Наукові досягнення Інституту монокристалів (до 60-річчя створення)

У цьому році НТК «Інститут монокристалів» НАН України відзначає 60-річчя від свого заснування. Протягом цього часу наукова діяльність установи отримала, без перебільшення, світове визнання.

Історія інституту починається з 1955 року, коли на підставі розпорядження Ради Міністрів СРСР від 01.10.1954 р., розпорядження заступника Міністра хімічної промисловості від 07.02.1955 р. № С-1308-30, наказу начальника ІІІ-го Головного управління Міністерства хімічної промисловості СРСР від 08.02.1955 р. № 14 та наказу директора Всесоюзного науково-дослідного інституту хімічних реактивів «ІРЕА» від 09.02.1955 р. № 19 організовано Харківську філію Всесоюзного науково-дослідного інституту хімічних реактивів «ІРЕА».

Перед новою установою було поставлено завдання розробити і освоїти виробництво особливо чистих речовин і сцинтиляторів – речовин, що мають здатність випромінювати світло при поглинанні іонізуючого випромінювання ( гамма-квантів, електронів , альфа-часток тощо ). Потреба в них різко зросла з розвитком ядерних випробувань.

Перші три лабораторії філії розгорнули свою діяльність на базі Харківського заводу хімічних реактивів. Технологічна лабораторія займалася розробкою методів вирощування монокристалів і фізичних методів їх досліджень; синтетична – отриманням речовин високого ступеня чистоти для вирощування кристалів і виготовлення сцинтиляційних добавок у виробництві рідких і пластмасових сцинтиляторів; аналітична відповідала за розробку фізичних та фізико-хімічних методів дослідження речовин, монокристалів та реактивів.

Великий внесок у справу становлення інституту внесли випускники та викладачі вузів Харкова, особливо хімічного та фізичного факультетів Харківського державного університету імені О . М. Горького. Це такі відомі вчені як Александров Б. С., Безуглий В. Д., Гегузін Я. О., Д истанов Б. Г., Зільберман Г. Є., Красовицький Б. М., Спендіаров М. М., Чайковський  Е. Ф., Швайка О. П. та багато інших.

Одним і з перших досягнень Харківської філії ІРЕА став новий прогресивний спосіб очищення матеріалів і вирощування монокристалів антрацену С14Н10 – найбільш важливого серед органічних сцинтиляторів.

Зовнішній вигляд деяких монокристалів антрацену, 1956 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 1, од. зб. 5, арк. 38).

 Монокристал 1

Із розширенням напрямів діяльності філії збільшувалася і кількість лабораторій, які швидко налагоджували дослідну та експериментальну роботу. Так, у створеній 1958 р. лабораторії пластмасових сцинтиляторів вже через рік вперше в СРСР розробили технологію виготовлення пластмасових сцинтиляторів діаметром до250 ммі підготували до впровадження метод їх отримання діаметром до500 мм.

Пластмасовий сцинтилятор з нерозчиненою добавкою, 1959 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 1, од. зб. 49, арк. 39).

 Монокристал 2

Також значних успіхів досягли у виготовленні детекторів на основі сцинтиляційних матеріалів, синтезі вихідної сировини і добавок для вирощування кристалів, стандартизації впроваджуваних у виробництво видів продукції і конструюванні нестандартного технологічного устаткування.

Дисперсні детектори швидких нейронів, 1960 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 1, од. зб. 59, арк. 19).

 Монокрислал 3

Дрібнокристалічні злитки сульфіду кадмію, крупнокристалічні зразки селеніду кадмію, 1960 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 1, од. зб. 77, арк. 32).

 Монокристал 4

Установка для деформації кристалів в атмосфері інертного газу, 1962 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 1, од. зб. 135, арк. 58).

 Монокристал 5

Методики, розроблені Харківською філією ІРЕА, широко впроваджувалися в роботу. Про це свідчать акти, прикладені до наукових звітів.

Акти впровадження методик, розроблених Харківською філією ІРЕА (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 1, од. зб. 87, арк. 40, 60).

 

Монокристал 6-1 Монокристал 6-2

Відповідно до постанови ЦК КПРС і РМ СРСР від 24.01.1961 р. № 78-27, наказу Державного комітету РМ СРСР з хімії від 24.02.1961 р. № 82 та наказу по Всесоюзному науково-дослідному інституту хімічних реактивів «ІРЕА» від 18.03.1961 р. № 9 філію було реорганізовано у Всесоюзний науково-дослідний інститут монокристалів, сцинтиляційних матеріалів і особливо чистих речовин «ВНДІ монокристалів».

Відразу ж інститут став постійним учасником престижних загальнодержавних та міжнародних виставок. У 1961 р. розроблені його науковими співробітниками нові пластмасові сцинтиляційні детектори та сцинтиляційні детектори на основі активованого талієм йодиду натрію NaI(TI) [див. док. 10] були відзначені 2-ма золотими, 6-ма срібними та 2-ма бронзовими медалями ВДНГ СРСР.

Остання стадія обробки готового кільцевого сцинтилятора – полірування, 1961 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 1, од. зб. 120, арк. 67).

 Монокристал 7

Перші закордонні патенти отримали винаходи щодо люмінофорів (речовин, що перетворюють поглинену ними енергію на світло), проміжних продуктів їх синтезу та люмінесцентних матеріалів на їх основі.

Останні були впроваджені в практику роботи 292 організацій і підприємств СРСР. За  ними робилися попередні розрахунки собівартості виробів, визначалася економічна ефективність. Наприклад, на виставці представлено попередню калькуляцію вартості вирощування1 кгтугоплавкого монокристалу рубіну. Особливої популярності набули методики використання матеріалів для люмінесцентної дефектоскопії, розроблені під керівництвом Малкеса Л. Я. Продукція, створена за участю наукових співробітників ВНДІ монокристалів, мала і експортне значення. Це підтверджують деякі архівні документи.

Технічна документація Інституту монокристалів, 1962 – 1965 рр. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 1-2).

Монокристал 8-1 Монокристал 8-2 Монокристал 8-3 Монокристал 8-4

Оскільки більшість сцинтиляторів при неправильному зберіганні псуються, велася розробка конструкцій контейнерів та інструкцій щодо їх пакування.

Камери вологості. Скляні ексикатори. 1962 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 1, од. зб. 164, арк. 10).

 Монокристал 9

У 1964 р. в інституті отримано і захищено авторським свідоцтвом новий сцинтиляційний кристал – активований натрієм йодид цезію CsI(Na) [див. док. 20, 21]. Завдяки своїм властивостям він має найширше застосування. Детектори на його основі використовуються в атомній техніці, геології, медицині, космічних дослідженнях.

Монокристал цезію йодистого № Ц-72-66, вирощений під вакуумом на установці для вирощування кристалів у вакуумі та інертній атмосфері. 1966 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 2, од. зб. 209, арк. 70).

 монокристал 10

Установка ВК-200 для вирощування кристалів цезію йодистого методом Кіропулоса у вакуумі та інертній атмосфері. 1966 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 1, од. зб. 209, арк. 22).

 Монокристал 11

Гамма- спектрометр на основі активованого талієм йодиду цезію CsI(Tl), технологія виробництва якого освоєна харківськими вченими у 1970 р., встановлено на космічному орбітальному апараті «Марс-5». За його допомогою визначали склад марсіанського ґрунту.

Креслення установок для вирощування монокристалів (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 2, од. зб. 213, арк. 78, 109, 121).

Монокристал 12-1 Монокристал 12-2 Монокристал 12-3

У 1965 р. у структурі ВНДІ монокристалів діяло 13 лабораторій, кожна з яких вела роботу за окремими фундаментальними і прикладними напрямами. Їх розвиток у 1960– 1970-х роках зробив інститут провідною науковою установою СРСР у галузі отримання та дослідження сцинтиляційних матеріалів, технічних монокристалів, функціональної кераміки, органічних люмінофорів і особливо чистих неорганічних речовин.

Кристали корунду з одно- дво- та багатокомпонентними легируючими добавками. 1971 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 2, од. зб. 268, арк. 41).

 Монокристал 13

Багатопозиційний апарат (свічки з кристалами, виведені із зони кристалізації). 1971 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 2, од. зб. 268, арк. 25).

 Монокристал 14

Досконалий монокристал антрацену. 1965 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 2, од. зб. 208, арк. 20).

 Монокристал 15

Хімічна дискова пилка для розрізання кристалів. 1965 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 2, од. зб. 208, арк. 93).

 Монокристал 16

Відповідно до наказу Міністерства хімічної промисловості СРСР від 15.12.1975 р. № 837 на базі інституту створено Науково-виробниче об’єднання «Монокристалреактив», до складу якого увійшли Всесоюзний науково-дослідний інститут монокристалів, сцинтиляційних матеріалів і особливо чистих речовин (ВНДІ монокристалів), Харківський завод хімічних реактивів (ХЗХР) і Дослідний завод ВНДІ монокристалів.

У середині 1970-х рр. завідувач лабораторією акустичних і оптичних монокристалів Ейдельман Л. Г. запропонував метод автоматизованого вирощування великогабаритних лужно -галоїдних кристалів, що не мав аналогів у світі. Було сконструйовано установку «РОСТ-І», яка дозволяла отримувати зразки діаметром до300 мм, висотою до600 мм, вагою до80 кг.

Вивантаження кристалу з установки «РОСТ-1». 1975 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 2, од. зб. 264, арк. 52).

 Монокристал 17

У 1978 р. завідувач лабораторією неорганічного синтезу Рибкін Ю. Ф. представив дещо інший принцип їх автоматизованого вирощування в установці «Кристал -400».

Зовнішній вигляд автоматизованої ростової установки «Кристал-400». 1978 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 3, од. зб. 300, арк. 42).

 Монокристал 18

Отримані цими методами кристали широко використовуються в ядерному приладобудуванні, лазерній техніці та космічній галузі. Так, за допомоги встановленого на штучному супутнику Землі спектрометра з детектором йодиду натрію, активованого талієм NaI(Tl), відкрито радіаційний пояс Землі.

Кристал йодистого натрію, активований талієм, вирощений автоматизованим методом. 1978 р. (ЦДНТА України, ф. Р-18, к. 3-10, оп. 3, од. зб. 300, арк. 56).

Монокристал 19

Фундаментальність і значущість розробок НВО «Монокристаллреактив» сприяли тому, що за розпорядженням Кабінету Міністрів України від 15.10.1991 р. № 304-Р і постановою Президії АН України від 25.12.1991 р. № 348 його передали в систему Академії наук України. У 1995 р. на базі об’єднання створено Науково-технологічний комплекс « Інститут монокристалів».

Завдяки його розробкам Україна є однією з небагатьох країн світу, де створюються і в промислових обсягах виробляються найсучасніші матеріали, де зосереджений значний колектив науковців і фахівців, які працюють у галузі матеріалознавства.

З історією наукової діяльності Харківського інституту монокристалів можна більш докладно ознайомитись у Центральному державному науково-технічному архіві України (м. Харків, вул. Університетська, 4).

Джерело: Центральний державний науково-технічний архів України (виставка on-line «Історія діяльності Інституту монокристалів (до 60-річчя створення)», підготовлена начальником відділу використання інформації документів ЦДНТА України Алєксєєнко А. О.).