Заведующий лабораторией


Асташинский Валентин Миронович
Член-корреспондент НАН Беларуси,
доктор физико-математических наук

Тел.: +375(17) 284-24-91
e-mail: ast@hmti.ac.by

В лаборатории физики плазменных ускорителей (ЛФПУ) разработаны и созданы квазистационарные плазменные ускорители нового поколения, работающие в режиме ионного токопереноса и реализующие ионно-дрейфовое ускорение замагниченной плазмы. Такие плазмодинамические системы генерируют высокоэнергетические компрессионные плазменные потоки, по совокупности параметров превосходящие все существующие на сегодняшний день типы плазменных ускорителей. 

Основные направления исследований

  • Физика квазистационарных сильноточных плазменных ускорителей нового поколения, генерирующих высокоэнергетические компрессионные потоки со скоростью плазмы до 200 км/с; ускорение макрочастиц и гетерогенных плазменных потоков в таких системах. 
  • Разработка и создание квазистационарных газоразрядных и эрозионных плазмодинамических систем различного целевого назначения, в том числе плазменных микродвигателей космического назначения. 
  • Разработка новых плазменных методов существенного улучшения эксплуатационных свойств поверхности материалов (конструкционные и инструментальные стали, легкие и твердые сплавы и др.) под воздействием компрессионных плазменных потоков, реализующих принципы предложенного и развиваемого (совместно с Кафедрой физики твердого тела Белорусского государственного университета) нового научного направления – поверхностной плазменной металлургии. 
  • Cинтез под воздействием компрессионных плазменных потоков объемных субмикронных и наноразмерных поверхностных структур, наноструктурированных металлических, диэлектрических и металл-углеродных покрытий и тонких пленок, в том числе на поверхности пластин кремния для создания элементной базы следующего поколения в микро- и оптоэлектронике. 
  • Разработка и адаптация оптических интерферометров с большим полем зрения и оптических датчиков давления, развитие оптических интерференционно-теневых и спектроскопических методов диагностики плазменных потоков. 
  • Численное моделирование физических процессов в квазистационарных плазмодинамических системах, а также процессов взаимодействия плазменных потоков с поверхностью 
  • Исследование процессов электродугового нагрева газов и газовых смесей, проектирование и создание электродуговых плазмотронов мощностью от 50 кВт до 3 МВт и более, генерирующих требуемую по технологии окислительную, восстановительную или нейтральную плазму. 
  • Разработка научных основ и методов создания плазменного оборудования и крупнотоннажных технологий в металлургии, плазмохимии, промышленности теплоизоляционных материалов и утилизации техногенных, бытовых и медицинских отходов. 
  • Совершенствование методов переработки токсичных и радиоактивных отходов, внедрение новых процессов в производстве теплоизоляционных материалов и синтезе наноструктур. 
  • Системное многофакторное исследование и проектные расчеты плазменных и других систем (технических объектов, технологий и материалов) методами компьютерных синтез-технологий.
  • Исследование процессов нагрева, абляции различных классов композиционных материалов; изучение их термопрочностных и теплофизических свойств в широком диапазоне температур и тепловых потоков, химического состава и давления окружающей среды, скоростей нагрева; моделирование натурных условий работы элементов тепловой защиты аппаратов летательной и ракетно-космической техники. 
  • Исследование синтеза углеродных наноструктур в электродуговом разряде коаксиального плазмотрона с магнитным полем. 
  • Исследование эрозии покрытий (материалов) в высокотемпературных газопылевых потоках применительно к топочным устройствам ТЭЦ, работающих на твердом топливе. 
  • Определение теплопроводности теплоизоляционных материалов при высоких температурах. 
  • Разработка технологий нанесения защитных покрытий из различных присадочных материалов на детали машин и механизмов методом электродуговой металлизации.

Основные разработки


Разработка и реализация принципиально новых плазменных технологий в химической, металлургической и металлообрабатывающей промышленности:
  • процесс получения ацетилена и технического водорода из природного газа в водородной плазме;
  • плазменный процесс производства супер- и ультратонких минеральных микроволокон из стекла и базальта;
  • металлургический процесс прямого получения стали из железорудных окатышей с использованием низкотемпературной плазмы;
  • процесс и аппаратурное оформление получения полых стеклянных микрошариков и микросфер в струе газового факела;
  • процесс и аппаратурное оформление плазменного процесса получения полых керамических микросфер из корунда.
Исследования и создание плазменной аппаратуры: плазмотронов различных модификаций мощностью от 30 кВт до 3 мВт, работающих на воздухе, азоте, аргоне, водороде, гелии, метане, водяном паре и их смесях с требуемыми по технологии характеристиками – мощностью, родом плазмообразующего газа, температурой, давлением и скоростью плазменного потока:
  • cоздание плазмотронов для плазменной резки листовых металлических материалов
  • разработка высокоэффективных плазменных реакторов различных типов: прямоточных, цилиндрических, профилированных противоточных, одно– и многоструйных, которые позволяют обрабатывать кусковые, порошкообразные материалы и диспергированные растворы
  • для аппаратурного оформления плазменных процессов в лаборатории разрабатываются высокоэффективные закалочные устройства, питатели для подачи и дозирования порошкообразных материалов, форсунки для диспергирования растворов и суспензий и другое оборудование
  • лаборатория разрабатывает конструкторскую документацию на плазменные установки, системы их энергообеспечения, выполняет монтаж, наладочные работы и обеспечивает гарантийное обслуживание
  • уникальные компьютерные синтез-технологии для исследования, проектирования и оптимизации плазменных технологических процессов и устройств с учетом их многокритериальности, многопараметричности, нелинейности и стохастичности, не имеющие мировых аналогов
  • методы визуализации решения задачи синтеза в виде топологических структур соответствующих проекций многомерного пространства управляющих параметров
  • процедурная модель технической системы. компьютерной отладки пилотных образцов технологических плазмотронов
  • метод многомерного проектного синтеза применялся при прогностических компьютерных расчетах, позволяющих оценить эффективность предлагаемых разработчиками способов достижения требуемого уровня качества создаваемого объекта.

В.В. Углов, Н.Н. Черенда, В.М. Анищик, В.М. Асташинский, Н.Т. Квасов. Модификация материалов компрессионными плазменными потоками // Минск: БГУ. – 2013. – 241 с.

M.M.Kuraica, V.M.Astashynski, I.Dojcinovic and J.Puric. Modification of solid surface by a compression plasma flow // The book "Physics of Laser Crystals", editors J.-C.Krupa and N. Kulagin. Kluwer Academic Publishers. – 2003. – Chapter 16, p. 245-255.

Н.Н. Черенда, Н.В. Бибик, В.В. Углов, В.М. Асташинский, А.М. Кузьмицкий. Формирование интерметаллидных включений Al-Cr в поверхностном слое эвтектического силумина при плазменном воздействии // Физика и xимия обработки материалов. – 2013. – №1. – С. 37-43.

В.М. Асташинский, И.Л. Дорошевич, Н.Т. Квасов, Ю.А. Петухов, А.В. Пунько, В.В. Углов Радиационная стойкость наноразмерных ферромагнитных элементов памяти // Поверхность.Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2013. – № 1. – С. 89–93.

Асташинский В. М., Костюкевич Е. А., Кузьмицкий А. М., Мищук А. А., Шоронов П. Н. Взаимодействие встречно направленных компрессионных плазменных потоков // ЖПС. – 2012 – Т.79, №4. – С. 625-630.

V.V. Uglov, R.S. Kudaktsin, Yu.A. Petukhou, N.T. Kvasov, A.V. Punko, V.M. Astashynski, A.M. Kuzmitski, Mass- and heat transfer in “metal layer - silicon substrate” system under the action of compression plasma flows // Appl. Surf. Sci. – 2012. – Vol.258, No.12. –Р.7377-7383.

N. N. Cherenda, V. I. Shymanski, V. V. Uglov, V. M. Astashinskii, A. M. Kuz’mitskii, N. N. Koval’, Yu. F. Ivanov, A. D. Teresov. Formation of Zirconium–Titanium Solid Solutions under the Action of Compression Plasma Flows and High-Current Electron Beams // Inorganic Materials: Applied Research. – 2012. – Vol. 3, No. 5. – P. 365–370.

Н.Н. Черенда, В. И. Шиманский, В. В. Углов, В. М. Асташинский, В. А. Ухов Азотирование поверхностного слоя стали и титана компрессионными плазменными потоками // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2012, № 4, c. 35-42.

В.М. Асташинский, А. М. Кузьмицкий, А. А.Мищук. Динамика формирования компрессионного плазменного потока в миниатюрном магнитоплазменном компрессоре // ИФЖ. – 2011. – Т. 84, №5. – С. 1022 –1026.

В.М. Асташинский, А.М. Кузьмицкий, А.А. Мищук. Динамика взаимодействия генерируемого магнитоплазменным компрессором плазменного потока с преградой // ЖПС. – 2011. – Т. 78, № 3. – С.404-409.

N.G. Galkin, V.M. Astashynski, E.A. Chusovitin, K.N. Galkin, T.A. Dergacheva, A.M. Kuzmitski, E.A. Kostyukevich. Ultra high vacuum growth of CrSi2 and β-FeSi2 nanoislands and Si top layers on the plasma modified monocrystalline silicon surfaces // Physics Procedia. – 2011. – V. 11, N 1. – 39–42.

N. N. Cherenda, V.V. Uglov, M.G. Poluyanova, V.M. Astashynski, A.M. Kuzmitski, A.D. Pogrebnjak, B. Stritzker The influence of the coating thickness on the phase and element composition of a Ti coating / steel system surface layer treated by a compression plasma flow. // Plasma Processes and Polymers. – 2009. – Vol. 6, Issue S1. – P. S178 – S182.

V.M. Astashynski, S.I. Ananin, E.A. Kostyukevich, A.M. Kuzmitski, V.V. Uglov, V.M. Anishchik, N.N. Cherenda, A.K. Stalmashonak, Yu. V. Sveshnikov, N.T. Kvasov, A.L. Danilyuk and A.V. Punko. Comprehensive modification of semiconductors and metals providing new structural features of surface layers subjected to compression plasma flows // High Temperature Material Processes. – 2007. – V. 11, N 4. – P. 536 – 548.

V.M.Astashynski, S.I.Ananin, V.V.Askerko, E.A.Kostyukevich, A.M.Kuzmitski, А.A.Mishchuk, M.M.Kuraica, I.P.Dojcinovic, J.Puric. Studies and characterization of quasi-stationary compression plasma flows generated by gas-discharge and erosive plasma accelerators // Publications of the Astronomical Observatory of Belgrade. – 2007 – V. 82 – P. 23–33.

V.M.Astashynski, S.I.Ananin, A.S.Emelyanenko, E.A.Kostyukevich, A.M.Kuzmitzky, S.P.Zhvavy V.V.Uglov. Bulk periodic structures formation on monocrystalline silicon surface under the action of compression plasma flows // Applied Surface Science – 2006. – V. 253, N 4. – P. 1866-1872.

N. N. Cherenda, V.V. Uglov, V.M. Anishchik, A.K. Stalmashonak, V.M. Astashinski, A.M. Kuzmitski, G. Thorwarth, B. Stritzker. Modification of AISI M2 steel tribological properties by means of plasma mixing // Vacuum. – 2007. – V. 81, iss. 10 – P. 1337–1340.

V.M. Astashynski, S.I. Ananin, V.V. Askerko, E.A. Kostyukevich, A.M. Kuzmitski, V.V. Uglov, N.N. Cherenda, V.M. Anishchik, Y.V. Sveshnikov, V.V. Astashinski, N.T. Kvasov, A.L. Danilyuk, A.V. Punko, Y.Pauleau. Deposition of nanostructured metal coatings on modified silicon surfaces in magnetoplasma compressor. // Vacuum. – 2005. V. 78, issue 2-4, pp. 157-160.

V.M.Astashynski, S.I.Ananin, V.V.Askerko, E.A.Kostyukevich, A.M.Kuzmitski, V.V.Uglov, V.M.Anishchik, V.V.Astashynski, N.T.Kvasov, L.A.Danilyuk. Materials surface modification using quasi-stationary plasma accelerators // Surface and Coating Technology – 2004. – Vol. 180-181C, pp. 392-395.

J. Puric, I. P. Dojcinovic, V. M. Astashynski, M. M. Kuraica and B. M. Obradovic. Electric and thermodynamic properties of plasma flows created by the magnetoplasma compressor // Plasma Sources Science and Technology. – 2004 – V. 13, No 1. – P. 74-84.

V.M.Anishchik, V.V.Uglov, V.V.Astashynski, V.M.Astashynski, S.I.Ananin, E.A.Kostyukevich, A.M.Kuzmitski, N.T.Kvasov, A.L.Danilyuk, I.N.Rumianceva. Compressive Plasma Flows Interaction with Steel Surface: Structure and Mechanical Properties of Modified Layer // Vacuum, 2003. – Vol.70, iss. 2-3. – P. 269-274.

V.V. Uglov, V.M. Anishchik, V.V Astashynski, V.M. Astashynski, S.I. Ananin, V.V. Askerko, E.A. Kostyukevich, A.M. Kuz’mitski, N.T. Kvasov, A.L. Danilyuk. The effect of dense compression plasma flow on silicon surface morphology. // Surface and Coatings Technology. – 2002. – V. 158-159C. – P. 273-276.

В.В.Углов, В.М.Анищик, В.В.Асташинский, В.М.Асташинский, С.И.Ананин, В.В.Аскерко, Е.А.Костюкевич, А.М.Кузьмицкий, Н.Т.Квасов, А.Л.Данилюк. Формирование субмикронных цилиндрических структур при воздействии на поверхность кремния компрессионным плазменным потоком. // Письма в ЖЭТФ. – 2001. – Т.74, №. 4. – С. 234-236.

В.М.Асташинский. Формирование компрессионных эрозионных плазменных потоков заданного состава в плотных газах // ЖПС. – 2000. – Т. 67, № 2. – С. 229-233.

С.И.Ананин, В.М.Асташинский, Е.А.Костюкевич, А.А.Маньковский, Л.Я.Минько. Интерферометрические исследования процессов в квазистационарном сильноточном плазменном ускорителе // Физика плазмы. 1998. – Т.24, N 11. – С. 1003-1009.

С.И.Ананин, В.М.Асташинский. Структура течения плазмы в квазистационарном сильноточном плазменном ускорителе с проницаемым катодным трансформером // Физика плазмы. 1997. – Т.23, № 1. – С.37 – 40.

В.М. Асташинский, Г.И.Баканович А.М.Кузьмицкий Л.Я.Минько. Выбор режимов работы и параметры плазмы магнитоплазменного компрессора. ИФЖ. – 1992. – Т.62, № 3. – С.386 – 390.

В.М. Асташинский, А.А.Маньковский Л.Я.Минько А.И.Морозов Исследование физических процессов, обусловливающих режимы работы КСПУ // Физика плазмы. – 1992. – Т.18, Вып.1. – С.90 – 98.

В.М. Асташинский, В.В.Ефремов Е.А.Костюкевич А.М.Кузьмицкий Л.Я.Минько Интерференционно-теневые исследования процессов в магнитоплазменном компрессоре // Физика плазмы. – 1991. – Т.17, вып. 9. – С. 1111 – 1115.

V.M.Astashinsky, E.A.Kostyukevich, A.M.Kuz'mitsky, L.Ya.Min'ko. Interferometric stend with a laser source for investigation of plasma accelerators // USA. – 1990 – SPIE Proceedings. –V.1121. – P.650-654.

С.И.Ананин В.М. Асташинский, Г.И.Баканович Е.А.Костюкевич А.М.Кузьмицкий А.А.Маньковский Л.Я.Минько А.И.Морозов. Исследование процессов формирования плазменных потоков в квазистационарном сильноточном плазменном ускорителе // Физика плазмы. – 1990. – Т.16, вып.2. – С.186 – 196.

В.М. Асташинский, Г.И.Баканович. Е.А.Костюкевич А.М.Кузьмицкий А.А.Маньковский Л.Я.Минько. Влияние характера развития разряда в МПК компактной геометрии на параметры компрессионного потока // ЖПС. – 1989. –Т.50, вып.6. – С. 887 – 891.

В.М. Асташинский, Е.А.Костюкевич. Интерферометрическое исследование области компрессии МПК // Физика плазмы. – 1981. – Т.7, вып.3. – С.523 – 528.

В.М. Асташинский, Г.И.Баканович Л.Я.Минько. Исследование динамики плазмообразования и формирования области компрессии МПК // ЖПС. – 1980. – Т.33, вып.4. – С. 629 – 633.

Экспериментальное оборудование

Вернуться к списку