Laboratory of ferroelectrics | IOP
Laboratory of ferroelectrics
Laboratory of ferroelectrics | IOP
Head of Department


Levash Leonid


У 1961 році на базі відділу фізики кристалів було організова­но лабораторію, яку у 1966 році було перетворено у відділ інфрачервоної спектроскопії. Завідувачем відділу був один з провідних спеціалістів в галузі приймачів теплового випромінювання й інфрачервоних спект­рометрів – доктор технічних наук А.Ф. Мальнев, Ще в довоєнні роки в Інституті А.Ф.Мальневим були розпочаті роботи з інфрачервоного приладобудування – під його керівництвом було розроблено і виготовлено один із перших вітчизняних вакуумних інфрачервоних спектрометрів "ВІКС". У 1971 році після реорганізації відділу з його складу виділилась лабораторія приймачів випромінювання, яка в 1976 р. була перетворена в відділ з цією ж назвою. В період 1971 – 1991р.р. лабораторією, а потім і відділом керував доктор технічних наук, лауреат Державних премій України й СРСР Л.С. Кременчугський.

Виконання фундаментальних досліджень в галузі піроелектричного ефекту дозволило створити фізичні принципи роботи широкого класу приймачів випромінювання й розробити ряд приладів, які з успіхом застосовувалися в системах спеціальної техніки й у космонавтиці. В 1981р. спільним наказом Міністра Оборонної Промисловості СРСР П.В. Фіногенова і Президента АН УРСР акад. Б.Е. Патона була затверджена програма робіт з розвитку ІЧ - техніки, відповідно до якої Інституту фізики доручалося виконання 30 прикладних й 6 фундаментальних НДР. Ця програма з'явилася логічним продовженням багаторічного успішного співробітництва з окремими підприємствами військово-промислового комплексу СРСР, коли Інститут продемонстрував здатність виконання серйозних робіт в області створення приладів спеціальної техніки (досить сказати, що в той час Інститут Фізики був єдиною організацією у Відділенні фізики й астрономії Української Академії наук, що випускала продукцію з військовою прийомкою). Основою програми були роботи зі створення піроелектричних приймачів випромінювання та апаратури на їхній основі.

Починаючи з 1991 р. по 2016 р. завідувачем відділу був канд. фіз. мат. наук, лауреат Державних премій України і СРСР В.Б.Самойлов.

За час існування відділу було захищено 2 докторських і 7 кандидатьских дисертацій, 3 співробітника – лауреати Державних премій в галузі науки і техніки України (1984 р.) і СРСР (1989 р.). Співробітниками відділу опубліковано 10 монографій, близько 200 статей, одержано більше 100 авторських свідоцтв на винаходи. Л.С.Кременчугським опубліковано першу в світі монографію по піроелектричному ефекту і піроелектричним приймачам випромінювання. Основні результати в галузі досліджень піроелектричного ефекту і розробки піроелектричних приймачів випромінювання підсумовано в монографії В.П.Косоротова, Л.С.Кременчугського, В.Б.Самойлова, Л.В.Щедріної "Пироелектрический эффект и его практические применения" (Київ, "Наукова думка", 1989 р). Авторами монографії A.N. Morozovska, E.A. Eliseev, S.V. Kalinin "Topological Defects in Ferroic Materials" (Springer, 2016) сформовані фізичні уявлення про особливості сворення і стабілізації полярного стану в фероїках.

У 2016 р. на базі відділу приймачів випромінювання була створена лабораторія прикладної сегнетоелектрики під керівноцтвом канд. фіз. мат. наук Л.В. Леваша.

Антон Федорович Мальнев (1896 – 1970)

Антон Федорович Мальнев (1896 – 1970) – засновник напрямку інфрачервоного приладобудування в Інституті фізики, перший завідувач відділу інфрачервоної спектроскопії

Лев Самсонович Кременчугський

Лев Самсонович Кременчугський – перший завідувач лабораторії і відділу приймачів випромінювання з 1971по 1991рр.

Володимир Борисович Самойлов

Володимир Борисович Самойлов – завідувач відділу приймачів випромінювання з 1991 по 2016 рр.

The main areas of research conducted in the laboratory are:

  • Fundamental studies of polarization phenomena in polar-active crystals, ceramics, polymers and their composites.
  • Development of highly sensitive, high-speed, non-selective pyroelectric sensors and functional elements of modern micro- and nanoelectronics and measuring devices based on them.

In the field of physics of pyroelectric (polarization) phenomena

  • A dynamic method for simultaneous measurement of pyroelectric, dielectric and thermophysical characteristics in thin-layer metal-ferroelectric-metal systems has been developed (L.S.Kremenchuhsʹky, V.B.Samoylov, M.V. Morozovsky, S.L. Bravina).
  • Theoretical studies of the nonlinear pyroelectric effect in ferroelectric media became the basis for calculations of pyroelectric receivers of laser radiation (M.A. Itskovsky, V.P. Kosorotov, L.V. Shchedrina, O.O. Strokach).
  • Studies of electrical and temperature fluctuations in pyroelectric materials, conducted by V.B. Samoylov were the basis for the construction of highly sensitive radiation receivers.
  • A study of low-temperature behavior of the pyroelectric effect, a single mechanism that describes the course of spontaneous polarization of ferroelectrics with transitions of the type of displacement and "order-disorder" in a wide range of temperatures (M.V. Morozovsky, S.L. Bravina, O.O. Strokach, I.O. Stoyanov).
  • Based on the developed model of the kinetics of induced polarization in nonequilibrium piezoelectric crystals, a method was proposed for the first time that made it possible to measure the contribution of the tertiary pyroelectric effect to the total (V.P. Kosorotov, L.V. Levash, L.V. Shchedrina).
  • The physical mechanisms of the creation of new functional pyroactive structures based on polar and nonpolar piezoelectric crystals have been clarified (V.P. Kosorotov, L. V. Levash, L.V. Shchedrina).
  • The fundamental processes that determine the properties of new materials and physical objects for modern optoelectronics - various nanocomposites and heterostructures, thin-film systems have been studied (M. Morozovsky, S.L. Bravina).
  • An analytical theory of dimensional effects and domain structure of ferroelectrics and multipheroics has been developed (G.M. Morozovska).
  • The kinetics of local reversal of polarization in thin films of ferroelectrics has been studied (G.M. Morozovska, M.V. Morozovsky).
  • The nonlinear dynamics of the spatial distribution of ionic and electronic charge carriers in polar-active thin-layer meso- and nanosized structures has been studied (G.M. Morozovska).

In the field of instrumentation

  • 1963 - In the department of radiation receivers for the first time in the USSR works on creation of pyroelectric receivers of radiation were begun (L.S. Kremenchuhsʹky, A.F. Malnev, V.B. Samoylov).
  • For the first time in world practice, non-selective cavity pyroelectric radiation receivers have been proposed, which became the basis for the development of high-speed radiation calorimetry (L.S. Kremenchuhsʹky, O.Ya. Shulga).
  • 1968 - The first author's certificate for coordinate-sensitive pyroelectric receivers with priority belongs to the Institute of Physics (L.S. Kremenchuhsʹky, S.K. Sklyarenko, M.A. Itskovsky).
  • Systems for measuring the temporal, energy and spatial characteristics of ultra-high-power laser radiation have been proposed (the team of the department under the leadership of L. Kremenchuhsʹky).
  • Wavefront analyzers based on multi-element coordinate-sensitive receivers for solving problems of adaptive optics have been created. (O.V. Elfimov, L.V. Levash, K.G. Shupletsov).
  • An array of pyroelectric radiation detectors with fiber-optic energy input is proposed. (A. Elfimov, L.V. Levashi, K. Shupletsov, M.Yu. Veduloy).
  • The physical foundations of new technologies and methods for the development of functional elements of sensor devices in IR optoelectronics based on new polar active structures were revealed (V. Kosorotov, L.V. Levashi, L.V. Shchedrina).
  • Physical principles of creation of high-speed multifunctional pyroelectric sensors were discovered (V.P. Kosorotov, L.V. Levash, L.V. Shchedrina):
    • new pass-through optical elements of power optics that combine the functions of an exit window and a radiation receiver;
    • watt-joulemeter, which allows you to simultaneously measure the time and energy characteristics of laser radiation.
  • A portable pyroelectric detector of the average power of laser radiation has been developed (A.A. Rosnovsky, V. Dushko).

Development and implementation

  • Development of methods of factory analysis of the composition of petroleum products using vacuum infrared spectrometers "VIKS" (A.F. Malnev, G.O. Puchkovskaya).
  • Development of technology for producing thin metal films up to 0.05 microns thick in a free state (without a solid base), which retain the properties of massive materials (A. Malnev, L. Kremenchuhsʹky, V.B. Samoilov, I.P. Fedorchenko) and obtaining non-selective metal absorbing coatings (V. Lysenko).
  • Thin-film metal bolometers of artificial earth satellites of the "Meteor" series - small-scale production with military acceptance from the 1960s to 1977 (A. Malnev, L. Kremenchuhsʹky, V.B. Samoilov).
  • High-sensitivity pyroelectric receivers 322B for IR spectroradiometric equipment of artificial satellites of the Earth series "Meteor-2" and "Meteor-3" - small-scale production with military acceptance from 1977 to 1993. (V.B. Samoylov).
  • Radiation receivers for the IR radiometer of the interplanetary stations "Mars", "Venus", "Phobos", which successfully operated in orbit and provided information from the surface of Mars and Phobos throughout the entire period of operation of the station (V.B. Samoilov, M.D. Kladkevich ).
  • 24-, 64, 32-element microelectronic arrays of special-purpose radiation detectors for the «Istok» IR spectrometer of the MIR orbital station (V.B. Samoilov, S.K. Sklyarenko, A. Chepilko, I.V. Pogoretska).
  • Meters of energy and power of energy losses of high-temperature plasma in installations of the "Tokamak" type (V.B. Samoilov).
  • Medical radiometer for early diagnosis of eye tumor diseases based on temperature diagnostics of the eye surface with a resolution of up to 0.1 ° C (N.A. Tsoglina, V.B. Samoilov).
  • The PVDC-2 pyroelectric watt-joulemeter was mass-produced at the Gosstandart plant "Matas", Vilnius. (Y. Shulga, A. A. Rosnovskiy, S. K. Sklyarenko).
  • Development and creation of an automatic energy-saving system for lighting devices, by order of the Kiev City Administration (A. Strokach, G. Chepilko, A. A. Rosnovsky, S. Sklyarenko).
  • Pyroelectric meters of laser parameters with USB interface:
    • highly sensitive pulsed energy meters (PEM-1) (L.V. Levash, Yu.G. Ptushinsky, V.B.Samoilov, V.S. Lysenko)
    • energy meters of high-power pulsed radiation of the pass-through type (PEM-9P) (L.V. Levash, V.B. Samoilov, A.A.Rosnovskiy, M.Yu. Vedula)
    • meters of average power of continuous and pulse-modulated radiation (L.V. Levash, V.B. Samoilov, A.A. Rosnovskiy, M.Yu. Vedula).
  • Broadband recorders of laser radiation of anti-tank systems of destruction (rough and precise heads) (L.V. Levash, V.B. Samoilov, A.A.Rosnovskiy, M.Yu. Vedula).

Awards

  • 1984 - State Prize of Ukraine in the field of science and technology for the creation of pyroelectric infrared devices and systems and their introduction into space and laser technology (L.S. Kremenchuhsʹky, V.B. Samoilov, S.K. Sklyarenko).
  • 1989 - USSR State Prize in Science and Technology for the development for the first time in the state of a number of pyroreceivers for mass infrared systems for special purposes and the needs of the national economy and the organization of their serial production (L. Kremenchuhsʹky, V. B. Samoilov, S. K. Sklyarenko, D.F.Baysa, G.A.Puchkovska).

Monographs

  • Л.С. Кременчугский. "Сегнетоэлектрические приемники излучения". Киев, Наукова Думка, 1971.
  • Л.С. Кременчугский, О.В. Ройцина. Пироэлектрические приемники излучения. Киев, Наукова Думка, 1979.
  • Л.С. Кременчугский. "Тепловые приемники излучения и радиационные калориметры" в кн. "Справочник по лазерам", под ред. академика А.М. Прохорова. М., Сов. Радио, 1979.
  • Л.С. Кременчугский, О.В. Ройцина. "Пироэлектрические приемные устройства". Киев, Наукова Думка, 1982.
  • Н. В. Васильченко, В. А. Борисов, Л. С. Кременчугский, Г. Э. Левин. в кн. "Измерение параметров приемников оптического излучения", под ред. Л. Н. Курбатова, Н. В. Васильченко. М., Радио и связь, 1983.
  • "Справочник по приемникам оптического излучения" под редакцией Л.З. Криксунова и Л.С. Кременчугского. Киев, "Техника", 1985г.,
  • В.Ф. Косоротов, Л.С. Кременчугский, В.Б. Самойлов, Л.В. Щедрина. "Пироэлектрический эффект и его практические применения". Киев, Наукова думка, 1989.
  • А.Н. Морозовская, Г.С. Свечников, Е.А. Елисеев "Теория локальных полярных свойств сегнетоэлектриков". – Одесса, Астропринт, 2012.
  • A.N. Morozovska, E.A. Eliseev, S.V. Kalinin "Topological Defects in Ferroic Materials" in "Topological Structures in Ferroic Materials", Springer, 2016.

Patents of recent years

  • Ліптуга А.І., Леваш Л.В., Самойлов В.Б. Пірометр (варіанти) і система модуляторів, що використовується в пірометрах.  Патент України № 34740, 2003.
  • А.І. Ліптуга, В.М. Тягур, Л.В. Леваш та ін  Призмовий спектрометр. Патент України № 67041, 25.01 2012р., Бюл.№2.
  • Л.В. Леваш, В.С. Лисенко, В.Б. Самойлов, Ю.Г. Птушинський,  "Спосіб вимірювання енергії імпульсів оптичного випромінювання та пристрій для його реалізації". Патент України № 99026. 2012.
  • Levash L.V., Samoylov V.B., Ptushinski Y.G., Lysenko V.S. Patents Bundesrepublik Deutschland. Nr. 10 2013 106 137. "Verfahren zur Messung der Impulsenergie einer optischen Strahlung und Messgerät zur Durchführung des Verfahrens". Münhen, 2017.

Articles

  • V.F. Kosorotov, L.V. Shchedrina. New functional capabilities of quartz for laser parameters measurements. Quantum Electronics, V.40, № 3, 271–275 (2010).
  • В.Ф. Косоротов, Л.В. Щедрина, Ю.М. Барабаш, М.Ю. Барабаш, Ю.А. Загоруйко. Пьезоэлектрический темплат как основа получения организованных квантовых объектов. Металлофизика и новейшие технологии, V.33, спецвыпуск, 1–19 (2011).
  • V.F. Kosorotov, L.V. Shchedrina. Production methods of induced pyroactive structures with functionally significant properties. Functional Materials, V.18, № 2, 211–215 (2011).
  • V.F. Kosorotov, L.V. Shchedrina, S.K. Sklyarenko. Multifunctional quartz sensor. SEMT, V. 13, № 2, 51 – 58 (2016).
  • V.F. Kosorotov, L.S. Kremenchugskij, L.V. Levash, L.V. Shchedrina. Tertiary pyroelectric effect in lithium niobate and lithium tantalate crystals. Ferroelectrics, V.70, № 1–2, 27–37 (1986).
  • В.Ф. Косоротов, Л.С. Кременчугский, Л.В. Леваш, Исследование пироэлектрического эффекта в условиях температурного градиента. ФТТ, Т.26, № 3, 888–890 (1984).
  • V.F. Kosorotov, L.S. Kremenchugskij, L.V. Levash, L.V. Shchedrina. Dynamic Tertiary Pyroelectric Effect and Its Inertial Properties. Ferroelectrics, V.160, № 3–4, 125–136 (1994).
  • V F Kosorotov, L V Levash, L V Shchedrina, Yu A Zagoruiko, V K Komar', O A Fedorenko. Power sensors, based on the tertiary pyroelectric effect, combined with exit windows of CO and CO2 lasers. Quantum Electronics, V.24, № 6, 543–545 (1994).
  • M.D. Kladkevich, V.B. Samoilov, L.V. Shchedrina. Imaging devices based on pyroelectric radiation detector arrays. Ferroelectrics, V.168, № 3–4, 261–271 (1996).
  • M.A. Itskovskii, M.D. Kladkevich, L.V. Shchedrina. Pyroelectric and electrocaloric effects in the phase transition region of thin ferroelectrics. Ferroelectrics, V.29, № 3–4, 167–174 (1980).
  • V.F. Kosorotov, L.V. Shchedrina. Symmetry of induced polar states in noncentral crystals under inhomogeneous heating. Condensed Matter Physics, V.3, № 4 (24), 827–833 (2000).
  • I.V. Blonsky, V.F. Kosorotov, L.V. Levash, L.V. Shchedrina. New pyroactive materials. Mat. Tech. & Adv. Perf. Mat., V.17, № 1, 14–19 (2002).
  • V.F. Kosorotov, L.V. Shchedrina, L.V. Levash. Multifunctional devices based on induced polar states. SPQEO, V.8, № 3, 60–65 (2005).
  • V.F. Kosorotov, L.V. Shchedrina. Polarization phenomena in acentric crystals under inhomogeneous temperature gradient conditions. SEMT, № 2, 5–9 (2009).
  • V.F. Kosorotov, L.V. Shchedrina. Symmetric analysis of the induced pyroactyvity in radially inhomogeneous temperature fields. UJP, V.54, № 1–2, 169–174 (2009).
  • L.V.Shchedrina, M.D. Kladkevich, V.B. Samoіlov Imaging devices based on pyroelectric radiation detector arrays Ferroelectrics, v.168 , № 3–4, pp. 261-271, 1995
  • Y.S. Yoon, V.B.  Samoіlov Frequency response of multilayer pyroelectric sensors IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectrics, Freq. Cont. v.45, No5, pp.1246-1254, 1998.
  • Y.S.Yoon, V.B. Samoіlov Temperature distribution, heat loss and frequency response of multilayer pyroelectric structures Ferroelectrics,  v. 263, pp.13 – 18, 2001
  • Y.S. Yoon, S.V. Kletsky, V.B. Samoylov Dynamic Response Analysis of Pyroelectric Sensitive element for Thermal Imaging IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectrics, Freq. Cont. v.45, No 4, pp. 461-465, 2003
  • N.V.Kukhtarev, T.V. Kukhtareva, G.Stargell, V.Razbudey Generation of self-focused electron beam by pyroelectric/ photogalvanic crystal accelerators Proc. SPIE, 7056, 70561O-1 (2008)
  • T. Kryshtab, R. K. Savkina, A. B. Smirnov, M. Kladkevich, and V. Samoylov Multi-band radiation detector based on HgCdTe  heterostructure Phys. Status Solidi C 13, No. 7–9, 639–642 (2016)
  • Levash L.V., Liptuga A.I., Lysenko V.S., Ptushynsky Yu.G., Samoylov V.B. Noncontact Pyroelectric Temperature Meters with Solid-state Modulator, Ukrainian Journal of Physics, Vol.54, N 1-2, p.183-187,   2009
  • V.B. Samoylov, L.V. Shchedrina Cyclostationary mode of pyroelectric sensor Sensors & Actuators: A. Physical (2018), in print
  • Л.В. Леваш, Ю.Г. Птушинский, В.Б. Самойлов та інші «Бесконтактный ИК-измеритель локальной температуры» Промышленная теплотехніка, т.25, №2, 81-84 (2003).
  • Л.В. Леваш, О.А Росновский, В.Б. Самойлов та інші «Піроелектричний джоульметр імпульсного лазерного випромінювання» Наука та інновації, т.6, №5, 50-54 (2010).
  • Л.В. Леваш, О.А Росновский, В.Б. Самойлов та інші «Пироелектрические измерители энергии лазерных импульсов с USB-интерфейсом» ПТЭ, №3, 138-139 (2013).
  • Л.В. Леваш, О.А Росновский, В.Б. Самойлов «Портативний піроелектричний вимірювач потужності лазерного випромінювання» Сенсорна електроніка і мікросистемні технології т.15, №1, 38-43 (2018).