А. Д. Хахаев (1937–2011)

Кафедра физической электроники выделилась в самостоятельное структурное подразделение в 1977 г. Основателем кафедры, ее первым заведующим был Анатолий Диамидович Хахаев, профессор, доктор физико-математических наук.

Установка «Свет»

Уже в 50-х годах велись научные исследования и подготовка кадров по оптике и физической электронике, в частности, разрабатывались теория и методика экспериментального исследования газоразрядной плазмы промышленных объектов: источников света, лазеров, газоразрядных коммутирующих приборов.

К 1969 г. стало ясно, что подобные эксперименты требуют сбора и обработки такого большого массива данных, что осуществить их без применения средств автоматизации невозможно. Одним из первых в России коллектив кафедры начал разработку таких средств для экспериментов в области физической электроники. С тех пор десятки автоматизированных установок, работающих под управлением всех применявшихся с тех пор поколений ЭВМ вплоть до современных персональных компьютеров, созданы на кафедре и внедрены на промышленных предприятиях, в научных учреждениях (в том числе медицинских). Эти разработки отмечены медалями ВДНХ и защищены рядом авторских свидетельств.

Наряду с развитием тонких физических методов исследования свойств плазмы и процессов взаимодействия атомных частиц, в том числе с применением перестраиваемых лазеров, разработкой компонентов электронных устройств на основе оксидных технологий коллектив продолжает участвовать во Всероссийских программах, связанных с развитием новых информационных технологий. В частности, ведутся работы по созданию приборов, управляемых компьютером, разрабатываются моделирующие и обучающие программы, являющиеся элементами экспертных систем в области физической электроники и спектрального приборостроения, создаются распределенные информационно-измерительные системы поддержки экспериментальных исследований с обеспечением удаленного доступа к информационным и техническим ресурсам в сетях Интранет/Интернет.

До 1992 г. ежегодно КФЭ выпускала 15–20 специалистов-физиков научно-педагогического и научно-производственного направления по специализациям «физическая электроника» и «физическая метрология и автоматизация эксперимента» соответственно.

С 1994 г. кафедра называется «кафедрой информационно-измерительных систем и физической электроники». В настоящее время она ведет подготовку бакалавров и магистров по направлениям обучения:

• 09.03.01/09.04.01 – информатика и вычислительная техника (профили «автоматизированные системы обработки информации и управления» и «автоматизированное управление бизнес-процессами и финансами»);
• 12.03.01/12.04.01 – приборостроение (профиль «информационно-измерительная техника и технологии»).

Установка «Плазменный кристалл» (И. И. Клебанов и С. Ф. Подрядчиков)

В 2002 г. по инициативе кафедры Петрозаводский университет принял участие в конкурсе на право создания проблемно-ориентированных научно-образовательных центров. В результате победы в этом конкурсе был создан научно-образовательный центр «Фундаментальные проблемы приложений физики низкотемпературной плазмы» (НОЦ «Плазма»), который объединил усилия кафедр факультета в исследовании процессов в комплексной плазме, в изучении влияния электроразрядной обработки на структуру и свойства материалов, в разработке методов плазменной утилизации отходов и обеззараживания воды.

В 2006 году НОЦ «Плазма» был признан одним из самых успешных проектов в регионе и занял 1 место в конкурсе «Город, устремленный в будущее» (Петрозаводск) в номинации «Научный проект года».

Научная работа на кафедре велась и ведется по приоритетным направлениям развития науки и технологий.

Кафедра выполняет также ряд работ в интересах Республики Карелии. Научно-образовательный процесс на кафедре ведется в тесном контакте с российскими и зарубежными организациями, решающими аналогичные проблемы.

Основные результаты научной работы кафедры:

• разработаны автоматизированные комплексы для исследования неоднородной плазмы, в том числе плазмы с присутствующими в ней частицами твердой фазы микронных размеров, образующими упорядоченные плазменно-пылевые структуры (плазменные кристаллы). Программно-аппаратные комплексы включены в распределенную информационно-измерительную систему поддержки научно-образовательного процесса, что обеспечивает возможность удаленного управления экспериментом. Комплексы обеспечивают возможность реализации методов спектроскопии с временным и пространственным разрешением, томографии, лазерной флюоресценции, скоростной регистрации и анализа видеоизображений;
• сформулирована теоретическая база формирования плазменно-пылевых структур, экспериментально исследованы закономерности и условия их устойчивости и особенности фазовых переходов в упомянутых структурах;
• впервые исследовано влияние конденсированной дисперсной фазы на излучение плазмы из областей локализации макрочастиц в объеме упорядоченных структур;
• впервые исследована модификация поверхности макрочастиц, образующих упорядоченные структуры в плазме, в зависимости от условий разряда и времени их пребывания в плазме;
• предложен и реализован новый метод анализа структурных особенностей упорядоченных плазменно-пылевых образований, основанный на Фурье-анализе их изображений. Метод отличается быстродействием, чувствительностью к видам нерегулярностей и простотой использования;
• для определения параметров неоднородной плазмы по контурам спектральных линий разработан оригинальный рациональный алгоритм обработки массивов спектроскопической информации, обеспечивающий устойчивость результатов к шумам эксперимента при решении обратных задач: радиального преобразования и исключения аппаратных искажений;
• создан спектрометр изображения высокого разрешения на основе интерферометра Фабри – Перо и спектрографа ДФС-8 с многоэлементным фотоэлектронным преобразователем, и разработаны алгоритмы обработки данных, получаемых в этом приборе;
• создан веб-сервис для обработки двумерных функций, который представляет собой аппаратно-независимый комплекс программных средств для моделирования и исключения аппаратных искажений двумерных функций (изображений). Данный веб-сервис является публичным средством как для использования в процессе обучения, так и для обработки результатов научных экспериментов;
• создан комплекс многоплановой поддержки научно-образовательного процесса (КОМПОТ), включающий:

  Презентация системы RealTrac (А. В. Воронин, С. Л. Катанандов, Д. А. Медведев, А. П. Мощевикин)

  • систему онлайн-тестирования знаний студентов iq.karelia.ru;
  • систему учета посещаемости и успеваемости «Кондуиты», позволяющую на основе проставляемых преподавателями оценок и отметок о посещении занятий автоматически определять рейтинг студента, что имеет воспитательное значение. Система также позволяет студентам самим делать заявки при выборе тем курсовых работ;
  • электронную доску объявлений;
  • систему учета научных публикаций (СУП);
• получены новые экспериментальные данные о закономерностях возбуждения многоэлектронных атомов (Ne, Ar) при парных атом-атомных столкновениях при различных энергиях столкновений. Эти данные позволили впервые установить вид зависимости сечений возбуждения от главного квантового числа;
• созданы прототипы программно-аппаратных модулей проводной и беспроводной связи, готовые к тиражированию, а также алгоритмы, протоколы и программное обеспечение передачи данных в глобальных сетях. Теоретические и прикладные разработки беспроводных сетей датчиков привели к созданию инновационных комплексов, не имеющих аналогов в мире: «NetCor – cетевой анализ динамики рыбных ресурсов» и «RealTrac – сбор информации с датчиков с возможностью трехмерной локации объектов». Последний проект интересен тем, что у него широчайшие возможности по созданию конкретных приложений, например, мониторинга состояния пациентов в больницах, организации поиска объектов в закрытых помещениях и др. Текущие результаты проекта были представлены Президенту Российской Федерации Д. А. Медведеву во время его визита в Петрозаводск в июле 2008 г.

В лаборатории (Л. А. Луизова и участники ФНТП-2011)

Студенты, обучающиеся на кафедре, активно участвуют в научной работе: ежегодно на традиционной студенческой научной конференции ПетрГУ они представляют около 20 докладов (устных и стендовых), а наиболее интересные результаты представляются на всероссийские и международные конференции и публикуются в научных изданиях. Ежегодно по результатам научной работы сотрудники кафедры и студенты публикуют в российских и зарубежных журналах и сборниках материалов конференций около 40 статей, из них примерно 20 % – в журналах из списка ВАК. В коллективе кафедры «выросло» 3 доктора наук и более 20 кандидатов наук.

Кафедра поддерживает отношения с целым рядом организаций в Петрозаводске (в первую очередь с КарНЦ РАН), Томске, Троицке, Мурманске и др., сотрудники которых принимали активное участие в организованных кафедрой всероссийских (с международным участием) конференциях по физике низкотемпературной плазмы в 1995, 1998, 2001, 2004, 2007 и 2011 гг.

С 1998 по 2012 г. кафедра с интервалом в 1–2 года проводила школы молодых ученых. Тематика школ охватывает область от физики низкотемпературной плазмы до оксидной наноэлектроники. Школы проходили, как правило, в спортивном лагере университета Шотозеро.