Науково-дослідна робота

Зміст

  1. Інтеграція наукової роботи з навчальним процесом
  2. Науково-дослідна робота та інноваційна діяльність студентів,  молодих учених
  3. Основні результати наукових досліджень
  4. Науково-дослідні роботи, що на даний час виконуються на кафедрі
  5. Отримані охоронні документи
  6. Міжнародне наукове співробітництво

Підготовка кваліфікованих фахівців в галузі електроніки проводиться на кафедрі в умовах реальної активної науково-технічної діяльності викладачів, студентів та аспірантів кафедри. На кафедрі проводяться науково-дослідні, дослідно-конструкторські та впроваджувальні роботи у галузі інформаційної електроніки та електроніки фізико-технічних систем. Ці роботи пов’язані з розробкою та дослідженням параметрів багатофункціональних датчиків електричних і неелектричних величин, систем технічного зору на основі сучасних ПЗЗ- і КМОН- сенсорів зображення, цифрових систем обробки та реєстрації рентгенотелевізійних зображень медичного і промислового призначення, перетворювачів формату телевізійних зображень, які ефективно використовуються для узгодження датчиків телевізійного сигналу з сучасними індикаторними пристроями. Ведуться роботи по створенню ефективних систем керування складними технологічними процесами в галузі ливарного виробництва та інше. Студенти кафедри мають можливість набути фахових навичок практичної роботи, безпосередньо беручи участь у виконанні науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт, що проводяться на нашій кафедрі.

Наукове співробітництво кафедри з промисловими підприємствами міста Києва, України та НАН України складаються на основі договорів про співробітництво за напрямками спеціалізації навчально-дослідницьких лабораторій кафедри. Таке співробітництво дає можливість більш чітко і з врахуванням сучасних потреб відповідних підприємств визначати теми бакалаврських та магістерських робіт, впроваджувати результати наукової роботи студентів та аспірантів у виробництво, проводити практику студентів в умовах діючих підприємств, використовувати обладнання підприємств для проведення науково-дослідної роботи студентів та аспірантів кафедри. Кафедра є ініціатором та організатором Навчально-Науково-Виробничого Центру з плазмової нанотехнології функціональних оптичних покриттів, який створений за участю державного підприємства «Науково-виробничий центр енергозберігаючих конструкцій і технологій “Технолуч”» та інституту Електрозварювання ім. Є.О.Патона. Центр створений з метою підвищення якості підготовки молодих спеціалістів, адаптації їх до дослідницької та виробничої діяльності, а також для залучення студентів, аспірантів та викладачів кафедри до виконання разом з співробітниками ІЕЗ учбової та науково-дослідницької роботи по плазмовій нанотехнології функціональних оптичних покриттів. Центр є складовою частиною навчально-дослідницького напрямку спеціалізації кафедри – електроніка фізико-технічних систем. На базі наукових досліджень та дослідно-конструкторських розробок студенти кафедри виконують бакалаврські та магістерські атестаційні роботи. Керівник Центру від КПІ ім. Ігоря Сікорського – доцент кафедри «Електронні прилади та пристрої», канд. техн. наук Кузьмичєв А.И.

Науково-технічні розробки кафедри демонструються на міжнародних виставках. Так, наприклад, кафедра „Електронні прилади та пристрої” прийняла участь у VII міжнародній спеціалізованій виставці „Енергетика в промисловості України”. На експозиції були представлені пристрої, розроблені та виготовлені в лабораторії індикаторних пристроїв.

Інтеграція наукової роботи з навчальним процесом

Наукова робота викладачів та аспірантів кафедри є основою для модернізації та оновлення лабораторної бази навчально-дослідницьких лабораторій кафедри. За результатами виконання ініціативної тематики „Цифрові методи та засоби обробки стахостичних оптичних сигналів в технологічних системах виробництва матеріалів електронної техніки”, що виконується в лабораторії індикаторних пристроїв,  розроблений та впроваджений у навчальний процес по курсу «Інформаційна електроніка» лабораторний стенд для дослідження параметрів та характеристик систем технічного зору на основі ПЗЗ – сенсорів зображення, а також методика розрахунку просторово-частотної характеристики системи технічного зору із врахуванням фізико-топологічних параметрів сенсорів зображення та параметрів об’єктива (доц., к.т.н. Терлецький О.В.). Наукова робота доц., к.т.н. Чадюка В.О. «Дослідження методів переміщення наночастинок в наноелектроніці» знайшла впровадження в навчальний процес при викладанні таких дисциплін, як «Прикладна оптика» і «Оптоелектроніка та фотоніка». Результати наукової роботи «Розробка та дослідження високочутливих цифрових рентгенотелевізійних систем  неруйнівного контролю» (Керівник доц., к.т.н. Михайлов С.Р.) впроваджені у навчальний процес та використовуються при викладанні дисципліни «Електронні системи контролю якості та діагностики». Результати наукової роботи «Акустоелектронні перетворювачі для вимірювально-інформаційних систем» (Керівник  доцент Жовнір М.Ф.) впроваджено у навчальний процес при викладанні дисциплін «Теорія коливань та хвиль» та «Функціональна електроніка». Результати наукової роботи „Моделювання та вдосконалення плазмових реакторів атмосферного тиску з холодними електродами” (Керівник доц., к.т.н. Кузьмічєв А.І.) знайшли відображення в таких курсах: «Технологічні основи електроніки» та «Плазмова та імпульсна техніки».

Науково-дослідна робота та інноваційна діяльність студентів,  молодих учених

На кафедрі до наукової роботи залучаються найбільш здібні студенти 3-6 курсів. Тематика наукової діяльності студента проходить через бакалаврську роботу, дипломний проект або магістерську роботу і є основою для формування теми наукової роботи на етапі проходження навчання в аспірантурі. Тематика наукових робіт студентів визначається науковими керівниками студентів у відповідності до напрямків навчально-дослідницьких лабораторій кафедри і проводиться в рамках наукових тематичних гуртків у вільний від навчання час. На кафедрі керують інноваційною роботою студентів Терлецький О.В., Чадюк В.О., Кузьмичєв А.І. та інші викладачі кафедри.  У 2015 році до наукової роботи було залучено 37 студентів кафедри.

Кафедра щорічно проводить науково-практичну конференцію „Перспективні напрямки сучасної електроніки”, на якій бакалаври, магістри та аспіранти кафедри мають можливість представити широкому загалу фахівців в галузі електроніки результати своєї наукової роботи. У 2015 році студентами та аспірантами кафедри на вищезазначеній конференції було зроблено 28 доповідей за результатами проведеної науково-дослідної  роботи. Найкращі доповіді були рекомендовані для опублікування у науково-технічних виданнях: „Электроника и связь”, „Неруйнівний контроль і технічна діагностика” та ін.

Основні результати наукових досліджень

На кафедрі електронних приладів та пристроїв виконувалась НДР з д/б фінансуванням. Тема 1. 2529 п. “Розробка та дослідження газорозрядного обладнання для імпульсного електронно-променевого випаровування та іонно-плазмового осадження наноструктурованих покриттів” (керівник проф. Денбновецький С.В.). Розроблено газорозрядне електронно-променеве обладнання для імпульсного іонно-плазмового осадження покриттів, до складу якого входить газорозрядна електронна гармата тріодного типу, газорозрядний іонізатор пари, система автоматичного контролю тиску робочих газів та система керування енергетичними та часовими параметрами імпульсного електронного пучка. Розробка газорозрядної електронної гармати здійснена на основі проведеного моделювання та оптимізації тріодної електродної системи високовольтного тліючого розряду з холодним катодом та електромагнітної системи транспортування імпульсного електронного пучка із розрядного проміжку в зону Отримані покриття мають високу густину структури з середнім розміром кристалів 10 – 15 мкм.

Інноваційні науково-дослідницькі роботи проводяться на кафедрі  в рамках тематики навчально-дослідницьких лабораторій кафедри за напрямками:

  1. Квантова електроніка;
  2. Вакуумна та плазмова електроніка;
  3. Функціональна електроніка;
  4. Цифрові методи обробки оптичних зображень в системах промислового та медичного призначення.

У грудні 2014 року завершені ініціативні  прикладні науково-дослідні роботи, які  проводилися на кафедрі під загальною темою „Дослідження фізичних, технологічних та інформаційних засад створення електронних приладів, пристроїв та систем”, яка зареєстрована за № 0112U 005032  21.05.2012 р (керівник проф. Писаренко Л.Д.). Звіт по закінченій НДР зареєстрований в УкрІНТЕІ:

Облікова картка (ОК) НДР «Фізичні, технологічні та інформаційні засади створення електронних приладів та пристроїв в галузі фізико-технічних та  інформаційних систем» – Державний обліковий  № 0215V004635.

Результати НДР за напрямками навчально-дослідницьких лабораторій кафедри:

  • Цифрові методи оброблення квазістаціонарного стохастичного оптичного сигналу в безконтактній системі контролю рівня поверхні розплаву в скловарній печі – Інвентарний номер НТП  0715V003681

Проведено аналіз сучасних безконтактних систем контролю та вимірювання рівня рідких агресивних розплавів та визначено основні вимоги до способу та засобів оброблення стохастичного квазістаціонарного оптичного сигналу з метою підвищення точності та надійності управління технологічним процесом плавлення скла. Запропоновані та реалізовані методи обробки стохастичного квазістаціонарного оптичного сигналу, який проходить через високотемпературне оптичне середовище, відбивається від поверхні розплаву та  відтворюється на екрані, з якого, через об’єктив, зображення плями лазерного випромінювання попадає на фото чутливу матрицю КМОН-сенсора зображення.  Обґрунтовано переваги застосування КМОН-сенсора зображення в якості детектора лазерного випромінювання. Проведене фізико – математичне моделювання запропонованих алгоритмів цифрової обробки квазістаціонарного стохастичного оптичного зображення плями лазерного випромінювання, що дозволило розрахувати регулювальну характеристику безконтактного лазерного рівнеміра. Розроблений та реалізований лабораторний макет спеціалізованої системи технічного зору для контролю рівня поверхні розплаву та автоматичного  управління завантажувач скловарної печі.

  • Дослідження оптичних методів візуалізації та вимірювання нанорозмірних об’єктів – Інвентарний номер НТП   0715V003682

Розроблено конструкцію лазерного телевізійного ультрамікроскопа на еванесцентних хвилях для спостереження мікро- та нано-частинок і проведено експерименти з визначення його параметрів. Розроблено конструкцію лазерного проекційного ультрамікроскопа, який дозволяє спостерігати на екрані нано- та мікрооб’єкти зі збільшенням понад 2000 разів та проводити їх вимірювання. Теоретично обґрунтована можливість подолання межі Аббе в λ/2 роздільної здатності оптичного мікроскопа за допомогою інтерференції предметних хвиль від близько розташованих точкових джерел з опорною хвилею додаткового точкового джерела, яке знаходиться на одній прямій із зазначеними джерелами, на відстані, значно більшій за λ.

  • Акустоелектронні сенсори для вимірювально-інформаційних систем – Інвентарний номер НТП   0715V003683

Проведено аналіз фізико – технічних основ побудови сенсорів на поверхневих акустичних хвилях (ПАХ). Розроблена та досліджена фізико-математична модель сенсора фізичних величин на основі збурення електричного поля поверхневих  акустичних хвиль. Теоретично обґрунтовано доцільність використання дисперсії фазової швидкості ПАХ, що виникає при переміщенні механічного зонду (мембрани) в електричному полі хвилі, що поширюється в при поверхневому шарі п’єзоелектричного звукопроводу, для побудови чутливих елементів сенсорів мікропереміщень та тиску. Фізико-математична модель дозволяє розраховувати діапазон вимірювання, чутливість та роздільну здатність за заданими конструктивними параметрами. Використання диференційної схеми та частотного вихідного сигналу дозволяє значно зменшити вплив дестабілізуючих факторів. Зміна конструктивних параметрів звукопроводу, зустрічно-штирових перетворювачів та мембрани надає можливість створення сенсорів із заданими метрологічними параметрами. Розроблена конструкція та математична модель пасивного безпровідного сенсора температури та вологості на ПАХ на базі використання терморезисторів, що розміщуються в контрольованому середовищі.  В результаті використання такої конструкції підвищується точність процесу вимірювання за рахунок формування опорного сигналу та усунення впливу навколишнього середовища на поверхню звукопроводу.

  • Розробка та дослідження високочутливих рентгенотелевізійних систем неруйнівного контролю – Інвентарний номер НТП     0715V003684

Запропоновано класифікацію сучасних радіаційних систем неруйнівного контролю, виконаний детальний огляд таких систем та проаналізовано їх параметри, переваги та недоліки. Показано, що найбільш перспективними є рентгенотелевізійні системи непрямого перетворення типу “сцинтилятор   ПЗЗ”. Розроблена низка цифрових рентгенотелевізійних систем типу “сцинтилятор   ПЗЗ”. Проведені експериментальні дослідження розроблених систем при просвічуванні реальних промислових об’єктів. Розроблено математичну модель перетворення рентгенівських зображень у рентгенотелевізійних системах типу “сцинтилятор – ПЗЗ” та фізико-топологічні моделі рентгенівських імпульсних трубок з рефлекторними та прострільними анодами. Розраховані миттєві та сумарні енергетичні спектри рентгенівського випромінювання імпульсних рентгенівських трубок з рефлекторним анодами, а також діаграми направленості імпульсних рентгенівських трубок з прострільними анодами. Запропоновано використання наскрізного коефіцієнта спектрального узгодження, що характеризує узгодження всіх елементів імпульсної рентгенотелевізійної системи, які входять як до її рентгенівської частини, так і до оптичної.

  • Дослідження вакуумних і плазмових фізико-технологічних пристроїв  – Інвентарний номер НТП     0715V003685

Проведені дослідження та розробка прототипів вакуумних і плазмових фізико-технологічних пристроїв для нанесення покриттів і обробки поверхні. Розроблено та апробовано методику ієрархічної побудови комплексу фізико-топологічних математичних моделей індукційний випарників, які складають наукові основи моделювання удосконалених індукційних випарників для осадження покриттів і одержання тонких плівок. Запропоновано і досліджено реактивне нанесення тонких плівок алюмінію з розвиненою поверхнею в середовищі кисню низького тиску за допомогою електронно-променевого випаровування алюмінію з іонізацією парів алюмінію і кисню в індукційному ВЧ розряді. Розроблений магнетронний розпилювальний пристрій для одержання та вивчення властивостей плівок алюмініда нікелю. Пристрій забезпечує  одночасне розпилення мішені з немагнітного матеріалу (Al), а також магнітного матеріалу (Ni), з якого виготовлено магнітні полюсні наконечники. Розроблено і досліджено джерело однорідного плаского потоку нетермічної нерівноважної плазми на основі бар’єрного ВЧ розряду атмосферного тиску, яке можна застосовувати в технологічних процесах нанесення та травлення тонких плівок, обробки полімерних матеріалів та в дослідницьких цілях.

Науково-дослідні роботи, що на даний час виконуються на кафедрі

В 2015 році на кафедрі виконуються та зареєстровані в УкрІНТЕІ п’ять науково-дослідних робіт:

  1. НДР «Теоретичні та технологічні засади перетворення формату зображення в телевізійних системах промислового та медичного призначення» – керівник доц. Терлецький О.В. (Державний реєстраційний номер 0115U006619).
  2. НДР «Теоретичні та експериментальні основи створення високочутливих рентгенотелевізійних систем неруйнівного контролю» – керівник доц. Михайлов С.Р. ( Державний реєстраційний номер 0115U006552).
  3. НДР «Дослідження вимірювальних перетворювачів фізичних величин на базі використання фазових набігань поверхневих акустичних хвиль» – керівник доц. Жовнір М.Ф. (Державний реєстраційний номер 0115U006620).
  4. НДР «Дослідження оптичних методів візуалізації та позиціювання нанорозмірних об’єктів» – керівник доц. Чадюк В.О. (Державний реєстраційний номер 0115U006686).
  5. НДР «Фізико-топологічне математичне моделювання джерел заряджених та нейтральних частинок» – керівник доц. Цибульский Л.Ю. (Державний реєстраційний номер 0115U006750).

Отримані охоронні документи

За попередні 5 років співробітниками, студентами та аспірантами кафедри отримані патенти України:

  1. Патент України на корисну модель №58668. Спосіб контролю рівня розплавленого середовища у печі / Терлецький О.В., Кутергін Д.П.. Офіційний бюлетень промислової власності №8 від 26.04.2011 р.
  2. Патент України на корисну модель №58667. Пристрій контролю рівня розплавленого середовища у печі / Терлецький О.В., Кутергін Д.П. Офіційний бюлетень промислової власності №8 від 26.04.2011 р.
  3. Патент UA № 88694  МПК (2014.01). G01D 5/00. Сенсор фізичної величини на поверхневих акустичних хвилях / Жовнір М.Ф., Кузьменко О.М. та інш. Опубл. 25.03.2014, бюл. № 6.
  4.  Патент UA № 94022  МПК  G01S 13/26 (2006/01), G01S 13/75 (2006/01),H01L 41/08 (2006/01), Сенсор вологості на поверхневих акустичних хвилях / Жовнір М.Ф., Кузьменко О.М. та інш. Опубл. 27.10.2014, бюл. № 20.
  5. Кузьмічєв А.І., Цибульський Л.Ю. Патент України на корисну модель  №  101342   «Пристрій для нанесення покриттів у вакуумі з іонно-плазмовою активацією».  КПІ ім. Ігоря Сікорського Бюл. № 17,  10.09.2015.
  6. Кузьмічєв А.І., Цибульський Л.Ю. Патент України на корисну модель  №101990 «Газоразрядне джерело електронів з вторинно-емісійним катодом». КПІ ім. Ігоря Сікорського. Бюл. №19, 12.10.2015 р.

Міжнародне наукове співробітництво

Кафедра електронних приладів та пристроїв КПІ ім. Ігоря Сікорського має Договір про співпрацю з ЗАТ «Центр прогресивних автотранспортних технологій», м. Москва, Росія.

Проф. кафедри ЕП та П Циганок Б.А. є членом оргкомітету міжнародного сімпозіума International Spring Seminar on Electronics Technology, а проф. Писаренко Л.Д., проф. Денбновецький С.В. та доц. Мельник І.В. –  члени оргкомітету міжнародної конференції ELNANO.

Між КПІ ім. Ігоря Сікорського та ТУ м. Дрезден (Німетчина) діє Договір, за яким студенти кафедри електронних приладів та пристроїв проходять практику та навчаються у ТУ м. Дрезден  за програмою «Подвійний диплом». У 2015 р. в ТУ м. Дрезден навчалися та стажувалися студенти кафедри електронних приладів та пристроїв КПІ ім. Ігоря Сікорського.