовых (ВУФ) и рентгеновских лазеров, источников мощного ВУФ излучения, а также разработка спектральной диагностики высокотемпературной плазмы. В отделе работает 13 сотрудников, из них 4 доктора и 6 кандидатов наук.

Лаборатория атомной спектроскопии Основы систематики спектров ионов легких элементов были заложены исследованиями шведского ученого Б.Эдлена в 30-40-х годах применительно к астрофизике. В 60-е годы внеатмосферные исследования Солнца и работы по управляемому термоядерному синтезу потребовали интерпретации коротковолновых спектров плазмы, содержащей многократные ионы. Ни табличные данные, ни уровень теоретических расчетов не обеспечивали этого из за принципиальных особенностей таких спектров новых линий-сателлитов, а также большого вклада в энергии уровней релятивистских эффектов и взаимодействия конфигураций в электронных оболочках ионов. Лаборатория атомной спектроскопии под руководством Э.Я.Кононова была создана при основании Института для проведения систематических исследований по изучению ионов высоких кратностей и развитию расчетных методов. Работа лаборатории внесла основной вклад в создание в России нового научного направления.

В первые годы основное внимание уделялось созданию и развитию спектральных приборов высокого разрешения в вакуумной ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра, источников для возбуждения высокоионизованных атомов и систем обработки спектров. Для работы в области 30-250 нм создан вакуумный спектрограф нормального падения излучения с дифракционной решеткой 1200 штр/мм радиуса 6.65 м (Э.Я.Кононов, А.Н.Рябцев, Рис.1. ВУФ-спектрограф высокого В.И.Ковалев). Модернизирован и оснащен разрешения нормального падения решеткой 3600 штр/мм радиуса 3 м излучения.

спектрограф скользящего падения излучения ДФС-26 (угол падения излучения 85°) с рабочей областью 5-35 нм (А.Н.Рябцев, Э.Я.Кононов). Для более коротковолновой области были разработаны спектрографы с изогнутыми кристаллами в качестве диспергирующих элементов, построенные по различным оптическим схемам (Е.В.Аглицкий, Ю.В.Сидельников). В целом был создан постоянно модернизируемый уникальный комплекс спектрографов, позволяющий проводить регистрацию спектров с практически предельно возможным высоким разрешением в области 250-0.1 нм, от ультрафиолетовой до рентгеновской области спектра.

Построен неодимовый лазер мощностью 1 ГВт (энергия 10 Дж при длительности импульса 10 нс) для получения высокотемпературной плазмы, возникающей при фокусировке лазерного излучения в вакууме на поверхности твердой мишени (С.С.Чурилов, Э.Я.Кононов). Создана оригинальная конструкция малоиндуктивной вакуумной искры, имеющей в горячей области температуру в десятки миллионов градусов, превышающую температуру солнечных вспышек (Ю.В.Сидельников, Е.В.Аглицкий).

Разработан и построен полуавтоматический компаратор-микрофотометр, позволивший в значительной степени автоматизировать процесс измерения спектральных линий на фотоспектрограммах, повысить точность измерений и перевести обработку измерений на ЭВМ (В.И.Ковалев, Э.Я.Кононов). В 1991 г.

введена в строй система автоматической обработки фотоспектрограмм на базе сканирующего микрофотометра (В.И.Азаров).

Результаты систематических исследований ионных спектров в общем виде очерчены в таблице. Таблица иллюстрирует изученность спектров атомов и ионов по состоянию на конец 2007 г. Каждая клеточка соответствует определенному иону;

если спектр иона в той или иной мере исследовался клеточка серая.

Темными клеточками показаны ионы, в изучение которых внесли вклад работы данной лаборатории.

Обьектами исследования в зависимости от потребностей являлись как относительно простые спектры, состоящие из десятка линий, так и весьма сложные спектры, содержащие тысячи спектральных линий.

В рентгеновской области спектра с помощью лазерной плазмы изучены ионы, в которых осталось несколько электронов: резонансные серии в водородо и гелиеподобных ионах легких элементов (Е.В.Аглицкий совместно с ФИАН).

Далее эти работы были продолжены с использованием малоиндуктивной вакуумной искры, с которой удалось продвинуться в последовательности водородоподобных ионов до Ga ХХХI, гелиеподобных ионов до Y ХXXVIII, неоноподобных Рr L (С.Л.Мандельштам, Е.В.Аглицкий, П.С.Анциферов, А.М.Панин) . Важной, а иногда и доминирующей особенностью рентгеновских спектров высокозарядных ионов являются так называемые сателлиты спектральных линий. Их подробное изучение заложило основу методов определения электронной температуры и плотности в горячей плазме (К.Н.Кошелев, Ю.В.Сидельников и др.) и логически привело к организации лаборатории спектроскопии плазмы.

Другим большим классом исследованных объектов являются ионы элементов от алюминия до мышьяка, содержащие заполняющуюся оболочку n= (Э.Я.Кононов, А.Н.Рябцев и др.). В регистрации переходов n=2-n"=2, расположенных в вакуумной ультрафиолетовой области, как в случае ряда упомянутых выше рентгеновских спектров, были достигнуты для своего времени рекордные кратности ионизации. В сочетании с теоретическими расчетами достигнуто полное понимание энергетической структуры внешней L-оболочки многократно ионизованных атомов с зарядами ядра Z=10-100 .

Выполнен анализ большого числа спектров ионов протяженных изоэлектронных последовательностей меди, никеля, кобальта и железа, содержащих Зd-электроны во внешних оболочках. Исследованы закономерности в поведении уровней вдоль изоэлектронных последовательностей, что позволило разработать надежную методику предсказания и анализа таких спектров, включая случаи пересечения взаимодействующих конфигураций (А.Н.Рябцев, Л.И.Подобедова) . Найден путь для исследования автоионизационных состояний в ионах умеренной кратности ионизации. Впервые для таких ионов в Gа III-Вr VII измерены их энергии и ширины (А.Н.Рябцев) . Позднее были найдены и измерены автоинизационные состояния в ионах не высокой кратности ионизации более тяжелых элементов: In, Sn, Sb, Te, I и Bi .

Экспериментальное изучение спектров в настоящее время все более сдвигается в сторону ионов тяжелых элементов. Это вызвано как фундаментальным интересом к исследованию возрастающих в тяжелых элементах корреляционных и релятивистских эффектов, так и практическими потребностями по созданию мощных источников излучения для нанолитографии, астрофизики в связи с интерпретацией спектров химически особенных звезд, полученных, в частности, с помощью Hubble Space Telescope, а также физики рентгеновских лазеров.

В совместном (Университет г.Антигониш, Канада;

Амстердамский университет, Нидерланды;

Медонская обсерватория и Лаборатория им. Эме Коттон, Франция) проекте изучены спектры ионов от второй до двенадцатой кратности ионизации элементов платиновой группы (Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg), которые были полностью неизвестны. Эту задачу удалось успешно решить благодаря развитому в лаборатории методу автоматизированной идентификации сложных спектров , а также параллельно развиваемому в Амстердамском университете новому методу расчета сложных атомных спектров на базисе ортогональных операторов. В результате получены не только новые спектроскопические атомные данные, но и впервые в тяжелых атомах количественные данные о корреляционных эффектах и релятивистских взаимодействиях более высоких порядков, чем обычные спин - орбитальные взаимодействия.

Также совместно с Медонской обсерваторией и Лабораторией им. Эме Коттон (Франция) проведено изучение ионов от Sb VI до Nd XV изоэлектронной последовательности палладия для обеспечения работ по созданию рентгеновских лазеров . Успех этой работы основан на сочетании высокого качества спектров высокого разрешения, полученных в ИСАНе на спектрографе с решеткой 6.65 м от плазмы, создаваемой 1-ГВт неодимовым лазером, и французских расчетов методом обобщенных наименьших квадратов, в котором в рамках общих закономерностей расчитываются одновременно спектры на протяженной изоэлектронной последовательности от Сd III до Nd XV. Во всех ионах найдены и точно измерены спектральные линии, на которых возможно создание лазерной генерации в вакуумном ультрафиолете. Полученные атомные данные (уровни энергии, длины волн и вероятности переходов) являются базисом для достижения лазерной генерации на палладиеподобных ионах до ~ 24 нм.

Основным направлением исследований лаборатории в последние 5 лет являлось обеспечение фундаментальными атомными данными работы по созданию источника излучения в коротковолновой УФ области спектра, а также изучение спектров ионов, содержащих в электронных оболочках 4f-электроны, с приложением к анализу спектров химически особенных звезд.

Для активно развиваемой в настоящее время проекционной оптической литографии нового поколения необходимы спектроскопические данные о веществе, которое могло бы использоваться для создания мощных источников излучения в вакуумной УФ области спектра. Одним из наиболее перспективных типов литографических ВУФ источников на длине волны 135 является высоко Рис. 2. Спектр олова в области 120-170, возбуждаемый в вакуумной искре с током 25 кА и его идентификация в области 135±3.

температурная плазма, содержащая ионы олова. Такая плазма дает очень интенсивный пик излучения в узкой спектральной области 132-148, состоящий из резонансных переходов в спектрах нескольких ионов с заполняющейся 4d оболочкой (от Sn VIII до Sn XIV), что предопределяет высокую эффективность преобразования подводимой энергии в полезное излучение (рис.2). Тем не менее, спектры ионов олова в этой области до сих пор оставались практически не изученными.

В результате наших исследований впервые классифицировано около линий в спектрах от Sn IV до Sn XIV, в том числе все интенсивные линии в спектрах ионов олова, возбуждаемые в области 130-150. Установлено, что подавляющее большинство линий в реально используемом для оптической литографии 2-% интервале вблизи 135 принадлежит резонансным переходам в спектрах Sn XII и Sn XIII. В изученных ионах определены энергии около уровней.

Результаты этой идентификации были достаточными для разработки диагностики высокотемпературной плазмы олова и первых ее приложений к оптимизации работы источника на основе вакуумной искры для получения максимального выхода излучения в области 13.5 нм. Однако они не вполне соответствуют строгим критериям, предъявляемым к фундаментальным спектроскопическим данным. Идентификация таких сложных переходов должна быть подтверждена сравнением со спектрами аналогичных переходов в изоэлектронных ионах соседних более легких элементов, которые до сих пор не известны. Спектры элементов от индия до палладия получены (рис. 3) и анализируются. Это более длительная работа, результатом которой будет не только уточнение спектров олова, но и большой объем фундаментальных атомных данных для указанных ионов, анализ которых прояснит влияние на спектры ионов с заполняющейся 4d-оболочкой корреляционных и релятивистских эффектов.

Современные астрономические наблюдения дают богатый материал по зведным спектрам. Спектры химически особенных звезд в видимой области богаты линиями одно- и двукратно ионизованных атомов редкоземельных элементов. Редкоземельные элементы содержат заполняющуюся 4f-оболочку, поэтому их спектры содержат тысячи спектральных линий. Однако количество экспериментально известных переходов, в частности, в двукратно ионизованных атомов имеет порядок сотни. В последние 5 лет в ИСАНе начала развиваться программа по исследованию таких спектров на основе опыта, полученного при работе с ионами с заполняющимися d-оболочками. Внесен вклад в лабораторные данные по спектрам Pr III, Nd III и Eu III. В каждом спектре выполнены новые классификации линий и проведены расчеты вероятностей переходов. В частности, в Eu III идентифицированы 93 новые линии и найдено 39 новых уровней. Список расчитанных переходов между известными уровнями Eu III содержит более 1100 линий, а между всеми уровнями ниже ~ 11 эВ - ~23000.

В Институте астрономии РАН эти данные используются для интерпретации спектров химически особенных звезд. Пример согласия расчетного (с нашими данными для Pr III и Nd III) и измеренного спектра звезды Ap HD 144897 приведен на рис.4. Измеренные и расчитанные данные позволяют проводить надежные измерения распространен ности редкоземельных элементов в звездах, а также изучать тонкие эффекты в формировании спектров звезд, такие как отклонения от термодинамического равновесия Всего за 40 лет экспериментально изучены спектры около 290 ионов, идентифицировано более спектральных линий.

Создан и регулярно обновляется банк библиографии по атомным спектрам. К нему организован свободный доступ через Интернет по адресу http://das101.isan.troitsk.ru/ (А.Е.Крамида, Г.В.Веденеева).

Рис.3. Спектры In, Cd, Ag и Pd, изоэлектронные с Sn VIII - Sn XV.

Одновременно развивались методы теоретических расчетов спектров. При отождествлении переходов в водородо- и гелиеподобных ионах, сателлитных к ним переходов, а также переходов между конфигурациями заполняю щейся оболочки n=2, решающее значение имело создание и развитие метода, позволяющего представить вклад электрон-электронных взаимодействий в разложения по 1/Z Рис.4. Участок спектра звезды Ap HD 144897.

(У.И.Сафронова совместно с ФИАН). Точки - экспериментальные данные, сплошная Для анализа вкладов различных линия - расчетный спектр.

поправок, получаемых методом теории возмущений, оказалось существенным использование полевой формы теории возмущений, получившей заметное развитие в этих работах . На развитие этих работ в последние годы оказали влияние исследования фундаментальных свойств 1/Z-разложения: области и скорости его сходимости (И.А.Иванов совместно с Медонской обсерваторией, Франция). Полученные данные о структуре ряда теории возмущений по 1/Z привели к разработке эффективного алгоритма аппроксимации высших порядков теории возмущений, позволяющего получать более точные значения спектроскопических величин.

С начала 80-х годов Л.Н.Ивановым и Е.П.Ивановой развивался оригинальный метод прецизионного расчета атомных структур. В основе метода энергетический подход последовательной квантово-электродинамической теории.

Он получил известность как релятивистский метод теории возмущений с модельным нулевым приближением. С его помощью были рассчитаны уровни энергии многих изоэлектронных последовательностей, ридберговы состояния и состояния отрицательных ионов некоторых редкоземельных элементов, исследованы кооперативные электрон-ядерные процессы, исследованы квантово электродинамические эффекты в многозарядных ионах. Метод зарекомендовал себя как один из самых надежных и точных в расчетах атомных констант.

В последние годы этот метод используется для моделирования спектров излучения ионов в плазме, для исследования физических характеристик излучения и определения оптимальных условий для наблюдения лазерного эффекта в ВУФ и мягкой рентгеновской области в лазерной плазме и плазме капиллярного разряда, создания мощных источников ВУФ излучения .

В развитие экспериментальных работ по изучению возможностей в создании ВУФ лазеров на палладиеподобных ионах выполнены расчеты спектроскопических констант, кинетики заселения уровней и коэффициентов усиления спонтанного излучения в Pd-подобных Er XXIII – Re XXX. Длины волн переходов, на которых возможно усиление, находятся в области 10-15 нм.

Расчеты выполнены для условий ультракороткого импульса накачки. Для каждого иона определены оптимальные условия в плазме для наблюдения узконаправленного, монохроматического, интенсивного излучения (несколько процентов от энергии импульса накачки) на длине волны лазерного перехода .

На основе всех разрабатываемых теоретических методов созданы алгоритмы и универсальные программы для ЭВМ.

Литература 1. Спектроскопия многозарядных ионов в горячей плазме. - ред. Сафронова У.И., М.: Наука, 1991.

2. Кононов Э.Я., Сафронова У.И. Энергетичееская структура и систематика электронов внешней L - оболочки многократно ионизованных атомов для Z = 10 100. - Оптика и спектр., 1977, т.43, №1, с.3-9.

3. Рябцев А.Н. Проявления взаимодействия конфигураций в атомных спектрах. - Изв. АН СССР сер.физ., 1986, т.50, №7, с.1434-1441.

4. Ryabtsev A.N. Autoionizing states in moderately charged ions. Nucl.Inst.Meth.Phys.Res.B, 1988, v.31, No.1&2, p.196-205.

5. Рябцев А.Н., Чурилов С.С., Джоши Й.Н. Анализ переходов с автоионизационных состояний ионов Bi III, Bi IV и Bi V. - Оптика и спектр., 2000, т.88, №3, с.360-365.

6. Рябцев А.Н., Чурилов С.С., Кононов Э.Я. Конфигурация 4d95p2 в спектрах In III - Te VI. - Оптика и спектр., 2007, т.102, №3, с.400-408.

7. Ryabtsev A.N.,. Azarov V.I., Churilov S.S., Kildiyarova R.R., Ryabtsev A.N., Raassen A.J.J., Uylings P.H.M., Joshi Y.N., Tchang-Brillet L., Wyart J.-F. The Platinum Group Ion Project. - NIST Special Publ.926, 1998, p.103-105.

8.Ryabtsev A.N. Spectroscopy of ions with 5d electrons in the ground state. УФН, 1999, т.169, №.3, с.350-351.

9.Azarov V.I. Formal approach to the solution of the complex-spectra identification problem. 2. Implementaton. Phys.Scripta, 1993, v.48, No.6, p.656-667.

10. Churilov S.S., Ryabtsev A.N., Brillet Wan-U.L., Wyart J.-F.Spectroscopy of Pd-like ions. - Phys.Scripta T, 2002, v.100, p.98-103.

11. I.Yu.Tolstikhina, S.S.Churilov, A.N.Ryabtsev, K.N.Koshelev. Atomic tin data. In.EUV Sources for Lithography, Ed. V.Bakshi, SPIE Press, Washington, USA, 2006, p.113-148.

12. С.С.Чурилов, А.Н.Рябцев. Анализ спектров In XII--XIV и Sn XIII--XV в далекой ВУФ области. - Оптика и спектроскопия, 2006, т.101, с.181-190.

13. S.S.Churilov, A.N.Ryabtsev. Analyses of the Sn IX–Sn XII spectra in the EUV region. - Physica Scripta, 2006, v.73, p.614-619.

14. T.Ryabchikova, A.Ryabtsev, O.Kochukhov, S.Bagnulo. Rare-earth elements in the atmosphere of the magnetic chemically peculiar star HD 144897. New classification of the Nd III spectrum. - A&A 2006, v.456, p.329-338.

15. Браун М.А., Гурчумелия А.Д., Сафронова У.И. Релятивистская теория атомов, M., Наука, 1984.

16. Е.П.Иванова, А.Л.Иванов. Супермощный источник монохроматического излучения в области дальнего ультрафиолета. - ЖЭТФ 2005, т.127, №5, с.957.

17. E.P.Ivanova, A.L.Ivanov, T.E.Pakhomova. X-Ray Laser at 10-15 nm in Pd like Ions Er XXIII - Re XXX. - in X-Ray Lasers 2006, Eds.P.V.Nickles and K.A.Janulewicz, Springer (2007), p.353-359.

Лаборатория спектроскопии плазмы Основное направление исследований лаборатории (зав. лабораторией – К.Н.Кошелев) - ВУФ- и рентгеновская спектроскопия высокотемпературной плазмы электрических разрядов. Ниже мы приведем краткий исторический обзор научных направлений, разрабатывавшихся в лаборатории, а также несколько более подробное описание современного состояния исследований.

Краткий обзор истории лаборатории. Физика микропинчей.

В первые годы существования лаборатории был выполнен цикл теоретических и экспериментальных исследований так называемых «плазменных точек» (ПТ). ПТ - это объект в столбе аксиально-симметричных разрядов, обладающий высокой температурой, высокой плотностью и излучающий в рентгеновской области спектра. Первые эксперименты были выполнены с установкой «малоиндуктивная вакуумная искра», созданной Ю.В.Сидельниковым и Э.Я.Гольцем по предложению С.Л.Мандельштама и руководителя лаборатории атомной спектроскопии Э.Я.Кононова .

Применение экспериментальных методов регистрации рентгеновских спектров многозарядных ионов с наилучшим на то время спектральным разрешением позволило исследовать параметры плазмы ПТ (К.Н.Кошелев, Ю.В.Сидельников, П.С.Анциферов, А.Е.Крамида и др.) . Было обнаружено, что ПТ - это плазменные объекты с уникальными параметрами, их температура превышает 10 миллионов градусов, а время существования лежит в субнаносекундной области. Эти исследования позволили объяснить свойства ПТ и привели к созданию модели «радиационного коллапса» плазмы аксиальных разрядов, содержащей ионы тяжелых элементов (К.Кошелев, В.Вихрев, В.Иванов) . Модель описывает возникновение ПТ как результат развития m= неустойчивости в условиях сильных радиационных потерь вследствие линейчатого излучения ионов.

Было показано, что «радиационный коллапс» является общим явлением для многих сильноточных разрядов с аксиальной симметрией. В 1988 году была построена мощная установка типа Z-пинч с импульсным напуском газа «МП-100», которая применялась для исследований ПТ с разрядным током свыше 1 MА (Ю.В.Сидельников, П.С.Анциферов, А.А.Палкин) . Эта установка позволила получить большое количество важных результатов по динамике сжатия пинча и развитию микропинчей - ПТ (Л.А.Дорохин, Ю.В.Сопкин). В частности, было зарегистрировано излучение Не-подобного Xe в диапазоне 0.6 А, это был ион с максимальным потенциалом ионизации, зарегистрированный в лабораторной плазме.

Эксперименты, выполненные в сотрудничестве с Сухумским физико техническим институтом выявили режим «радиационного коллапса» с появлением микропинчей на установке «плазменный фокус» (Ю.В.Сидельников, П.С.Анциферов) . Эти работы были продолжены в сотрудничестве с Дюссельдорфским Университетом на уникальном быстром «плазменном фокусе»

SPEED-2, а также на разрядных установках в Штуттгартском Университете. Они сформировали экспериментальную базу для создания импульсных источников рентгеновского и нейтронного излучения с использованием разрядов типа «плазменный фокус» во многих лабораториях.

В настоящее время исследования по физике «радиационного сжатия»

нашли важное практическое применение при создании источника коротковолнового излучения для нового поколения литографии – «литографии экстремального ультрафиолета» (см. ниже более подробно).

Рентгеновские линии свободных атомов В лаборатории велось изучение рентгеновских спектров (10A) ионов с использованием электронного пучка для их получения и возбуждения (П.С.Анциферов). Исследования рентгеновских характеристических линий (РХЛ), излучаемых свободными атомами привели к измерению сдвигов таких РХЛ по отношению к их положению в случае излучения твердым телом. Такие данные представляют интерес для метрологических целей, они также интересны для расчетов зонной структуры твердого тела и энергетической структуры рентгеновских термов свободных атомов .

Рентгеновский лазер В 1976 в году в ИСАНе впервые была предложена схема получения усиления в ВУФ области с использованием Ne-подобных ионов (А.Н.Жерихин, К.Н. Кошелев, В.С.Летохов) . Она была впервые реализована в Ливерморской Национальной лаборатории и сейчас широко используется для получения усиления в коротковолновом диапазоне. Первая демонстрация возможности инверсии на переходах в Li-подобных ионах в рекомбинационном режиме также была проведена в ИСАНе (Э.Я.Кононов, К.Н.Кошелев, С.С.Чурилов).

Несколько лет назад лаборатория вернулась к проблеме развития источников когерентного излучения в коротковолновом диапазоне спектра.

Лазерный эффект на 3s–3p переходах в Ne-подобных ионах аргона на длине волны 46.8 нм был продемонстрирован в капиллярном разряде (Анциферов П., Дорохин Л., Назаренко А. и Кошелев К. Это было первое наблюдение ВУФ лазерного эффекта, сделанное в России .

Возможность инверсной заселенности в многозарядных ионах и стимулированного излучения в ВУФ области вследствие перезарядки ионов пучков плазмы, генерируемых пинчами, на атомах газовой мишени была предсказана теоретически (К.Кошелев, Г. Кунце) , и продемонстрирована экспериментально в сильноточных Z-пинчах, а также в разрядах типа “плазменный фокус» (Л.Дорохин, Ю.Сидельников совместно с институтом Фраунгофера лазерных технологий в Аахене, Германия). Лаборатория участвовала в Программе Европейского сообщества «FACADIX» по изучению возможностей использования плазмы капиллярных разрядов для получения стимулированного излучения в ВУФ спектральном диапазоне. В течение последних нескольких лет в лаборатории исследуется новый подход - создание «стимулированных» нестабильностей в плазме капиллярного разряда (Анциферов, Дорохин, Назаренко).

Литература 1. Гольц Э.Я., Житник И.А., Кононов Э.Я., Мандельштам С.Л., Сидельников Ю.В., Лабораторное воспроизведение спектра рентгеновской вспышки на солнце.

ДАН СССР, сер.мат.физ., 1975, т.220, №3, стр.560-563.

2. Kononov E.Ya., Koshelev K.N., Sidelnikov Yu.V., X-ray spectroscopic study of micropinches in a low-inductance vacuum spark. - Sov. J.Plasma Phys., 1985,v.11,N8, p.538-543.

3. Вихрев В.В., Иванов В.В., Кошелев К.Н., Формирование и развитие микропинчевой области в вакуумной искре. - Физика плазмы, 1982, т.8, №6, стр.1211-1219.

4. Golts E.Ya., Koloshnikov G.V., Koshelev K.N., Kramida A.E., Sidelnikov Yu. V., Vikhrev V.V., Ivanov V.V., Palkin A.A., Prut V.V., A high temperature micropinch in a discharge with a current of 1 MA. - Phys.Lett.A, 1986, v.115, N3, p.114-116.

5. Koshelev K.N., Krauz V.I., Reshetniak N.G., Salukvadze R.G., Ssidelnikov Yu.V., Khautiev E.Yu., Formation of micropinch structures in plasma-focus discharges with admixtures of heavy atoms, - Sov. J.Plasma Phys, 1989, v.15, N9, p.619 – 624.

6. Rosmej F.B., Schulz A., Koshelev K.N., Kunze H.-J., Asymmetric repumping of the Lyman-alpha components of hydrogenlike ions in a dense expanding plasma, JQSRT, 1990, v.44, N 5, p.559-566.

7. Antsiferov P.S., The characteristic X-ray spectra of free atoms of metals, Central European Journal of Physics, 2003, v.2, p.268-288.

8. Жерихин А.Н., Кошелев К.Н., Летохов В.С., Об усилении в рентгеновской области на переходах в многозарядных ионах - Квант. электр., 1976, т.3, №1, стр.

9. Koshelev K.N., Antsiferov P.S., Dorokhin L.A., Nazarenko A.V., Sidelnikov Yu.

V., Glushklov D.A., Observation of ASE effect for Ne-like Ar in a capillary discharge driven by inductive storage with plasma erosion opening switch - J. Physique IV, 2001, v.64, p.292-294.

10. Кошелев К.Н., Кунце Х.И., Инверсная заселенность в разрядной плазме с неустойчивостями типа перетяжки, - Квант. Электр., 1997, т.24, №2, стр.169-172.

ЛСП сегодня. Работы по созданию источников коротковолнового излучения для нового поколения литографии.

(совместно с Лабораторией молекулярной спектроскопии высокого разрешения и аналитической спектроскопии) Среди внушительного списка научных, технических и технологических проблем, которые предстоит решить при создании коротковолновой литографии, далеко не последнее место по сложности возникающих задач занимает источник излучения. Длина волны для нового поколения литографии – EUV литографии 13,5 нм была выбрана задолго до того, как стало более или менее понятно, как именно может быть устроен источник обеспечивающий коммерчески выгодное производство – HVM (High Volume Manufacturing).

Плазма, излучающая в далеком вакуумном ультрафиолете (ВУФ) – давно и хорошо изученный объект, однако технические требования, предъявляемые к HVM источнику, настолько необычны, что казалось бы простая задача нагрева плазмы до температуры в несколько десятков электрон-вольт превращается в целый комплекс сложных физических и инженерно-технических проблем.

Эффективный размер излучающей области не должен превышать 1 мм 3;

рабочая частота источника свыше 50 кГц и стабильность дозы излучения 3 (за вспышек) 0,3 %. Оценки показывают, что в промышленный вариант источника будет иметь полную мощность (электрическую или световую) не ниже 100 кВт.

С точки зрения фундаментальной атомной спектроскопии олово представляет собой наиболее оптимальное рабочее вещество для источника излучения на длине волны 13.5 нм. Резонансными переходами в ионах Sn+8 Sn+13 являются 4dk - (4dk-14f + 4p54dk+1). Большая величина обменного взаимодействия 4d-4f в конфигурации 4dk-14f и 4p - 4d в 4p54dk+1 приводит к разделению уровней энергии этих конфигураций на две зоны, причем вероятности переходов из верхней зоны намного превосходят вероятности переходов из нижней зоны. Сильное взаимодействие между конфигурациями 4dk-14f и 4p54dk+ приводит к еще большему сужению этой излучательной зоны. В результате, не смотря на наличие многих сотен уровней в широком интервале энергии, излучение концентрируется в узком спектральном интервале. Кроме того, из-за малой зависимости энергии возбуждения при n=4 - n"=4 переходах в этот интервал попадают интенсивные переходы в нескольких соседних ионах.

Два основных типа источников излучения рассматриваются – разрядная плазма (РП) и плазма, возникающая при фокусировке лазерного излучения на мишени – лазерная плазма (ЛП).

Разрядная плазма В качестве разрядного источника плазмы мы выбрали классическую вакуумную искру – разряд между двумя электродами с подачей рабочего вещества в межэлектродный промежуток путем абляции материала катода (олово) с помощью импульса лазерного излучения. Исследования аксиально симметричных разрядов, в частности, в вакуумных искрах показали, что мягкое рентгеновское и ВУФ излучение происходят в плазме с токами выше 10 кА в момент развития в столбе разряда перетяжечных неустойчивостей. Известно, что эти перетяжки или «микропинчи» развиваются в результате вытекания плазмы в условиях сильных радиационных потерь, в данном случае за счет линейчатого излучения многозарядных ионов олова (см., например, K.Koshelev and N.Pereira “Plasma points and radiative collapse in vacuum sparks”, J.Appl.Phys. 69, R21- (1991)). Вытекание плазмы из перетяжки сопровождается сжатием и нагревом плазмы и переходу ко все более высоким кратностям ионизации. Радиус перетяжки определяется баллансом джоулевого нагрева и энергетических потерь, в первую очередь, радиационных потерь в оптически плотной плазме.

Наблюдается (часто последовательное во времени) образование нескольких микропинчей, излучающих в EUV диапазоне. Этот эффект «скольжения» излучающей области вдоль оси разряда определяет интегральный во времени аксиальный размер источника.

Рис.1. Изображение столба плазмы, полученные в собственном коротковолновом излучении с помощью микроканального детектора с регулируемым временем открытия (от 3 до 50 нсек).

Верхнее изображенеие – излучение во всей области чувствительности МКП (100 нм);

нижнее – через Zr/Si фильтр. Расстояние между анодом А и катодом К – 3 мм.

Для разряда с размерами в несколько миллиметров средняя выделяемая мощность в 100 и более кВт остаётся немыслимо высоким значением. Возможное решение проблемы – так называемое «мультиплицирование» источника, то есть создание множества источников с распределением в них электрической и тепловой нагрузки. Однако, требование постоянства положения излучателя в пространстве и высокая рабочая частота (до 50-100 кГц) практически исключают «револьверную» систему с механическим повторением большого числа вакуумных искр с аксиально-симметричной системой электродов и изоляторов.

Использование олова в сочетании с лазерной инициацией открывает особые возможности. Подача вещества в межэлектродный промежуток путем испарения поверхности электрода лазерным импульсом непосредственно обеспечивает аксиальную начальную симметрию независимо от формы электродов – начальная плазма разлетается в виде конуса с осью перпендикулярной поверхности электрода. Система с вращающимися электродами, нижний из которых покрыт жидким оловом (для облегчения возобновления поверхности), (Кривцун В.М., Колошников В.Г., Якушев О.) изображена схематично на рис. 2.

Рис. 2. Принципиальная схема «колесной» мультипликации При вращении электродов в каждом новом выстреле лазер, положение фокуса которого не изменяется, испаряет олово с нового участка катодного кольца. Таким образом, возникает последовательность элементарных вакуумных искр, находящихся в одном и том же месте пространства, но опирающихся на различные участки плоского катода. Желательно только, чтобы в промежутке между импульсами предыдущее положение фокуса лазера «отъехало» от нового на расстояние в 1–2 мм – размер зоны временно «испорченной» разрядом поверхности. При частоте повторения 104 Гц это соответствует минимально необходимой линейной скорости вращения порядка 10 м/сек. Принцип такого подхода был проверены на установках «PROTO 1» и «PROTO 2” (рис. 3).

Эксперименты и расчеты показывают, что подобные системы способны выдерживать электрические мощности до 50, возможно, до 100 кВт.

Рис 3. Прототип EUV источника с вращающимися электродами. Рабочие параметры:

электрическая мощность – 18 кВт;

полезная мощность излучения 360 Вт.

Рис 4. Схематическое изображение «струйного» источника EUV излучения.

Дальнейшее развитие идея «непрерывной мультипликации» получила в струйном варианте источника. В качестве электродов предложено использовать две струи жидкого металла или сплава с невысокой температурой плавления, вытекающие с большой скоростью из металлических сопел. (Иванов В.В., Кривцун В.М., Якушев О.Ф.) К струям приложено напряжение, и разряд между ними возникает при фокусировке лазерного излучения на одной из них (рис. 4). Струи не только уносят тепло, выделяющееся в разряде, но и эффективно охлаждают ближайшие к разряду металлические элементы – сопла. Струи попадают в теплообменник и, охладившись, возвращаются с помощью насосов в систему.

Ресурс мощности такого технического решения – 200 кВт.

Лазерная плазма Необходимая плотность мощности EUV излучения может быть обеспечена не только в разрядном источнике плазмы но и при фокусировке лазерного излучения на поверхность мишени (EUV LPP). И в этом случае олово оказалось наилучшим материалом мишени. Основные процессы здесь – нагрев мишени (в форме капли с размером ~ 30–100 мкм) лазерным излучением прводит к ее частичному испарению. Последующий пробой паров олова формирует плазму, эффективно поглощающую энергию лазерного излучения. После подъема температуры плазмы до ~50 эВ и появления многократно ионизованных ионов (Z ~10) плазма начинает излучать вблизи 13.5 нм. Длительность лазерного излучения 10–100 нс, что означает быстрый выход параметров плазмы на квазистационарный режим истечения с падением плотности плазмы ~ 1/r2. В результате размер источника определяется в основном размером капли олова ~ 100-200 мкм. Малый размер EUV источника излучения на лазерной плазме позволяет собирать излучение с большого телесного угла ~2, тем самым снижая полную необходимую мощность лазерной энергии по сравнению с разрядным источником излучения. Все же полная необходимая электрическая мощность в случае EUV LPP существенно выше чем в разрядном источнике за счет малого кпд лазера. Оптимальной длиной волны излучения считается 10 мкм, соответствующая CO2 лазеру с кпд ~ 5-10 %. Излучение такого лазера поглощается при относительно низкой плотности плазмы ~ 1.e19 см-3, в которой оптическая толщина плазмы по EUV излучению близка к 1, т.е. эта область является эффективным излучателем. Проблема мультиплицирования решается за счет образования серии быстро летящих капель (~100 м/с) и разработки лазера с высокой частотой следования импульсов ~ 5.e4–1.e5 Гц. Схема EUV LPP приведена на рис. 5.

Рис 5. Схематическое изображение источника EUV излучения на основе лазерной плазмы.

EUV LPP имеет как свои преимущества: большое расстояние до любого элемента конструкции камеры, большой телесный угол сбора излучения, так и свои недостатки: первое зеркало, коллектор обеспечивающий большой телесный угол сбора излучения должно быть многослойным зеркалом и оно находядится под действием паров олова и быстрых ионов (нейтралов) лазерной плазмы.

Изучение EUV LPP в лаборатории было начато сравнительно недавно. К настоящему времени готова установка, позволяющая проводить эксперименты с измерением углового распределения EUV излучения, спектра EUV излучения а также углового распределения быстрых ионов плазмы и их зарядового состава, с целью разработки методов защиты коллектора. Фотография установки приведена на рис. 6.

Рис 6. Установка для проведения работ по EUV LPP источнику излучения.

Параллельно с разработкой экспериментальной установки была разработана совместно с Институтом Прикладной Математики РАН численная двухмерная модель RZLine процессов, протекающих в EUV LPP, включая процесс испарения капли и подробный спектр излучения плазмы. EUV источники используют узкий спектральный интервал, поэтому положение расчетных линий спектра должно с большой точностью совпадать с экспериментальными данными (Иванов В.В. совместно с Новиковым В.В. и Соломянной Ф. (ИПМ).

Чтобы рассчитать радиационные явления была использована новая программу THERMOS-BEELINE которая позволяет проводить самосогласованные расчеты кинетики уровней и радиационный транспорт для различных плазменных конфигураций. Она включает радиационный транспорт перекрывающихся спектральных линий произвольной опртической плотностис реалистическими профилями линий, проверенную базу атомных данных для материалов с низкими Z (H, He, O) а также для Xe, Sn и их смесей. Детали описаны в статье в “High Energy Density Physics”, V.3, 2007, p. 198-203.

Капиллярный разряд для создания плазменных оптических волноводов Создание лазерных систем, способных обеспечить плотности мощности светового излучения 1018-1019 Вт/см2, позволило поставить ряд новых проблем, которые еще недавно были предметом чисто теоретических исследований. К ним относятся ускорение электронов в поле, возбуждаемом лазерным импульсом в водородной плазме, а также генерация гармоник с частотами, попадающими в рентгеновскую область. Спецификой этих задач является необходимость поддержания эффективного взаимодействия излучения с веществом на длинах в несколько сантиметров и больше. Особый интерес к проблеме лазерного ускорения электронов связан с возможностью создания “table-top” ускорителей с энергией порядка 100 ГэВ, которые, в свою очередь, могут явиться основой для рентгеновских лазеров на свободных электронах. Отмеченные высокие плотности излучения достигаются в результате фокусировки, при этом продольный масштаб области фокусировки определяется в идеальном случае дифракцией (см. рис.8).

Его численное значение дается Рэлеевской длиной ZR: ZR = w02/.

Рис. 7. Использование плазменного оптического волновода для преодоления рэлеевского ограничения длины взаимодействия электронов с лазерным полем.

аиболее разработанный на сегодняшний день способ преодоления этого ограничения длины взаимодействия заключается в создании плазменного оптического волновода с помощью капиллярного разряда (см. рис.5). Разряд с током 300-500А в капилляре с внутренним диаметром 200-500 мкм, наполненном водородом под давлением порядка 0.1атм, позволяет получить плазменную структуру с полым в радиальном направлении профилем электронной плотности.

Для таких плазменных каналов с длиной до 5 см было экспериментально продемонстрировано пропускание излучения с плотностью 1017 Вт/см2.

Институт спектроскопии включился в работы по созданию плазменных оптических волноводов в 2002 году совместно с FOM–институтом физики плазмы, Нидерланды. Первой идеей, разработанной в лаборатории спектроскопии плазмы, было применение магнитного поля для существенного улучшения характеристик плазменных каналов в капиллярных разрядах (V.V. Ivanov, K.N.

Koshelev, E.S. Toma, F. Bijkerk, Influence of an axial magnetic field on the density profile of capillary plasma channels – J. Phys. D: Appl. Phys. 36, p.832-836, (2003)).

Тем не менее, описанный в этой работе способ создания плазменного волновода обладает рядом недостатков, таких как трудность создания каналов с длиной более 10 см и проблема управления плотностью на оси разряда вследствие десорбции со стенки капилляра.

В лаборатории спектроскопии плазмы была разработана новая методика, позволяющая преодолеть эти проблемы V.V. Ivanov, P.S. Antsiferov, and K.N.