Ινστιτούτο Φυσικής Πλάσματος & Λέιζερ
Το Ινστιτούτο Φυσικής Πλάσματος & Λέιζερ - ΙΦΠΛ (IPPL - Institute of Physics Plasma & Lasers, www.ippl.hmu.gr) είναι ένα από τα πέντε Ινστιτούτα του Πανεπιστημιακού Ερευνητικού Κέντρου (Π.Ε.Κ.) του Ελληνικού Μεσογειακού Πανεπιστημίου (ΕΛΜΕΠΑ, www.hmu.gr ). Αποτελεί εξέλιξη του Κέντρου Φυσικής Πλάσματος και Λέιζερ (CPPL, Centre of Plasma Physics & Lasers) που δημιουργήθηκε με έναυσμα την υλοποίηση διεθνούς προγράμματος αριστείας Marie Curie ToK DAIX το 2012 και εξελίχθηκε σε σημαντικό ερευνητικό πόλο της Ελλάδος αποτελώντας φορέα της Εθνικής Ερευνητικής Υποδομής για το Ευρωπαϊκό πρόγραμμα HiPER, με τη διάκριση «Καλής Πρακτικής» από την Διαχειριστική Αρχή του ΕΠΑΝ (Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Ανταγωνιστικότητα) το 2015. Έχει προσελκύσει σημαντική χρηματοδότηση (άνω των 10 εκατομμυρίων ευρώ) τόσο από Ευρωπαϊκά και Διεθνή ερευνητικά προγράμματα όσο και από Εθνικά συγχρηματοδοτούμενα προγράμματα και αναπτυξιακά προγράμματα της Περιφέρειας Κρήτης.
Έχοντας μεταφέρει από το 2015 τις δραστηριότητές του σε ειδικών προδιαγραφών εγκαταστάσεις στο Ρέθυμνο, προσφέρει τη δυνατότητα για την υλοποίηση έρευνας αιχμής, ενώ σε συνδυασμό με το εξαιρετικό ερευνητικό ανθρώπινο δυναμικό που διαθέτει και τις εκπαιδευτικές δράσεις που διοργανώνει το έχουν καταστήσει ένα διεθνώς αναγνωρισμένο πόλο ερευνητικής καινοτομίας και εκπαίδευσης στον επιστημονικό του τομέα. Αποτελεί φορέα της Εθνικής Ερευνητικής Υποδομής για το Ευρωπαϊκό πρόγραμμα HiPER (The High Power laser Energy Research) και είναι ένα από τα δύο σημεία πρόσβασης της Εθνικής Ερευνητικής Υποδομής HELLAS-CH (The HiPER, ELI and LASERLAB Europe Synergy & IPERION-CH.gr, hellasch.iesl.forth.gr).
Στο IPPL εκτός από την πρωτοποριακή έρευνα, διεξάγεται προπτυχιακή (σε επίπεδο διπλωματικών/πρακτικών εργασιών) και κυρίως μεταπτυχιακή (σε επίπεδο μάστερ και διδακτορικών διατριβών) εκπαίδευση υψηλού επιπέδου σε επιστημονικά πεδία μοναδικά στην Ελλάδα. Το πιστοποιημένο πρόγραμμα μεταπτυχιακής εκπαίδευσης «Lasers, Plasma & Applications» (LaPlA, www.ippl.hmu.gr/lapla-msc-degree) καθώς και οι διοργανώσεις Εντατικών Προχωρημένων Σχολείων με χρηματοδότηση Erasmus (www.ippl.hmu.gr/erasmus) έχουν συντελέσει στην εξειδικευμένη επιμόρφωση νέων επιστημόνων και κοιτίδα παραγωγής νέων ερευνητών σε εθνικό και διεθνές επίπεδο.
Υποδομές του IPPL
Το Ινστιτούτο Φυσικής Πλάσματος & Λέιζερ βρίσκεται στην περιοχή Τρία Μοναστήρια του Δήμου Ρεθύμνης και είναι εγκατεστημένο σε κτήριο 2500 m2) που κατασκευάστηκε με ειδικές προδιαγραφές ώστε να φιλοξενήσει οπτομηχανικό εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας. Η θεμελίωση των εργαστηρίων και η δόμηση του κτηρίου έγινε ώστε να συμβάλει στη μείωση εξωτερικά διεγειρόμενων κραδασμών, ενώ ο ηλεκτρομηχανολογικός εξοπλισμός επιτρέπει στους εργαστηριακούς χώρους σταθερές συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας, μείωση σκόνης μέσω υπερπίεσης χώρου, καθώς και σταθεροποιημένη αδιάκοπη παροχή ρεύματος. Έτσι ο υψηλών προδιαγραφών επιστημονικός εξοπλισμός που διαθέτει μπορεί να λειτουργεί απρόσκοπτα και με την ακρίβεια που απαιτείται για την υλοποίηση έρευνας αιχμής.
Εικόνα 1: Η κτηριακή υποδομή του IPPL στο Ρέθυμνο Κρήτης.
Ναυαρχίδα του εξοπλισμού που διαθέτει το IPPL είναι το ισχυρότερο στην Ελλάδα σύστημα υπερβραχέων παλμών λέιζερ, ισχύος 45 TW (1.1J, <25 fs, 10Hz), που μπορεί να εστιαστεί σε εντάσεις που ξεπερνούν τα 1021 Wcm-2 επιτρέποντας τη διεξαγωγή πειραμάτων σε ερευνητικά πεδία αιχμής. Επίσης, διαθέτει σύστημα λέιζερ με ιδιαίτερα μικρή χρονική διάρκεια παλμών 7 fs και σταθεροποίηση φάσης (CEP) για πειράματα ειδικών απαιτήσεων, καθώς και σύγχρονα συστήματα λέιζερ στερεάς κατάστασης με χρονική διάρκεια παλμών της τάξης των ps και των ns, με διάφορα μήκη κύματος (χρώματα) εξόδου. Στον εξειδικευμένο εξοπλισμό του IPPL συγκαταλέγονται παλμικές οπτοηλεκτρονικές διατάξεις ισχύος (Plasma Focus, Z-pinch, X-pinch) για την δημιουργία πυκνού και θερμού πλάσματος που αξιοποιούνται τόσο για τη μελέτη της δυναμικής του πλάσματος όσο και για την ανάπτυξη ιδιαίτερων εφαρμογών. Διαθέτει επίσης κατάλληλα εξοπλισμένους θαλάμους κενού για τα πειράματα, καθώς και υψηλών προδιαγραφών λοιπό επιστημονικό εξοπλισμό και διαγνωστικές διατάξεις.
Εικόνα 2: To υπερισχυρό λέιζερ ZEUS του IPPL, μέγιστης ισχύος 45TW
Ερευνητική δραστηριότητα του IPPL
Βασικοί πυλώνες της ερευνητικής δραστηριότητας του Ινστιτούτου Φυσικής Πλάσματος & Λέιζερ αποτελούν:
(α) Αλληλεπίδραση ισχυρών παλμών λέιζερ με την ύλη.
Από την εστίαση της υπερ-ισχυρής δέσμης λέιζερ που διαθέτει το IPPL σε στερεούς ή αέριους στόχους, υπό συνθήκες υψηλού κενού, επιτυγχάνεται η επιτάχυνση πρωτονίων/ιόντων και ηλεκτρονίων, δημιουργώντας δέσμες ενεργητικών σωματιδίων που θα απαιτούσαν εγκαταστάσεις κύκλοτρου τεραστίων διαστάσεων και υπέρογκου κόστους για την κατασκευή και λειτουργίας τους. Οι δέσμες σωματιδίων αξιοποιούνται σε διάφορους τομείς έρευνας και εφαρμογών. Ιδιαίτερα σημαντική είναι η μελέτη εφαρμογή τους στη βιο-ιατρική, ενώ πολλές είναι και οι τεχνολογικές εφαρμογές, όπως η ακτινοβόληση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται στη διαστημική τεχνολογία για την μελέτη συμπεριφοράς τους σε δόσεις ακτινοβολίας. Επιπλέον, υπό κατάλληλες συνθήκες, η αλληλεπίδραση ισχυρών στενών παλμών λέιζερ με αέριο στόχο μπορεί να οδηγήσει είτε στη δημιουργία σύμφωνου φωτός πολλαπλάσιας συχνότητας της δέσμης λέιζερ, είτε στην παραγωγή φωτονικής ακτινοβολίας betatron που αποτελεί πεδίο έρευνας αιχμής και καινοτόμων εφαρμογών όπως, μεταξύ άλλων, η δυνατότητα υψηλής χωροχρονικής ευκρίνειας απεικόνισης της δομής της ύλης, που αναπτύσσεται στο Ινστιτούτο.
Συστηματική έρευνα διεξάγεται στο IPPL για την δυναμική εξέλιξη κατά την αλληλεπίδραση ισχυρών παλμών λέιζερ με στερεούς στόχους, μελετώντας όλα τα στάδια αυτής, από την αρχική στερεά κατάσταση της ύλης έως την κατάσταση πλάσματος. Η ερευνά αυτή αποτελεί ένα σημαντικό ζητούμενο στην διεθνή προσπάθεια για την παραγωγή ενέργειας από σύντηξη με ισχυρές δέσμες λέιζερ, όπου η ανάπτυξη ασταθειών πλάσματος περιορίζει την ενεργειακή απόδοση. Το IPPL συμμετέχει για το σκοπό αυτό στα δίκτυα έρευνας HiPER και Eurofusion.
Επιπλέον των ανωτέρω, στο IPPL έχουν αναπτυχθεί διατάξεις παραγωγής και ανίχνευσης ηχητικών κυμάτων υψηλής συχνότητας μέσω της αλληλεπίδρασης παλμών λέιζερ μικρής χρονικής διάρκειας με επιφάνειες υλικών με εφαρμογές στη νανοτεχνολογία για τον έλεγχο των ελαστομηχανικών χαρακτηριστικών απλών και σύνθετων υλικών.
(β) Διατάξεις παλμικής ηλεκτρικής ισχύος παραγωγής πλάσματος.
Η μελέτη της δημιουργίας και δυναμικής εξέλιξής του πλάσματος στις διατάξεις αυτές αποτελεί σημαντικό κομμάτι της θεμελιώδους έρευνας που διεξάγεται στο Ινστιτούτο για την κατανόηση της φυσικής του πλάσματος. Οι διατάξεις αυτές λόγω της σχετικά απλής δομής τους προσφέρονται για την κατανόηση της δυναμικής του πλάσματος και των ιδιοτήτων του, ενώ προσφέρεται ακόμη και για τη δημιουργία αστροφυσικών φαινομένων στην μικροκλίμακα εργαστηρίου (laboratory astrophysics).
Η δυνατότητα δημιουργίας σημειακής παλμικής πηγής ακτίνων-X που μπορεί να επιτευχθεί στις διατάξεις αυτές (X-pinch) επιτρέπει τη υλοποίηση υψηλής ανάλυσης ακτινογραφίας, αποτυπώνοντας το εσωτερικό δομών με λεπτομέρειες της τάξης των μικρομέτρων, που είναι δύσκολο να επιτευχθούν με άλλο τρόπο. Επίσης, η πολύ μικρή χρονική διάρκεια των παλμών που εκπέμπονται μπορούν να αποτυπώσουν στιγμιότυπα του εσωτερικού γρήγορα μεταβαλλόμενων δομών (π.χ. πτέρυγα τουρμπίνας σε λειτουργία, θραύση υλικών, εκρήξεις, δυναμική πυκνού πλάσματος). Η δυνατότητα δημιουργίας πηγής νετρονίων με τις διατάξεις αυτές (Plasma Focus) βρίσκει εφαρμογή στην ανίχνευση της σύστασης ύλης και υλικών μέσω μεθόδων πυρηνικής φασματοσκοπίας, όπως στην ανίχνευση εκρηκτικών ή απαγορευμένων ουσιών, στον εντοπισμό ρυπαντών σε απόβλητα, στην ανίχνευση ιχνοστοιχείων σε τρόφιμα, ή στην πιστοποίηση διατροφικών προϊόντων.
Όλα τα πειράματα συνοδεύονται από κατάλληλες προσομοιώσεις μέσω εξειδικευμένων υπολογιστικών προσομοιώσεων και μέσω του ισχυρότερου υπολογιστικού συστήματος στην Ελλάδα για επιστημονικές εφαρμογές ARIS (Advanced Research Information System).
Πέραν των ανωτέρω βασικών πυλώνων έρευνας υλοποιούνται παράλληλα και πολλές άλλες ερευνητικές δράσεις σε διάφορους τομείς τόσο βασικής έρευνας αλλά και εφαρμογών που σχετίζονται με τα λέιζερ και το πλάσμα.
*Ο Μιχαλης Ταταράκης είναι Διευθυντής Ινστιτούτου Φυσικής Πλάσματος & Laser (IPPL) του ΠΕΚ ΕΜΠΕΠΑ - Καθηγητής Τμήματος Ηλεκτρονικών Μηχανικών της Σχολής Μηχανικών του Ελληνικού Μεσογειακού Πανεπιστημίου
*Σημείωση: Οι απόψεις των αρθρογράφων αποτελούν προσωπικές θέσεις και δεν αποτελούν τυχόν θέσεις του newshub.gr
-
27 Μαρτιου 2024, 13:10Κρήτη: Τέσσερα ξενοδοχεία βγαίνουν στο σφυρί τον Απρίλιο σε Ρέθυμνο, Πλακιά και Χερσόνησο
-
27 Μαρτιου 2024, 07:59Λασίθι: Κινητοποίηση της Πυροσβεστικής για φωτιά στη Σητεία- Σε ύφεση το πύρινο μέτωπο
-
27 Μαρτιου 2024, 09:40Βολές στο κέντρο... της Τετάρτης!
-
27 Μαρτιου 2024, 21:07«Έφυγε» από τη ζωή ο Μιχάλης Χαραλαμπίδης
-
27 Μαρτιου 2024, 10:56Τουριστική εκπαίδευση: Τι απάντησε το Υπουργείο στα αιτήματα των ξενοδοχοϋπαλλήλων της Κρήτης
-
27 Μαρτιου 2024, 12:10Επιτυχημένη η Ημέρα Καριέρας της Σ.Α.Ε.Κ Τουρισμού Κρήτης (ΦΩΤΟ)