Скалыга Вадим Александрович
д.ф.-м.н., заведующий лабораторией

Образование:
ВУЗ – Нижегородский государственный университет, Факультет «Высшая школа общей и прикладной физики», специальность «физика»
Аспирантура ИПФ РАН 2004-2007 гг.
Кандидат физико-математических наук. Защита 2007 г. 
«Исследование ЭЦР источников многозарядных ионов с квазигазодинамическим режимом удержания плазмы в открытых магнитных ловушках»

Область научных интересов:
Физика плазмы, газовый разряд, ЭЦР нагрев плазмы, источники ионов, генераторы нейтронов, бор-нейтронзахватная терапия (БНЗТ) онкологических заболеваний

Профессиональная карьера:
ИПФ РАН:
2004 - 2007 гг. – младший научный сотрудник
2007 - 2009 гг. – научный сотрудник
2009 – 2014 гг. - старший научный сотрудник
2014 - по настоящее время – заведующий лабораторией

Награды, премии, гранты:
Медаль Российской академии наук с премией для молодых ученых. 2012 г.

Педагогическая деятельность:
Доцент Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского

Количество публикаций:
Статей: 55
Трудов: 38
Тезисов: 64

Наиболее значительные работы и результаты:

Выполнен цикл работ, посвящённый теоретическому и экспериментальному исследованию взаимодействия высокочастотного электромагнитного излучения с плотной сильнонеравновесной плазмой, удерживаемой в магнитных ловушках различного типа. В работах получены новые научные результаты и решен ряд актуальных проблем физики плазмы. Среди основных результатов можно отметить следующие.
1. Исследован квазигазодинамический режим удержания плотной сильнонеравновесной плазмы в условиях мощного ЭЦР нагрева в открытых магнитных конфигурациях типа «пробкотрон» и «касп» (ловушка со встречными полями). Показано, что повышение частоты и мощности излучения при таких условиях существенно улучшает выходные параметры ЭЦР источников, такие как ток и средний заряд ионов. Была разработана теоретическая модель развития разряда,  позволившая объяснить ряд новых эффектов, наблюдаемых в эксперименте и создать методику диагностики параметров плазмы по свойствам экстрагируемого ионного пучка.
2. Экспериментально продемонстрирована возможность нагрева электронов с плотностью порядка 10^13 см-3 до температур порядка нескольких сотен электронвольт для разрядов в тяжелых газах (азот, кислород, аргон, криптон, ксенон), поддерживаемых в открытой магнитной ловушке излучением миллиметрового диапазона длин волн; при этом в ловушке ЭЦР источника реализовывался квазигазодинамический режим удержания плазмы. Проведенные исследования впервые экспериментально продемонстрировали возможность генерации многозарядных ионов в рассматриваемых условиях. Высокая концентрация плазмы позволила формировать ионные пучки многозарядных ионов с рекордной яркостью, ток экстрагируемого пучка многозарядных ионов более чем на порядок превосходит достижимую величину ионного тока в лучших традиционных ЭЦР источниках. На основе результатов данных исследований предложен новый тип сильноточных источников многозарядных ионов на основе ЭЦР разряда, поддерживаемого излучением миллиметрового диапазона длин волн с квазигидродинамическим режимом удержания в открытой осесимметричной магнитной ловушке.
Разработанный сильноточный ЭЦР источник был оптимизирован для использования в рамках международного проекта по изучению экстремальных состояний вещества FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) ускорительного центра GSI (г. Дармштадт, Германия).
3. Предложен источник для европейской программы исследований осцилляций нейтрино (EURISOL/Beta-beam, CERN). Для реализации данного проекта был необходим источник мощных короткоимпульсных (100 мкс) пучков многозарядных ионов радиоактивных изотопов гелия 6He с высокой эффективностью использования рабочего материала. За счет использования для нагрева плазмы мощного излучения гиротронов миллиметрового диапазона длин волн и реализации в ловушке источника квазидинамического режима удержания был разработан короткоимпульсный ЭЦР источник многозарядных ионов радиоактивных изотопов с рекордно коротким временем выхода на рабочий режим (5 мкс), обеспечивающий генерацию квазистационарных пучков многозарядных ионов и удовлетворяющий требованиям эффективности проекта Beta-beam.
4. В ходе совместных исследований импульсного режима работы ЭЦР источника ионов PHOENIX, работающего с частотами СВЧ накачки 18 и 28 ГГц, в LPSC (Гренобль, Франция) был обнаружен эффект «Preglow». Было предложено объяснение этому явлению и в дальнейшем проведены экспериментальные исследования эффекта preglow на стенде SMIS’37(ИПФ РАН, Нижний Новгород). В проведенных экспериментах наблюдался и был исследован эффект preglow при нагреве плазмы излучением с частотой 37,5 ГГц и мощностью 100 кВт. Экспериментально удалось получить пики preglow длительностью около 30 мкс.
На основе проведенных исследований был разработан альтернативный метод генерации короткоимпульсных пучков многозарядных ионов с высокой интенсивностью, который предлагает использовать СВЧ импульсы малой длительности, при которой происходит слияние всплесков тока на переднем и заднем фронтах импульса, обусловленных эффектами «Preglow» и «Afterglow». Отличительной особенностью обнаруженного режима генерации является то, что используемый для создания плазмы импульс СВЧ излучения заканчивается еще до появления существенного тока ионов из ловушки, а ионный ток регистрируется уже в режиме распада плазмы. Соискателям экспериментально удалось реализовать генерацию сильноточных пучков многозарядных ионов с длительностью 20 мкс и более высоким током и средним зарядом ионов, чем в квазистационарном разряде при аналогичных условиях.

5. На основе ЭЦР разряда, поддерживаемого мощным миллиметровым излучением гиротрона в прямой магнитной ловушке, создан импульсный источник сильноточных пучков протонов с высокой яркостью. Реализована генерация импульсных протонных пучков с рекордными параметрами: ток пучка 450 мА (плотность тока в пучке 600 мА/см2), среднеквадратичный эмиттанс 0.1 pi·мм·мрад, яркость 45 А/(pi·мм·мрад)2, доля атомарных ионов (протонов) в пучке > 94% (доля молекулярных ионов < 6%).

6. Предложена схема нового компактного нейтронного генератора на основе сильноточного электронно-циклотронного резонансного (ЭЦР) ионного источника с квазигазодинамическим режимом удержания плазмы. В таком источнике в импульсном режиме экспериментально продемонстрирована возможность формирования пучков ионов дейтерия с плотностью тока до 800 мА/см2, что позволяет, используя схему D-D генератора с ускоряющим напряжением 100 кВ, получать потоки нейтронов с рекордной для компактных систем плотностью на уровне 10^11 с-1см-2. Такие генераторы смогут заменить ядерные реакторы и ускорители в качестве нейтронных источников в целом ряде приложений: нейтронография, системы безопасности, медицина, обогащение  редких изотопов.

7. Обнаружен механизм, ограничивающий предельно достижимые параметры плазмы ЭЦР разряда в несимметричной ловушке конфигурации «min-B», который заключается в развитии циклотронной неустойчивости, сопровождаемой всплесками мощного рентгеновского и СВЧ излучения и высыпаниями энергичных электронов, влекущими нарушение удержания и увеличение потерь плазмы. Найден способ подавления (смещения порога развития) неустойчивости за счет применения двухчастотного СВЧ нагрева и, таким образом, перехода в ранее недоступную область параметров, что позволит существенно повысить выходные характеристики ЭЦР ионных источников, являющихся инжекторами значительной части современных ускорителей.