Ровно 50 лет тому назад в Томском политехническом институте (ТПИ) (ныне Национальный исследовательский Томский политехнический университет) произошло событие, послужившее развитию целого ряда новых научно-технических направлений. Молодые ученые Геннадий Месяц, Сергей Бугаев и Дмитрий Проскуровский исследовали импульсные вакуумные разряды в наносекундном диапазоне времени и обнаружили неизвестное прежде явление, которое получило название "взрывная электронная эмиссия" (ВЭЭ). Его первое описание было сделано в докторской диссертации Г.Месяца "Исследования по генерированию наносекундных импульсов большой мощности", представленной в июне и защищенной в декабре 1966 года в ТПИ. Вот что рассказал об этом в беседе с корреспондентом "Поиска" академик Геннадий Месяц: 

- Для проведения эксперимента требовались три прибора: генератор высоковольтных наносекундных импульсов, высокоскоростной осциллограф и электронно-оптический преобразователь с фотоумножителем. У нас были только первые два. В это время в Новосибирске в Институте ядерной физики проводились исследования ударных волн в плазме, в ходе которых Александр Искольдский использовал подходящий прибор, уникальный для того времени. Коллега также подключился к нашим экспериментам. 

Исследования показали, что после приложения к вакуумному разряднику импульса напряжения с наносекундным фронтом на катоде наблюдается слабо светящаяся плазма и возникает ток электронов, наличие которых подтверждалось при помощи рентгеновского излучения и воздействия магнитного поля. Это и был ток взрывной эмиссии электронов. 

Первая публикация об этом эффекте появилась в "Журнале технической физики" (ЖТФ) №12 за 1967 год. Было установлено, что ток ВЭЭ происходит за счет электрического взрыва микроострий на катоде под действием автоэлектронной эмиссии (АЭЭ). В 1940-е и 1950-е годы, до появления полупроводниковых приборов, в СССР, США и странах Европы предпринимались попытки создать электронные лампы с холодным автоэмиссионным катодом. Однако их созданию препятствовал переход АЭЭ в дугу, который длился очень короткое время и не мог наблюдаться при помощи микросекундных генераторов импульсов и осциллографов. Именно в этом эффекте перехода и существовала взрывная эмиссия электронов в течение времени движения в катодной плазме до анода.

Открытие ВЭЭ, а затем и создание нашей группой в 1967 году сильноточного наносекундного ускорителя электронов сделали возможным рождение в науке нового направления - сильноточной электроники, и это стало мировой сенсацией. Мы нашли новый способ извлечения тока электронов из металла, и уже через несколько лет его сила превысила миллион ампер. 

- В 1968 году я стал приглашенным докладчиком на III Международном симпозиуме по разрядам и электрической изоляции в вакууме (International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum) (ISDEIV) в Париже. Затем, в 1970 году, мое сообщение об открытии взрывной эмиссии захотели услышать в Канаде. В 1971-м в Оксфорде организаторы конференции "Явления в ионизованных газах" внесли меня сразу в два списка - молодых ученых и основных спикеров, - вспоминает академик. - В 1976 году Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР признал явление взрывной электронной эмиссии открытием. При этом учли одновременную публикацию в том же номере ЖТФ статьи сотрудников Ленинградского государственного университета (ЛГУ, ныне СПбГУ) Георгия Фурсея и Павла Воронцова-Вельяминова, в которой было показано, что появление вакуумной дуги инициируется не просто нагревом и испарением микроэмиттеров (микроострий), а их взрывом, однако предположения о возможности появления тока свободных электронов в этой работе не содержалось. Так в числе соавторов открытия ВЭЭ кроме сибирской группы появились и два представителя ЛГУ. 

В 1977 году Г.Месяц стал первым директором томского Института сильноточной электроники СО АН СССР (ныне ИСЭ СО РАН), организованного по его инициативе для разработки методов генерирования сверхмощных электрических импульсов, потоков заряженных частиц и электромагнитных излучений, их воздействия на вещество, а также развития физики вакуумного и газового разрядов. Был обеспечен прорыв, в результате которого, в частности, появились сверхвысокочастотные генераторы, мощные ускорители электронов и лазеры на основе объемного электрического разряда в газе повышенного давления, открылась возможность для производства компактных рентгеновских аппаратов. В конце 1990-х здесь создали ГИТ-12 (генератор импульсных токов), внесенный Европейской организацией по сотрудничеству и развитию в перечень уникальных исследовательских установок, произведенных в России, а также "Синус-7" - сильноточный ускоритель электронов, и по сей день не имеющий аналогов в мире по совокупности параметров. Недавно ИСЭ и ФИАН разработали комбинированный лазер, дающий 15 тераватт мощности при длительности импульса 50 фемтосекунд, в котором используется цилиндрический пучок электронов с током 500 тысяч ампер.
Осенью этого года, как и в далеком 1968-м, Геннадий Андреевич выступит на очередном XXVII симпозиуме ISDEIV, который пройдет в Сучжоу (Китай). Рабочее название доклада, который по просьбе оргкомитета будет представлять собой исторический обзор развития направления исследований, инициированного когда-то Г.Месяцем, - "Взрывная электронная эмиссия: физика и технологии". В программе этого научного форума также предусмотрено замечательное событие: награждение двух российских ученых Japan Prize (Премией Японии) за лучшую работу, представленную на ISDEIV в 2014 году. Тогда Г.Месяц и его ученик, старший научный сотрудник Института электрофизики УрО РАН Игорь Уйманов, рассказали о результатах совместного исследования. В 2015 году в журнале "IEEE Transactions on Plasma Science" вышла их статья "Гидродинамика расплавленного металла при формировании кратера на поверхности катода в вакуумной дуге". Награда пришлась как раз к юбилею не только открытия взрывной электронной эмиссии, но и одного из его основных авторов: в этом году академик Геннадий Андреевич Месяц отметил свое восьмидесятилетие.

- Я считаю, - сказал он в заключение беседы, - что мы жили в замечательное время, когда отношение к науке было в высшей степени уважительное. В Томском политехническом институте, которому в этом году исполнилось 120 лет, были созданы замечательные условия для научной работы. Когда я стал работать в Академии наук СССР, не было никаких преград для сотрудничества академических институтов друг с другом и с вузами. Открытие взрывной эмиссии электронов, сделанное полвека тому назад, - прекрасный пример, подкрепляющий мои слова.
Татьяна ВОЗОВИКОВА
Фото предоставлено Г.Месяцем

Похожие новости

  • 22/05/2017

    Академик Александр Асеев о буднях самого жизнеспособного отделения РАН

    ​​Сибирское отделение Российской академии наук в эти дни отмечает 60-летие со дня основания. 18 мая 1957 года по инициативе академиков М.А. Лаврентьева, С.Л. Соболева​, С.А. Христиановича вышло постановление Совета министров СССР №564, положившее начало научному центру, ставшему крупнейшим в стране.
    1593
  • 20/11/2019

    50 лет академической науке в Томске

    Осенью 2019 года томская академическая наука отмечает свой полувековой юбилей. Ее история берет свой отсчет с открытия первого академического института в 1969 году – Института оптики атмосферы СО АН СССР, послужившего своего рода «платформой» для последующего развития сети институтов и оформления их в региональный научный центр Сибирского отделения Академии наук.
    396
  • 05/10/2018

    Бюро отделения физических наук РАН одобрило только один проект развития СО РАН

    Как стало известно «Континенту Сибирь», бюро отделения физических наук РАН не одобрило 6 из 7 представленных регионами Сибири проектов развития Сибирского отделения РАН. Информацию подтвердил научный руководитель Института автоматики и электрометрии СО РАН, академик Анатолий Шалагин.
    963
  • 08/08/2016

    Анатолий Шалагин: аддитивные технологии открывают перед человечеством принципиально новые возможности

    ​Директор Института автоматики и электрометрии СО РАН академик Анатолий Михайлович Шалагин из тех, кто не любит много говорить, а сразу предлагает пройтись по лабораториям. "Лучше один раз увидеть", - считает он .
    3415
  • 15/01/2016

    Александру Николаевичу Скринскому - 80 лет

    ​Сегодня исполняется 80 лет выдающемуся ученому-физику академику Александру Николаевичу Скринскому, научному руководителю Института ядерной физики имени Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН. С именем А.
    1711
  • 13/04/2016

    Академику Геннадию Саковичу - 85 лет!

    ​Академик Геннадий Викторович Сакович рассказывает о своем пути в науке, делится воспоминаниями об учителях, учениках и коллегах. - Геннадий Викторович, где прошло ваше детство? - После того как папа демобилизовался, мы - родители и старший брат - окончательно осели на постоянное место жительства в Ворошилове (Уссурийске).
    2122
  • 07/09/2016

    Как в Сибири создают альтернативный термояд

    ​Сообщение о прорыве сибирских физиков стало мировой сенсацией  ("РГ" 17.08.2016 "Солнце в трубе").  Речь идет об альтернативном варианте получения экологически чистой и неисчерпаемой энергии - термояде.
    1816
  • 14/01/2016

    Наноструктурные агенты - для новой противораковой терапии

    ​Международная группа исследователей из России, Словении, Германии, США и Израиля во главе с учеными из Института физики прочности и материаловедения (ИФМП) СО РАН и Томского политехнического университета (ТПУ) уже несколько лет успешно работает в области применения нанотехнологий для подавления роста раковых клеток.
    2559
  • 15/12/2016

    Директор ИЯФ СО РАН Павел Логачёв об ответственности академика, коллайдерах и Нобелевских премиях

    Для доктора физико-математических наук Павла Логачёва последние два года отмечены важными вехами в карьере. В 2015 году он стал третьим по счёту после Герша Будкера и Александра Скринского директором Института ядерной физики СО РАН — крупнейшего академического института России.
    4779
  • 29/02/2016

    Академику Геннадию Андреевичу Месяцу - 80 лет!

    ​Г.А. Месяц родился 29 февраля 1936 года в г. Кемерово. В 1958 году он окончил Томский политехнический институт. С 1961 по 1969 год - руководитель лаборатории Института ядерной физики при Томском политехническом институте, с 1969 по 1977 год - зам.
    1890