Участник:Evgen/Tmp

Голубев Владимир Сергеевич, доктор физико-математических наук, профессор, заместитель директора ИПЛИТ РАН по научной работе.

Круг профессиональных интересов В.С.Голубева лежит в области лазерной физики и технологии, физики плазмы и газового разряда.

Научная деятельность началась в Московском Государственном университете сразу после его окончания в 1959 году (1959-1962гг.), продолжилась в Институте Атомной Энергии им.И.В.Курчатова (ИАЭ) (1962-1980гг.) и ведется с 1980г. по настоящее время в ИПЛИТ РАН.

Основные направления научных трудов включают четыре тематики:

Физика низкотемпературной плазмы.

В течение 1959-1976гг. был выполнен фундаментальный цикл исследований низкотемпературной неравновесной плазмы в магнитном поле (диффузия плазмы; эффект Холла; магнитогидродинамическое (МГД) преобразование энергии). В течение 1959-1976 г.г. был выполнен цикл экспериментальных исследований низкотемпературной неравновесной плазмы в магнитном поле (диффузия плазмы в магнитном поле; магнитогидродинамическое (МГД) преобразование энергии). Диффузия бестоковой плазмы в магнитном поле исследовалась при выполнении работы над кандидатской диссертацией в аспирантуре Физического факультета МГУ под руководством профессора В.Л.Грановского (1959-1962гг.) Нужно было выяснить, существуют ли физические условия в плазме, при которых ее диффузия поперек магнитного поля является классической, а не "турбулентной", каковой она оказалась практически во всех экспериментах с протеканием через плазму электрического тока. В диссертационной работе удалось показать, что условия для классической диффузии могут существовать в бестоковой плазме, но они далеки от тех условий, при которых проводились опыты в СССР и США по токовому нагреву плазмы в связи с проблемой управляемого термоядерного синтеза.

Магнитогидродинамическое (МГД) преобразование тепловой энергии в электрическую исследовалось В.С.Голубевым в 1962-1972гг. во время работы в ИАЭ им. И.В.Курчатова. В начале 60-х гг. в этом Институте была поставлена задача создания МГД-генератора (МГДГ) с газовым потоком для прямого преобразования тепловой энергии ядерного реактора в электрическую. Поскольку температура газа реально не могла превышать 1000-1500 К, в МГДГ необходимо было создавать плазму с неравновесной электропроводностью, возникающей за счет нагрева электронов в поле силы Лоренца. С этой целью В.С.Голубевым с его сотрудниками А.Ф.Витшасом и М.М.Маликовым и В.А.Гурашвили были выполнены предложенные Е.П.Велиховым эксперименты по созданию самоподдерживающихся электрических разрядов за счет быстрого движения газа поперек магнитного поля, т.е. по созданию физической модели МГДГ.

В этих экспериментах было найдено, что вследствие развития ионизационной неустойчивости в плазме развивается ионизационная турбулентность; возникают структуры трех типов: регулярные слои, хаотическая и шнуровая структура. В низкотемпературном потоке газа, движущемся поперек силовых линий магнитного поля, был осуществлен самоподдерживающийся разряд с ионизационно-турбулентной плазмой. Было показано, что, несмотря на развивающуюся в плазме "ионизационную турбулентность", МГД - генератор с неравновесной электропроводностью физически осуществим. По итогам этих исследований В.С.Голубевым в 1974г. была защищена докторская диссертация и подготовлен обзор в соавторстве с Е.П.Велиховым и А.М.Дыхне, опубликованный в 1976г. в журнале МАГАТЭ "Atomic Energy Reviews".

Физика газового разряда.

В период 1972-1990 г.г. были выполнены фундаментальные исследования непрерывного самостоятельного электрического газового разряда в быстропроточных молекулярных лазерах. Был установлен и исследован физический механизм разряда и показано, что последний представляет собой разряд новой, ранее в физике неизвестной формы: при давлениях газа 0,1-0,3 бар и температурах 200-500 К электронная температура составляет (1-2)·104 К; заряженные частицы поступают в объем газа из приэлектродных зон, ионизация в объеме практически не существенна; плазма разряда существенно неоднородна вдоль направления электрического тока и во многих случаях неустойчива, так что топология неустойчивостей имеет вид поперечных току страт или вытянутых вдоль тока шнуров. По результатам исследований газового разряда в мощных СО2-лазерах, проведенных в ФИАЭ в 70-е годы, в 1982 году был опубликован обзор в "Успехах Физических Наук" (УФН), подготовленный В.С.Голубевым в соавторстве с Е.П.Велиховым и С.В.Пашкиным; в 1990 году издательством "Наука" была издана монография "Тлеющий разряд повышенного давления", подготовленная в соавторстве с С.В.Пашкиным.

Исследование, разработка и создание мощных технологических СО2-лазеров.

В течение 1974-1996гг. В.С.Голубевым с соавторами в ИАЭ им.И.В.Курчатова, а затем в ИПЛИТ РАН, было предложено, исследовано и разработано до уровня промышленных образцов, применяемых в народном хозяйстве, несколько типов технологических СО2-лазеров мультикиловаттного уровня мощности, в том числе быстропроточных, а также волноводных многоканальных. Для улучшения технического уровня лазеров проведен цикл исследований по физике и технологии газового разряда (устойчивость, ресурс), а также по проблеме повышения оптического качества лазерного излучения. Исследованы механизмы неустойчивости газового разряда и показано влияние возникающих при этом неоднородностей на параметры качества излучения мощных технологических СО2 лазеров. Впервые установлено и исследовано влияние неоднородностей плазмы и турбулентности потока газа на энергетическую эффективность и оптическое качество излучения лазера. Теоретически предсказан и подтвержден экспериментально новый эффект: резкое (на порядок величины, т.е. от 0.5% до 5%) усиление амплитуды пульсации плотности в турбулентном потоке газа при осуществлении в нем электрического разряда с термически неравновесной плазмой и генерации лазерного излучения этой активной средой. Эффект вызывается развитием локальной ионизационно-термической неустойчивости и светоиндуцированным ускорением V-T релаксации молекул на внутреннем пространственном масштабе турбулентности.

Физика взаимодействия лазерного излучения с веществом.

Начиная с 1982г. по настоящее время В.С.Голубевым с соавторами ведутся исследования по физике лазерно-плазменного факела и физике образования канала глубокого проплавления в аспекте исследования гидродинамических нестационарных течений и неустойчивостей поверхности расплава в лазерной каверне. Установлены впервые такие физические явления, как низкопороговый оптический пробой газа у поверхности материала; образование канала лазерного проплавления за счет термокапиллярного эффекта; развитие нелинейных гидродинамических неустойчивостей расплава в глубокой лазерной каверне. Развиты качественные математические модели процессов, сопровождающихся образованием глубоких каналов "кинжального проплавления" в материалах пол действием интенсивных лазерных пучков, с акцентом на раскрытие механизмов гидродинамических неустойчивостей в этих процессах. Показано, что практически всегда эти процессы абсолютно неустойчивы и реально могут осуществляться в режиме нелинейных релаксационных колебаний и волн на поверхности и в объеме расплава. Выполнен ряд экспериментальных исследований процессов глубокого проплавления и продемонстрировано существование различных поверхностных волн и объемных колебаний. Рассмотрены процессы образования парогазового канала при сварке с глубоким проплавлением. Нелинейный этап возникающих неустойчивостей может сопровождаться инжекцией микрокапель расплава в облучаемый лазером объем. Проанализирован возможный механизм импульсно-периодического переноса расплава в процессах образования ПГК и при сварке с глубоким проникновением пучка непрерывного лазерного излучения в материал. Этот механизм может быть обусловлен всплесками давления пара вследствие интенсивного испарения капель расплава.

Выполнены экспериментальные исследования и проделаны качественные теоретические модельные оценки процесса проникновения сфокусированного пучка непрерывного СО2-лазера киловаттного уровня мощности в водную среду. Сделан вывод, что параметры канала определяются в основном интенсивностью турбулентного конвективного теплообмена между стенками канала и окружающей жидкостью. Выполнен качественный анализ физических механизмов удаления расплава в процессе лазерной резки материалов излучением непрерывного лазера. Проведенное рассмотрение совокупности гидродинамических явлений при лазерной резке позволило предложить качественное объяснение экспериментально наблюдаемой зависимости энергетической эффективности процесса и высот шероховатостей от скорости резки

Исследования, проводимые В.С.Голубевым, неоднократно поддерживались Российским Фондом Фундаментальных Исследований.

В.С.Голубевым опубликовано свыше 240 научных работ, включая 8 книг, а также докладов на международных конференциях.

Постоянно занимается подготовкой научных кадров. Под его руководством подготовлено 17 кандидатских диссертаций; он консультировал работы над десятью докторскими диссертациями. В течение 1972-1979гг. был преподавателем МФТИ, где подготовил и прочел курс лекций по физике низкотемпературной плазмы. В 1980-1988гг. он - профессор МГТУ им Н.Э.Баумана, где им также были подготовлены и прочитаны курсы лекций по физическим и инженерным основам технологических лазеров. На основе этих курсов издательством "Высшая школа" изданы учебники, занявшие призовые места на конкурсе Министерства высшего образования СССР. Принимал участие в качестве члена в работе специализированных ученых советов по докторским диссертациям: при ИАЭ им.И.В.Курчатова, при Институте высоких температур (ИВТАН), при Физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова. Является заместителем председателя кандидатского совета при ИПЛИТ РАН. В.С. Голубев - лауреат Государственной премии СССР за работы в области создания генераторов плазмы, а также дважды лауреат премии им.И.В.Курчатова. В 1996 г. ему присвоено звание "Заслуженный деятель науки Российской Федерации".

В течение 1980-1990 г.г. работал в Междуведомственном научно-техническом Совете по лазерной технологии при ГКНТ и АН СССР, являясь председателем секции по технологическим лазерам при этом Совете и регулярно проводя Всесоюзные семинары по лазерной технологии. Был сопредседателем Программных Комитетов крупных Всесоюзных и Международных конференций 1982, 1985, 1989, 1993, 1995, 2001, 2003, 2005 и 2006 годов по применению лазеров в технологии, организуемых ИПЛИТ РАН, а также научным редактором и соредактором трудов этих конференций в "Известиях РАН" и в трудах Международного общества по оптической технике (SPIE). Был участником проектов международного сотрудничества с Украиной, Китаем, Индией, Польшей, Болгарией и Беларусью. В течение ряда лет являлся членом редколлегий отечественных научных журналов "Квантовая электроника" и "Перспективные материалы", а также соредактором сборников научных трудов ИПЛИТ РАН.

Избранные публикации

1. В.С.Голубев, В Л.Грановский

   Исследование диффузии носителей заряда в ионизованных газах методом диффузионных волн.

   ЖЭТФ 1962, Т.43, N12 (вып.6), c. 1985-1990

2. В.С.Голубев, Г.А.Касабов, В.Ф.Конах

   Исследование стационарной аргоно-цезиевой плазмы с неравновесной проводимостью.

   Теплофизика высоких температур 1964, Т.2, N3, c.650-652

3. В.С.Голубев, А Ф.Витшас

   Исследование самоподдерживающегося электрического разряда в сверхзвуковом потоке газа в поперечном магнитном поле.

   Атомная энергия. 1967. Т.23, N4. с.291-296

4. В.С.Голубев, А Ф.Витшас

   Исследование электрического разряда, поддерживаемого силой Лоренца. МГД-метод получения электроэнергии.

   М:. Энергия. 1968, c.292-303.

5. В.С.Голубев, А.Ф.Витшас, М.М.Маликов

   Исследование ионизационной неустойчивости в дисковом холловском канале.

   Варшавский Симпозиум по МГДГ. МАГАТЭ. N107/128. Вена, 1968, c.529-546.

6. В.С.Голубев, В.Л.Грановский, А.К.Мусин и др.

   Электрический ток в газе. Монография.

   М.: Наука, 1971. 600c.

7. В.С.Голубев, Ф.В.Лебедев

   Исследование неоднородностей плазмы между коаксиальными электродами в магнитном поле.

   Теплофизика высоких температур 1973, Т.11, N2, c.245-251

8. А.Д.Белых, В.С.Голубев, В.А.Гурашвили

   Сверхзвуковой МГД-генератор большой эффективности на неравновесной плазме.

   Теплофизика высоких температур 1973, Т.11, N6, c.1289-1292.

9. В.С.Голубев, М.М.Маликов

   Волна ионизации в турбулентном потоке газа.

   Теплофизика высоких температур 1974, Т.12, N5, c.947-951

10. A.M.Dykhne, V.S.Golubev, E.P.Velikhov

    Physical Phenomena in a low-temperature Non-equilibrium plasma and in MHD-generators with nonequilibrium conductivity.

    Atomic Energy Rev. 1976. Vol.14, N2, p.325-385. Ed. IAEA, Vienna.

11. А.В.Бондаренко В.С.Голубев и др.

    Лазерный пробой воздуха вблизи поверхности мишени.

    Письма в ЖТФ. 1979. Т.5, N4. c.221-225

12. А.И.Бондаренко, В.С.Голубев, А.Ф.Глова, Ф.В.Лебедев

    Перспективы использования разряда переменного тока для накачки технологических быстропроточных СО2-лазеров замкнутого цикла.

    Квантовая электроника 1980, Т.7, N4, c.775-780

13. В.И.Блохин, Л.Н.Болгаров, В.С.Голубев, С.В.Пашкин.

    Быстропроточный лазер с несамостоятельным разрядом, поддерживаемым потоком ионизированного газа.

    Письма в ЖТФ. 1980. Т.6, N18. c.1146-1149.

14. В.В.Антюхов, А.И.Бондаренко, А.Ф.Глова, В.С.Голубев, Ф.В.Лебедев

    Мощный многолучевой СО2-лазер, возбуждаемый разрядом переменного тока.

    Квантовая электроника 1981, Т.8, N10, c.2234-2237

15. Г.А.Абильсиитов, Е.П.Велихов, В.С.Голубев

    Перспективные схемы и методы накачки мощных СО2-лазеров для технологии (обзор).

    Квантовая электроника 1981, Т.8, N12, c.2517-2540

16. Г.А.Абильсиитов, В.С.Голубев

    Лазерная технология и технологические лазеры.

    Вестник АН СССР 1982, II, c.37-43

17. Е.П.Велихов, В.С.Голубев, С.В.Пашкин

    Тлеющий разряд в потоке газа.

    УФН. 1982, Т.137, N1, c.117-150

18. V.S.Golubev

    High-power gasdischarge lasers for technological applications.

    Intern. Conference and school "Lasers and Applications", Bucharest. p.23. 1982

19. В.С.Голубев, Ф.В.Лебедев

    О стабильности излучения быстропроточных газоразрядных технологических СО2-лазеров.

    Квантовая электроника 1985, Т.12, N4, c.663-671

20. М.Г.Галушкин, В.С.Голубев, А.А.Забелин, В.Я.Панченко

    Сильная нелинейность усиливающейся среды и способности ее проявления в технологических СО2-лазерах.

    Известия АН СССР. Серия физическая. 1989. 53, N6. с.1136-1140

21. В.С.Голубев, С.В.Пашкин

    Тлеющий разряд повышенного давления.

    Монография. М.: Наука, 1990. 334с.

22. Г.А.Абильсиитов, В.В.Васильцов, В.С.Голубев и др.

    Промышленные технологические лазеры НИЦТЛ АН СССР.

    Квантовая электроника. 1990. т.17, N6, c.672-677

23. М.Г.Галушкин, В.С.Голубев, Г.А.Журавлев, А.М.Забелин, А.В.Коротченко

    Оптические системы технологических СО2-лазеров высокой мощности.

    Известия АН. Серия физическая. 1993. 57, N 12. с.63-68

 24. В.А.Банишев, В.С.Голубев, М.М.Новиков, О.Д.Храмова
     Колебательный режим пробоя металлических пластин лазерным импульсом.
     Известия АН. Серия физическая. 1993. 57, N 12. с.99-109
 25. V.V.Antyukhov, A.I.Bondarenko, V.S.Golubev et al
     High-power Multibeam CO2-laser Excited by an AC Discharge.
     Proc. SPIE 1993, Vol.2109, pp.24-27
 26. G.A. Abilsiitov, V.S.Golubev, A.N.Safonov
     Materials Processing with High-Power Industrial CO2-lasers. A Survey of Russian work.
     Lasers in Engineering 1994, Vol.3, pp.73-86
 27. V.S.Golubev, V.Ya.Panchenko, V.V.Vassiltsov, A.M.Zabelin
     High Power Industrial CO2-lasers Based Upon New Concepts of Gas Discharge and Optical Schemes.
     Proc. SPIE 1994, Vol.2206, p.42
 28. V.V.Ajaronok, A.F.Banishev, V.S.Golubev, A.M.Zabelin
     Nonstationary Plasma-thermo-fluid Dynamics and Phase Transitions in Processes of Deep Penetration Laser Beam Materials Interaction.Proc. SPIE 1994, Vol.2207, pp.248-255
 29. V.S.Golubev
     Recent investigations on gas discharge and beam quality problems of fast-flow CO2-lasers
     Proc. SPIE 1994, Vol.2502, pp.111-119
 30. V.S.Golubev
     Researches of some new ways to improve the efficiency and optical quality of industrial CO2-lasers.
     Gas Lasers-Recent Developments and Future Prospects, Kluwer Acad. Publ. Ed. W.I.Witteman, V.N.Ochkin. Dordrecht/Boston/ London. 1995, pp.249-256
 31. V.S.Golubev
     On possible models of hydrodynamical nonstationary phenomena in processes of laser beam deep penetration into materials.
     Proc. SPIE 1995, Vol 2713, pp.219-230
 32. В.В.Ажаронок, Ж.В.Васильченко, В.С.Голубев и др.
     Спектроскопическое исследование термодинамических параметров плазменного факела, образующегося при воздействии излучения стационарного СО2-лазера на металлическую подложку.
     Квантовая электроника. 1996, 23, N9. c.831-834
 33. М.Г.Галушкин, В.С.Голубев, В.В.Дембовецкий, А.М.Забелин и др.
     Исследование физических и технических факторов, определяющих качество излучения промышленных СО2-лазеров киловаттного уровня мощности.
     Известия АН. серия Физическая. 1996. Т.60, N12. с.157-164
 34. M.G.Galushkin, V.S.Golubev, V.Ya.Panchenko, Yu.N.Zavalov, V.Ye.Zavalova
     Optical nonuniformities of active medium of high-power fast-axial-flow industrial CO2 lasers.
     Proc. SPIE. 1997. Vol.3092. pp.252-255
 35. В.С.Голубев
     Нестационарная гидродинамика в процессах взаимодействия лазерного излучения с веществом.
     Известия Академии Наук. Серия физическая. 1999. Т.63, N10. с.2029-2035
 36. V.S.Golubev, A.K.Nath
     Scaling laws for designing high-power CW CO2 lasers.
     Progress in Research and Development of High-Power Industrial CO2.: Lasers Selected Research Papers 1991-2000. SPIE Vol.4165, 2000. pp.42-55
 37. V.S.Golubev
     Possible Hydrodynamic Phenomena in deep Penetration Laser Channels.
     Proc. SPIE. 2000. Vol.3888. pp.244-253
 38. I.O.Bazyleva, M.G.Galushkin, V.S.Golubev, E.A.Dubrovina, V.A.Karasev
     Thermal losses in process of gas assisted laser cutting of metals.
     Proc. SPIE: Laser & Laser Information Technologies (ILLA-2001) June 22-26, 2001, Vladimir-Suzdal Vol.4644. 2001. pp.73-82
 39. V.S.Golubev
     Laser Welding and cutting: recent insights into fluid-dynamics mechanisms.
     Proc. SPIE. 2002. vol.5121. pp.1-15
 40. М.Г.Галушкин, В.С.Голубев, Ю.Н.Завалов,А.А.Ионин,А.А.Котков, П.В.Короленко, В.Я.Панченко, В.Д.Дубров, С.А.Буяров, Р.В.Гришаев
     Структура турбулентности активной среды быстропроточного СО2 лазера.
     Квантовая электроника. 2003. Т.23, N8. с.671-676
 41. V.S.Golubev
     Problems of Hydrodynamics in the Processes of Laser Welding and Cutting.
     "Laser Technologies in Welding and Materials Processing". pp.24-31. Proc. Of International Conference, May 19-23, 2003, Katsiveli, Crimea, Ukraine. Ed. by B.E.Paton and V.S.Kovalenko. Publ. E.O.Paton. Electric Welding Institute, NASU, Kiev 2003
 42. В.С.Голубев
     Анализ моделей динамики глубокого проникновения лазерного излучения в материалы.
     Современные лазерно-информационные и лазерные технологии: Сборник трудов ИПЛИТ РАН. Под ред. чл.-корр. РАН В.Я.Панченко и проф. В.С.Голубева. М.:Интерконтакт Наука. 2005. 199-216с.
 43. В.С.Голубев
     Лазерные макротехнологии: современное состояние и тенденции развития.
     "Перспективные материалы", 2005. N1, сс.5-12
 44. V.S.Golubev
     Channeled penetration of high power CO2 laser beam into water.
     Proc. SPIE v.6053, article CIDNr 6053oQ, 2006
 45. V.Ya.Panchenko, Yu.N.Zavalov, M.G.Galushkin, R.V.Grishaev, V.S.Golubev, V.D.Dubrov
     Development of turbulence in the active medium of a fast-flow gas-discharge laser.
     Laser Physies, 2006, v.16, N1, pp.1-12
 46. V.S.Golubev
     Melt removal mechanisms of the gas-jet assisted laser fusion cutting.
     "Laser Technologies in Welding and Materials Processing", pp.34-38, Proc. Of the 2nd International Conference May 23-27, 2005, Katsiveli, Crimea, Ukraine. Ed. By B.E.Paton and V.S.Kovalenko. Publ. E.O.Paton. Electric Welding Institute, NASU, Kiev, 2005.