Адрес e-mail:

Образование

Кафедра ПИТС – проблемы инерциального термоядерного синтеза
при ФГУП РФЯЦ-ВНИИЭФ, г. Саров, Нижегородской области


Кафедра ПИТС создана при Российском Федеральном Ядерном центре – Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики в 2000 году. Заведующий кафедрой – академик РАН Р.И. Илькаев – почетный научный руководитель РФЯЦ-ВНИИЭФ, заместитель заведующего кафедрой – академик РАН С.Г. Гаранин – директор Института лазерно-физических исследований (ИЛФИ).


Первый выпуск студентов магистратуры кафедры ПИТС в г. Саров состоялся в 2006 году. Всего по 2020 год кафедра подготовила 32 специалиста. Остались работать во ВНИИЭФ – 25 человек.  Выпускники кафедры творчески продолжают научные разработки, которые они начали при выполнении дипломной работы, защищают кандидатские диссертации, становятся лауреатами Премии Правительства РФ для молодых ученых.


За первые четыре года обучения студенты получают фундаментальную бакалаврскую подготовку в стенах МФТИ, в г. Долгопрудный и проходят научную подготовку на IV курсе в лабораториях Института общей физики РАН им. А.М.Прохорова в Москве. Некоторые студенты уже на третьем и четвертом курсе, во время учебы в Долгопрудном, занимаются экспериментальной работой на мощной лазерной установке. Они моделируют условия воздействия излучения на астероиды.


После защиты бакалаврского диплома для учебы в магистратуре студенты приезжают в Саров, в Институт лазерно-физических исследований – ИЛФИ, крупное научное подразделение РФЯЦ-ВНИИЭФ. Здесь в течение двух лет изучают физику мощных лазеров, физику плазмы, лазерный термоядерный синтез, нелинейную оптику, ведут научно-исследовательскую работу в лабораториях.


Студенты кафедры на 5 – 6 курсах проживают в Сарове в благоустроенном общежитии, оформляются по трудовой книжке на ставку техника-исследователя и получают зарплату 35 тысяч рублей в месяц.


По окончании МФТИ эти молодые специалисты направляются на самые прорывные направления, требующие особой научной подготовки. Зарплата с учетом грантов и премий у начинающих составляет от 60 до 80 т.р.  Им компенсируются расходы на оплату жилья как в общежитии, так и на съемной квартире.  Ходьба до работы от дома пешком составляет 20-30 минут. Обычно через 2 – 3 года выпускники МФТИ живут уже в своих квартирах. Работодатель при этом оплачивает часть процентов по ипотечному кредиту.


Выпускники кафедры  имеют  возможность  обучаться в очной аспирантуре РФЯЦ-ВНИИЭФ. Занятия проходят в рабочее время с полным сохранением зарплаты.


Список направлений и тем дипломных работ у студентов кафедры ПИТС


Специализация направления научного руководителя

Темы дипломных работ  (за последние 2 года).

Переходы лазерных уровней

"Исследование лазерной генерации на атомных переходах в ИК диапазоне"

Сверхсильные магнитные поля

 

Управление лазерным  лучом

 «Двухкоординатная акустооптическая сканирующая система лазерного излучения с высокой дифракционной эффективностью»

Лазерное облучение микромишеней

  «Экспериментальное  исследование пространственно-временного сглаживания лазерного излучения на установке «Луч»

 

"Численное моделирование суперлюминесценции в дисковых активных элементах"

Физика лазерной  плазмы

 «Методы построения трехмерной модели сферического объекта в техническом зрении»

Лазеры с коротким импульсом

 «Исследование усиления лазерных импульсов в многокаскадных оптических параметрических усилителях»

Адаптивная оптика

 

 

Лазерная техника

 «Термостабилизация лазерного диодного модуля с помощью элементов Пельте»

Газовые лазеры

    «Исследование оптических неоднородностей в лазерной кювете»

Лазеры с коротким импульсом

 "Регенеративный усилитель  чирпированных лазерных импульсов"

Взаимодействие лазерного излучения с веществом

 «Исследование возможности изменения траектории полёта астероида при облучении его мощным потоком излучения»



Предметы по специальности на кафедре ПИТС.

 

Краткие программы курсов


Лазерные измерения.

Целью курса "Лазерные измерения" является ознакомление студентов с основными методами измерения характеристик лазерного излучения, техникой и практической работой приборов и устройств для измерения параметров лазерного излучения. В изложении рассматривается физика явлений, процессов положенных в основу измерительных приборов и методик, даются спектральные чувствительности приборов и их разрешающие способности: точность и погрешность измерения.


Студенты на действующих лазерных установках знакомятся с приборами и методиками измерения характеристик лазеров: энергии, длительности, мощности излучения, расходимости, пространственно-временных характеристик, спектрального состава излучения.


В рамках курса даются определения основных понятий и обоснования методов и принципов проведения измерений. Рассматриваются основные типы приемников лазерного излучения. Рассматривается постановка задач измерения и разъясняются принципы регистрации того или иного физического параметра. Обсуждаются принципы согласования оптической измерительной схемы. Рассматривается обоснование выбора средств регистрации, средств защиты от шумов и наводок. Показываются основные алгоритмы и способы представления экспериментальной информации и методы ее математической обработки. 

 

Физика лазеров.

Цель курса – дать в сжатой, но доступной для студентов 5 курса форме представление во-первых, о классической газодинамике, во вторых об особенностях движения неравновесных газов и лазерной кинетике и о влиянии газодинамических процессов на характеристики газовых лазеров, а также ознакомить будущих специалистов с экспериментальными исследованиями газодинамических и химических кислород-йодных лазеров.

 

Даются основы газодинамики стационарных потоков. Изучаются законы сохранения, термодинамические соотношения параметров газовых потоков, соотношения на скачках уплотнения. Дается представление о газодинамических лазерах (ГДЛ). Рассматриваются ГДЛ с заранее перемешанной газовой смесью. Обсуждаются различные конструкции исследовательских установок и требования к геометрии сопл. Вводятся удельные энергетические характеристики. Изучаются ГДЛ с селективным возбуждением. Сравниваются удельные энергетические характеристики лазеров с различными схемами смешения, применяемыми в экспериментах различных авторов. Обсуждаются достоинства и недостатки. Дается представление о химических кислород-йодных лазерах, их элементах. Обсуждаются различные типы генераторов синглетного кислорода. особенности потока релаксирующего газа. Сравнивается эффективность различных конструкций. Обсуждаются требования на параметры лазерных установок, дается обзор истории газодинамических и химических кислород-йодных лазеров. Освещается современное состояние проблемы, как в России, так и в мире.

 

Нелинейная оптика.

Целью курса является ознакомление студентов с основными понятиями и идеями нелинейной оптики, основными механизмами возникновения нелинейно-оптических явлений, их роли в современной лазерной физике и практическим применениям в технике физического эксперимента и серийно выпускаемых лазерных устройствах. Центральное место занимают те разделы нелинейной оптики, которые активно разрабатываются в РФЯЦ-ВНИИЭФ.


Рассмотрены вопросы нелинейной поляризованности диэлектрика, понятие фазового (волнового) синхронизма при нелинейно-оптическом взаимодействии, волновое уравнение для нелинейной среды, выводы укороченных уравнений для генерации второй гармоники в приближении медленно меняющихся амплитуд, приближение заданного поля, генерация второй гармоники в расходящемся световом пучке и световыми импульсами. Рассмотрены схемы внерезонаторной и внутрирезонаторной генерации второй гармоники, параметрическая генерация света. Даются основные представления о самовоздействии света, многофотонных процессах, оптическом пробое. Достаточно подробно рассматриваются вынужденное рассеяние света, трех и четырехволновое взаимодействие световых волн, явление обращения волнового фронта.

 

Диагностика высокотемпературной плазмы.

Цель курса - обучить студентов основным методам диагностики параметров инерциально удерживаемой плазмы и высокотемпературной нестационарной плотной плазмы, получаемой при нагреве и сжатии термоядерных мишеней, облучаемых мощным лазерным излучением. При этом предполагается освоение студентами основных методов измерения различных рентгеновских и корпускулярных потоков, возникающих при облучении мишеней и ознакомление студентов с различной диагностической аппаратурой, применяемой на мощных лазерных установках, в частности на установке «Искра-5».


Даются основные направления исследований по управляемому термоядерному синтезу, характеристика термоядерных реакций, их роль в энергетике будущего. Излагаются основные свойства и дается определение плазмы, вводится понятие радиуса (расстояния) Дебаевского экранирования. Излагаются физические основы работы различных типов детекторов рентгеновского излучения и их применения. Рассматриваются способы формирования рентгеновских изображений и построения спектрографов для рентгеновского излучения. Излагаются основные принципы спектрометрии импульсного рентгеновского излучения с применением различных методов создания спектрометров. Рассматриваются основные методы корпускулярной диагностики плазмы, в том числе диагностики заряженных частиц и термоядерных нейтронов (измерения интегрального нейтронного выхода и измерения ионной температуры по уширению нейтронного импульса на заданном расстоянии (время-пролетная методика). Излагаются принципы диагностики сжатого ядра термоядерной мишени с использованием рентгеновского излучения или заряженных продуктов термоядерных реакций. Рассматриваются области применимости методов диагностики сжатия.


Физика мощных лазеров.

Целью курса - является ознакомление студентов с основами физики мощного йодного фотодисоциационного лазера и других мощных лазеров. В изложении рассматриваются спектроскопия лазерного перехода, особенности рабочих газовых сред, способы и источники накачки, структура уровней йода в магнитном поле, кинетика химических реакций, протекающих в газовой среде. Особенное внимание уделено вопросам направленности излучения и получению высокого контраста излучения.


В рамках курса акцентируется внимание на тех вопросах физики лазеров, которые присущие главным образом йодному фотодисоциационному лазеру.


В рамках курса студенты знакомятся с крупнейшей установкой действующей установкой для ЛТС "Искра-5".


На проводимых семинарах студенты обучаются проводить различные оценки, касающиеся работы йодных усилителей в крупномасштабной установке, излагают свои знания по методам управления параметрами лазерного пучка.


Учебным планом на изучение дисциплины отводится один семестр. В конце семестра предусмотрен экзамен. В семестре выполняется одно домашнее задание.

 

При преподавании дисциплины методически целесообразно в каждом разделе курса выделить наиболее важные моменты и акцентировать на них внимание обучаемых.

Предлагается:



Лазерный термоядерный синтез.

Цель курса - знакомство студентов физических специальностей с основами физики инерциального термоядерного синтеза, высокотемпературной плазмы, поведением вещества в экстремальных условиях и связанными с ними разделами экспериментальной и теоретической физики и прикладной математики. Дать студентам ориентацию в различных экспериментальных методиках и теоретических описаниях взаимодействия мощного лазерного излучения с веществом, свойств плазмы, лазерного термоядерного синтеза.


Даются основные направления исследований по управляемому термоядерному синтезу, характеристика термоядерных реакций, их роль в энергетике будущего. Рассматривается место лазерного термоядерного синтеза в общей концепции инерциального синтеза, особенности использования лазера для зажигания ТЯ реакций, типы мишеней для ЛТС, основные физические процессы, такие как поглощение лазерного излучения, электронная и ионная теплопроводность, перенос излучения, ионизация, газовая динамика и неустойчивости. Обсуждаются общие свойства плазмы и способы описания ее свойств, основные типы плазменных волн в однородной изотропной плазме. Даются понятия термодинамически равновесной плазмы, локального термодинамического равновесия, принципа детального равновесия, вывод уравнения Саха. Рассматривается роль неравновесности в определении характеристик лазерной плазмы и методы описания неравновесной плазмы. Достаточно подробно рассматриваются вопросы поглощения лазерного излучения в однородной и неоднородной плазме, модели описания переноса излучения: спектральное кинетическое уравнение, диффузионное приближение, лучистая теплопроводность. Обсуждаются требования на параметры лазерных установок, системы фокусировки лазерного излучения на термоядерную мишень, критерии выбора основных параметров для построения эффективной лазерной установки для термоядерного синтеза. Дается обзор истории ЛТС и современное состояние проблемы, как в России, так и в мире.


Лазерная техника.

Целью курса "Лазерная техника" является ознакомление студентов с основными типами промышленных лазеров, достигнутыми на сегодняшний день выходными характеристиками излучения, и основными направлениями практического применения лазерной техники в науке, технике, промышленном производстве. Большое внимание уделено общим вопросам взаимодействия лазерного излучения  с веществом  и основным эффектам этого взаимодействия. Области практического применения лазеров рассматриваются в связи с уникальными свойствами лазерного излучения и достигнутым уровнем выходных параметров лазерных источников. Изложение материала, как правило, ведётся на достаточно простом уровне без использования сложной математики. Особое внимание обращается на общепринятые в лазерной технике единицы измерений и параметры, их размерности и численные значения.


Рассматриваются уникальные свойства лазерного излучения и классификация задач, решаемых с использованием лазерных источников.  Даются представления об основных типах промышленных лазеров, их эволюции и тенденции развития, достигнутых на сегодняшний день выходных характеристик излучения. Большое внимание уделено общим вопросам взаимодействия лазерного излучения с веществом и основным эффектам этого взаимодействия. Достаточно подробно дается информация об основных направлениях практического применения лазерной техники в науке, технике, промышленном производстве.


Компьютерные технологии в науке и производстве.

Цель изучения дисциплины – формирование современных фундаментальных знаний касательно основных концепций и принципов применения компьютерных технологий в научных исследованиях на примере физики высоких плотностей энергии и направленных потоков излучения, выработка практических навыков работы с актуальным для исследователя программным обеспечением, формирование научного мировоззрения и развитие системного мышления.


В результате изучения дисциплины студент должен:


Знать


Уметь


Владеть

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2020 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Противодействие коррупции | Сведения о доходах

Политика обработки персональных данных МФТИ

Техподдержка сайта | API

Использование новостных материалов сайта возможно только при наличии активной ссылки на https://mipt.ru

МФТИ в социальных сетях