КОРТОВ   Всеволод Семенович  
Россия город Екатеринбург, УПИ, заведующий кафедрой
физических методов и приборов контроля качества, профессор
   выпускник 1962 года, доктор физико-математических наук

ИСТОРИЯ КАФЕДРЫ ФМПК

    В сентябре 1998 года коллектив кафедры физических методов и приборов контроля качества ( ФМПК ) отмечал 15-летнюю
годовщину ее создания. Кафедра получила многочисленные поздравления от коллег из различных университетов России
и стран СНГ, в которых единодушно отмечались успехи ее известной научной школы в области изучения нестационарных
эмиссионных процессов в облученных материалах.

    А началось все в 1963 году, когда к заведующему кафедрой экспериментальной физики доценту Ф. Ф. Гаврилову пришел
известный ученый-металловед профессор И.Н. Богачев и предложил совместную работу : оценить возможность использования
нового физического эффекта - экзоэлектронной эмиссии для изучения кавитационного повреждения металлов.
    С собой он принес несколько статей немецких ученых, в том числе И. Крамера, в которых описывалась эмиссия электронов,
возникающая после деформации металлов. Особенно сильно эффект проявлялся после их механической обработки. Было ясно,
что за эмиссию ответственны процессы, протекающие в тонком поверхностном слое. Именно свойства этих слоев определяли
кавитационную стойкость сплавов, и нужно отдать должное научной интуиции И.Н. Богачева, который предположил, что новый
эффект может нести информацию о процессах разрушения поверхности при микроударном нагружении и перспективен для контроля
таких процессов.

    Уже намного позднее удалось узнать, что открытый в 1940 году И. Крамером эффект нестационарной электронной эмиссии
пытались во время войны применить для контроля усталостных повреждений самолетных конструкций на фирме < Мессершмитт >.
Однако несовершенство измерительной техники не позволило развить эти работы. После войны международная конвенция запрещала
ученым-физикам Германии заниматься исследованиями в области ядерной техники. Чтобы использовать имеющуюся аппаратуру и
сохранить свою квалификацию, ученые-физики начали интенсивно изучать эмиссию электронов с поверхности деформированных
металлов. В период 1949-1959 годов ими был опубликован ряд статей, из которых несколько попались на глаза И.Н. Богачеву.
Поскольку речь шла о регистрации слабых электронных пучков и задача была ближе к специальностям физтеха, он обратился на
кафедру экспериментальной физики. К совместной работе Ф.Ф. Гаврилов и И.Н. Богачев привлекли молодого выпускника кафедры
В.С. Кортова. Первая установка для исследования экзоэлектронной эмиссии ( именно так был назван этот вид эмиссии И. Крамером,
который полагал, что за эффект ответственны экзотермические процессы, протекающие на деформированной поверхности металлов )
была создана B.C. Кортовым в 1964 году в проблемной лаборатории металловедения ( ПЛМ ).

    Лабораторией заведовал старший научный сотрудник, к.т.н. Р.И. Минц, в ту пору заканчивавший докторскую диссертацию по
проблемам кавитационностойких сплавов ( И.Н. Богачев был научным руководителем лаборатории ). Установка была примитивна по
современным понятиям : под стеклянным колпаком вакуумного поста располагался торцевой газоразрядный счетчик с тонкой
слюдяной пленкой, закрывавшей его окно. Счетчик предназначался для измерений слабой бета-радиоактивности почв и казался
пригодным для измерений экзоэмиссии. Между окном счетчика и образцом прикладывался ускоряющий потенциал до 5 кВ.
В создании первой и последующих установок, проведении экспериментов активное участие принимал А.И. Гаприндашвили,
сотрудник ПЛМ. Несмотря на свою простоту, установка позволила подтвердить существование эффекта на образцах сталей
с кавитационными повреждениями и выявить ряд интересных закономерностей. Направление работ было признано перспективным,
выделены средства на создание новых, более чувствительных установок.

Профессор, доктор физико-математических наук Кортов В.С.

    Стало понятно, что практическому использованию метода экзоэмиссии должен предшествовать этап исследований с контролируемыми
видами нагружения образцов для установления взаимосвязи эмиссионных параметров со степенью деформации, напряжениями и
структурными изменениями. С одобрения Р.И. Минца B.C. Кортов с помощью А.И. Гаприндашвили создает в 1965 году установку
для исследования экзоэмиссии в вакууме при усталостных видах нагружения. Чувствительность измерений была повышена во много
раз благодаря применению открытого вторично-электронного умножителя в качестве детектора электронов. Такие умножители
изготовлялись в ГОИ им. С. И. Вавилова для размещения на первых советских спутниках с целью регистрации < солнечного ветра >.
Новая установка позволила непрерывно измерять эмиссию электронов при циклическом нагружении и варьировать параметры
деформации - число циклов и амплитуду колебаний закрепленного в виде консоли образца. Выполненный на ней цикл исследований
помог существенно продвинуться в понимании закономерностей и природы эффекта экзоэмиссии. В 1966 г. В. С. Кортов защитил
кандидатскую диссертацию по этой теме на ученом совете металлургического факультета.

    Не все проходило гладко. Первые статьи по исследованию ЭЭЭ металлов с трудом рецензировались в металловедческих журналах.
Металловеды просто не верили в существование эффекта. Тогда И.Н. Богачев пригласил в ПЛМ известных ученых из Института
физики металлов УрО АН СССР на < живой > эксперимент. Ученые амфитеатром расположились на стульях перед установкой, в которой
шел эксперимент по измерению ЭЭЭ при усталостном нагружении. Рост интенсивности эмиссии можно было наблюдать по световым
индикаторам - декатронам на счетном устройстве < Волна >. Установку включили и больше к ней не подходили. И когда с ростом
числа циклов, вначале медленно, а затем все быстрее и быстрее закрутились < огоньки > декатронов, указывая на рост потока
электронов с развитием деформации, ученые мужи озадаченно замолчали и разошлись. С этого времени статьи, посвященные
исследованиям экзоэмиссии, стали чаще появляться в металловедческих журналах.

    Экзоэмиссионные исследования В.С. Кортова в ПЛМ продолжались вплоть до конца 1968 г. Была создана еще одна установка на базе
испытательного комплекса ИМАШ, позволившая изучать экзоэмиссию при растяжении металлов с разными скоростями. Параллельный
контроль структурного состояния образцов способствовал получению достоверных выводов о взаимосвязи эмиссионных параметров
с дефектностью поверхностных слоев образцов. В то же время были выполнены измерения экзоэмиссии при фазовых превращениях в
сплавах, в том числе мартенситных. Эти результаты впоследствии послужили отправной точкой широкого круга исследований
экзоэмиссии при фазовых превращениях в сегнетоэлектриках, проведенных в других лабораториях.

    В целом пятилетний ( 1963-1968 г.г. ) период изучения экзоэмиссии в коллективе ПЛМ был весьма плодотворным. Начав с нуля,
уральские экзоэмиссионщики вышли на уровень исследований лучших групп, работавших в Польше ( Суяк ), США ( Бакстер ) и других
странах. Этому способствовал симбиоз физтехников и металловедов, позволивший успешно решать экспериментальные проблемы
регистрации слабых потоков низкоэнергетических электронов и подготовки образцов с различной склонностью к дефектообразованию
при контролируемых видах нагружения. В этих исследованиях активное участие принимали студенты-дипломники кафедры
экспериментальной физики, которыми руководил B.C. Кортов.

    С 1969 г. исследования экзоэмиссии переносятся на физтех. В.С. Кортов ( уже доцент кафедры экспериментальной физики ),
предварительно получив принципиальное согласие Ф.Ф. Гаврилова, предложил Р.И. Минцу обсудить с руководством факультета
вопрос о переходе на физтех. Переговоры состоялись, согласие на переход было получено. Кафедра экспериментальной физики
помогла с площадями, выделив первоначально помещение на цокольном этаже, где разместился Р.И. Минц с группой перешедших
вместе с ним сотрудников. Другая часть сотрудников получила место в лаборатории B.C. Кортова на третьем этаже кафедры.
Жили тесно, но людей согревала надежда на расширение площадей, поскольку кафедра экспериментальной физики выделила
дополнительное помещение, в нем после реконструкции запланировали создать хороший экспериментальный комплекс. В результате
описанных событий исследования экзоэмиссии на кафедре экспериментальной физики стали проводиться в двух группах : в
лаборатории экзоэлектронной эмиссии, руководимой B.C. Кортовым, и в отделе радиационного материаловедения ( ОРМ ), который
был создан после перехода Р.И. Минца на физтех и возглавлялся им.

    В ОРМ изучали закономерности эффекта при деформации и облучении металлов и полупроводников. К исследованиям были привлечены
новые сотрудники, многие из них были выпускниками физтеха и успешно защитили кандидатские диссертации. Большинство из них
после защиты диссертаций перешли на преподавательскую работу в другие вузы. В ОРМ стала развиваться новая тематика, связанная
с изучением жидкокристаллического состояния вещества, и он в 1980 году был реорганизован в факультетский отдел прикладной
биофизики.

    В лаборатории экзоэлектронной эмиссии В.С. Кортов с сотрудниками изучали другие объекты - диэлектрики, в том числе материалы
ядерной техники - ZrO2, ВеО и другие. Работы велись широким фронтом - от разработки усовершенствованных детекторов экзоэмиссии
до компьютерного моделирования этапов эмиссионного процесса. Десятилетний период ( 1969-1979 г.г. ) характеризовался интенсивными
исследованиями механизмов и закономерностей экзоэмиссии облученных диэлектриков. Среди них особо важными были разработка
методики измерения энергетического спектра экзоэлектронов и изучение процессов, влияющих на его формирование.

    Дело в том, что измерения энергий эмитирующих электронов известными методами осложнялось малой интенсивностью и
нестационарностью эмиссии. Требовалась методика, позволяющая измерять кривые задержки ( интегральные спектры ) за очень
короткое время, чтобы обеспечить квазистационарный режим регистрации. В.С. Кортовым ( совместно с аспирантом И.Е. Мясниковым )
была предложена и реализована методика измерения энергоспектров экзоэлектронов с помощью многоканального многоамплитудного
анализатора, работающего во временном режиме, при использовании сканирующего задерживающего потенциала. Стало возможным
измерять энергетические спектры экзоэлектронов в условиях быстрого изменения интенсивности эмиссии при деформации или
нагреве. Последовавший затем цикл исследований энергоспектров экзоэлектронов при фото- и термостимулировании позволил
серьезно продвинуться в понимании механизмов экзоэмиссии. В частности, стало понятным, что экзоэмиссия металлов представляет
собой индуцированный фотоэффект в условиях изменения работы выхода электрона, которое сопровождает образование свежих
поверхностей при деформации. В экзоэмиссии диэлектриков важным является заряжение приповерхностных слоев при облучении,
что обуславливает появление в спектре энергий < горячих > электронов.

    В это время B.C. Кортовым ставится задача изучения элементарных актов эмиссионного процесса. В.П. Шифрин, соискатель из
Москвы, впервые выполнил квантово-механические расчеты сечений Оже-процессов, способных вызвать экзоэмиссию полупроводников.
Однако сложность протекающих процессов настоятельно требовала моделирования изучаемых явлений. В 1975 г. B.C. Кортов
совместно с П.П. Зольниковым впервые предложил физическую модель и алгоритм компьютерных расчетов методом Монте-Карло
энергетического спектра электронов. Выполненная затем серия расчетов энергоспектров экзоэмиссии и сравнение с результатами
экспериментов получили высокую оценку отечественных и зарубежных специалистов. Модель и методика расчетов были развиты в
диссертационной работе аспиранта В.Г. Исакова. До настоящего времени исследования лаборатории в этом направлении остаются
непревзойденными.

    В 1976 г. B.C. Кортов защитил докторскую диссертацию. В организации защиты в Москве большую помощь ему оказал Ф.Ф. Гаврилов.
Под руководством В.С. Кортова в последующие годы завершили свои исследования и защитили кандидатские диссертации В.П. Шифрин,
И.Е. Мясников, А.И. Гаприндашвили, З.Г. Цинцадзе, В.В. Попов, В.И. Стукалов, В.Г. Исаков, А.И. Слесарев, М.Л. Клебанов.
Коллектив экзоэмиссионной лаборатории кафедры экспериментальной физики занял лидирующие позиции среди научных групп,
занимающихся исследованиями эффекта экзоэлектронной эмиссии в других городах страны и за рубежом. В 1979 г. в Свердловске
был проведен первый Всесоюзный симпозиум по экзоэлектронной эмиссии, подтвердивший это лидерство.

    В 1975-1985 г.г. в лаборатории на основе найденной взаимосвязи эмиссионных параметров с дефектностью тонких поверхностных
слоев успешно развиваются работы по практическому использованию метода экзоэмиссии. Метод нашел применение при выборе
оптимальных режимов обработки поверхности изделий авиационной техники ( Куйбышевский и Запорожский моторные заводы ), при
прогнозировании коррозионной стойкости конструкционных материалов лазерной техники ( НИИ атомных реакторов, Димитровград ),
при экспертизе отказов изделий ракетной и космической техники (НИИ прикладной механики, Москва), при контроле качества
обработки поверхности изделий лазерной техники ( Уральский оптико-механический завод, Свердловск ; ГОИ им. С.И. Вавилова,
Ленинград; КБ точного машиностроения, Москва ). Были налажены творческие контакты с группами исследователей экзоэмиссии
в Московском авиационном институте, Рижском политехническом институте и другими коллективами. Успешно развивалась
хоздоговорная деятельность : предприятия заказывали лаборатории установки экзоэмиссионного контроля и работы по
экзоэмиссионной экспертизе качества поверхностных слоев различных материалов и изделий.

    Естественным развитием крепнущей научной школы стало создание на физтехе в сентябре 1983 г. на базе коллектива лаборатории
экзоэлектронной эмиссии новой кафедры - физических методов и приборов контроля качества, которую возглавил профессор,
д.т.н. Кортов B.C. Первыми ее преподавателями и научными сотрудниками стали выпускники и аспиранты кафедры экспериментальной
физики : А.И. Слесарев, И.И. Мильман, А.И. Сюрдо, В.Г. Исаков, А.С. Портнягин, В.И. Ушкова, В.В. Калентьев, Г.Б. Черлов,
В.В. Тюков.
    В новое столетие кафедра ФМПК вступила, выпустив 450 инженеров, заняв третье место среди многочисленных выпускающих кафедр
университета. Материнский след кафедры экспериментальной физики проявляется не только в добрых контактах с ее руководителями
и сотрудниками, но также в расширяющемся научном сотрудничестве двух кафедр. Свидетельство тому - совместное выполнение
научных проектов и участие в работе российско-американского научно-образовательного
центра " Перспективные материалы ".