Laboratory of ferroelectrics

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.

Головними напрямами досліджень, що ведуться у лабораторії, є:

  • Фундаментальні дослідження поляризаційних явищ в полярно–активних кристалах, кераміках, полімерах та їх композитах.
  • Розробка високочутливих, швидкодіючих, неселективних піроелектричних сенсорів і функціональних елементів сучасної мікро– і наноелектроніки та вимірювальних пристроїв на їх основі.

У галузі фізики піроелектричних (поляризаційних) явищ

  • Розроблено динамічний, метод одночасного виміру піроелектричних, діелектричних і теплофізичних характеристик в тонкошарових системах метал-сегнетоелектрик-метал, (Л.С.Кременчугський, В.Б.Самойлов, М.В. Морозовський, С.Л. Бравіна).
  • Проведені теоретичні дослідження нелінійного піроелектричного ефекту в сегнетоелектричних середовищах стали основою розрахунків піроелектричних приймачів лазерного випромінювання (М.А.Іцковський, В.П.Косоротов, Л.В.Щедріна, О.О. Строкач).
  • Дослідження електричних і температурних флуктуацій у піроелектричних матеріалах, проведені В.Б.Самойловим були покладені в основу побудови високочутливих приймачів випромінювання.
  • Проведено дослідження низькотемпературної поведінки піроелектричного ефекту, встановлено єдиний механізм, який описує хід спонтанної поляризації сегнетоелектриків з переходами типу зміщення та "порядок-безпорядок" в широкому діапазоні температур (М.В. Морозовський, С.Л. Бравіна, О.О. Строкач, І.О. Стоянов).
  • На основі розвинутої моделі кінетики індукованої поляризації в нерівноважних п’єзоелектричних кристалах вперше запропоновано метод, який дозволив виміряти внесок третинного піроефекту в сумарний (В.П.Косоротов, Л,В.Леваш, Л.В.Щедріна).
  • З'ясовано фізичні механізми створення нових функціональних піроактивних структур на основі полярних і неполярних п’єзоелектричних кристалів (В.П.Косоротов, Л,В.Леваш, Л.В.Щедріна).
  • Вивчено фундаментальні процеси, що визначають властивості новітніх матеріалів та фізичних об'єктів для сучасної оптоелектроніки – різноманітних нанокомпозитів і гетероструктур, тонкоплівкових систем (М.В. Морозовський, С.Л. Бравіна).
  • Розроблено аналітичну теорію розмірних ефектів та доменної структури сегнетоелектриків та мультіфероїків (Г.М.Морозовська).
  • Досліджена кінетика локального реверсування поляризації в тонких плівках сегнетоелектриків (Г.М. Морозовська, М.В. Морозовський).
  • Вивчено нелінійну динаміку просторового розподілу іонних і електронних носіїв заряду в полярно-активних тонкошарових мезо– і нанорозмірних структурах (Г.М.Морозовська).

У галузі приладобудування

  • 1963р. – у відділі приймачів випромінювання вперше в СРСР були започатковані роботи по створенню піроелектричних приймачів випромінювання (Л.С. Кременчугський, А.Ф.Маль­нев, В.Б.Самойлов).
  • Вперше у світовій практиці запропоновані неселективні порожнинні піроелектричні приймачі випромінювання, які стали основою розвитку швидкісної радіаційної калориметрії (Л.С.Кременчугський, О.Я. Шульга).
  • Перше авторське свідоцтво на координатно–чутливі піроелектричні приймачі з пріоритетом 1968 р., належить Інституту фізики (Л.С.Кременчугський, С.К.Скляренко, М.А. Іцковський).
  • Запропоновано системи для вимірювання часових, енергетичних та просторових характеристик надпотужного лазерного випромінювання (колектив відділу під керівництвом Л.С. Кременчугського)
  • Створені аналізатори хвильового фронту на базі багатоелементних координатно–чутливих приймачів для вирішення проблем адаптивної оптики. (О.В. Елфимов, Л.В. Леваш, К.Г. Шуплецов)
  • Запропоновано матриці піроелектричних приймачів випромінювання зі світловодним вводом енергії. (О.В. Елфимов, Л.В. Леваш, К.Г. Шуплецов, М.Ю. Ведула)
  • Виявлено фізичні основи розвитку нових технологій і методів розробки функціональних елементів сенсорних пристроїв ІЧ оптоелектроніки на основі нових полярно–активних структур (В.П. Косоротов, Л.В. Леваш, Л.В. Щедріна).
  • Відкрито фізичні принципи створення швидкодіючих багатофункціональних піроелектричних сенсорів (В.П. Косоротов, Л,В. Леваш, Л.В. Щедріна):
    • нові прохідні оптичні елементи силової оптики, що об’єднують у собі функції вихідного вікна й приймача випромінювання,
    • ватт–джоульметр, що дозволяє одночасно вимірювати часові й енергетичні характеристики лазерного випромінювання.
  • Розроблено портативний піроелектричний вимірювач середньої потужності лазерного випромінювання (О.А. Росновський, В.Г. Душко).

Розробки та впровадження

  • Розробка методик заводського аналізу складу нафтопродуктів за допомогою вакуумних інфрачервоних спектрометрів "ВІКС" (А.Ф. Мальнев, Г.О. Пучковська).
  • Розробка технології одержання тонких металевих плівок товщиною до 0,05 мкм у вільному стані (без твердої основи), які зберігають властивості масивних матеріалів (А.Ф. Мальнев, Л.С. Кременчугський, В.Б. Самойлов, І.П. Федорченко) та одержання неселективних металевих поглинаючих покрить (В.С. Лисенко).
  • Тонкоплівкові металеві болометри штучних супутників Землі серії "Метеор" – дрібносерійний випуск з військовою прийомкою з 1960-х років по 1977 р. (А.Ф. Мальнєв, Л.С. Кременчугський, В.Б. Самойлов).
  • Високочутливі піроелектричні приймальні пристрої 322Б для ІЧ-спектрорадіометричної апаратури штучних супутників Землі серій "Метеор-2" та "Метеор-3" – дрібносерійний випуск з військовою прийомкою з 1977 р. по 1993р. (В.Б.Самойлов).
  • Приймачі випромінювання для ІЧ-радіометра міжпланетних станцій “Марс”, “Венера” “Фобос”, які успішно працювали на орбіті та давали інформацію з поверхні Марса та Фобоса на протязі всього періоду роботи станції (В.Б.Самойлов, М.Д. Кладкевич).
  • 24–, 64–, 32–елементні мікроелектронні лінійки приймачів випромінювання спеціального призначення для ІЧ–спектрометра "Істок" орбітальної станції "МИР" (В.Б. Самойлов, С.К. Скляренко, А.Г. ЧепІлко, І.В. Погорецька).
  • Вимірювачі енергії та потужності енергетичних втрат високотемпературної плазми в установках типу “Токамак” (Самойлов В.Б.).
  • Медичний радіометр для ранньої діагностики пухлинних захворювань очей, заснований на температурній діагностиці поверхні ока з роздільною здатністю до 0.1 °С. (Н.О. Цогліна, В.Б. Самойлов).
  • Піроелектричний ватт–джоульметр ПВДЦ-2, виготовлювався серійно на заводі Держстандарту "Матас", м. Вільнюс. (О.Я. Шульга, О.А. Росновський, С.К. Скляренко).
  • Розробка та створення автоматичної енергозберігаючої системи для освітлювальних приладів, за замовленням Київської міськадміністрації (О.О. Строкач, Г.Г. Чепілко, О.А. Росновський, С.К. Скляренко).
  • Піроелектричні вимірювачі параметрів лазерного випромінювання з USB- інтерфейсом:
    • високочутливі вимірювачі енергії імпульсного випромінювання (ВЕП-1) (Л.В. Леваш, Ю.Г. Птушинський, В.Б. Самойлов, В.С. Лисенко);
    • вимірювачі енергії потужного імпульсного випромінювання прохідного типу (ВЕП-9П) (Л.В. Леваш, В.Б. Самойлов, О.А. Росновський, М.Ю. Ведула);
    • вимірювачі середньої потужності неперервного та імпульсно-модульованого випромінювання (Л.В. Леваш, В.Б. Самойлов, О.А. Росновський, М.Ю. Ведула).
  • Широкосмугові реєстратори лазерного випромінювання протитанкових систем ураження (груба та точна голівки) (Л.В. Леваш, В.Б. Самойлов, О.А. Росновський, М.Ю. Ведула).

Премії

  • Державна премія України в галузі науки і техніки — 1984 р. за створення піроелектричних інфрачервоних пристроїв і систем та впровадження їх у космічну та лазерну техніку (Л.С. Кременчугский, В.Б. Самойлов, С.К. Скляренко).
  • Державна премія СРСР в галузі науки і техніки — 1989 р. за  розробку вперше у державі ряду піроприймачів для масових ІЧ–систем спеціального призначення та потреб народного господарства і організацію їх серійного випуску (Л.С. Кременчугский, В.Б. Самойлов, С.К. Скляренко, Д.Ф. Байса, Г.О. Пучковська).

Монографії

  • 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.

Патенти останніх років

  • 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.

Статті

  • 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).