Життя «високих енергій»: творчий шлях Бориса Вікторовича Гриньова
Борис Вікторович Гриньов – відомий український вчений, організатор науки, громадський діяч, дійсний член Національної академії наук України, заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор. Коло наукових інтересів Б.В. Гриньова охоплює актуальні проблеми фізики твердого тіла, матеріалознавства, приладобудування. Ним створена наукова школа з вивчення фундаментальних процесів взаємодії електромагнітного випромінювання з конденсованим середовищем, властивостей сцинтиляційних матеріалів, пошуку нових сцинтиляторів, розробки приладів та пристроїв на їх основі для різних сфер застосування.
Б. В. Гриньов народився 01 квітня 1956 року в м. Харкові. Перші сім років життя провів у Естонії (м. Таллінн), куди родина переїхала у зв’язку з призначенням, отриманим батьком Гриньовим Віктором Борисовичем після закінчення Харківського політехнічного інституту. Потім сім’я перебралась в м. Полтаву, де Борис пішов у перший клас. Після закінчення середньої школи у 1973 році він поступив у Харківський державний університет ім. О.М. Горького на фізичний факультет. Вже на третьому курсі Борис долучився до серйозної дослідницької роботи. Він прийшов в лабораторію фізики тонких плівок з заявою про бажання зайнятися науковою діяльністю і був зарахований в групу доцента З.З. Зимана. Завідувач лабораторії, бажаючи випробувати ініціативного студента, доручив йому виготовити вакуумну установку. Борису вдалося зробити це на досить високому рівні. Виготовлену практично власноруч установку він потім неодноразово використовував для проведення експериментів.
Після закінчення навчання у 1978 році Бориса, як перспективного дослідника, запрошують на посаду молодшого наукового співробітника кафедри експериментальної фізики Харківського державного університету, в лабораторію професора М.Т. Гладких. Через три роки Б.В. Гриньов, за рекомендацією академіка НАН України В.Г. Бар’яхтара, поступив в аспірантуру університету, а уже менше чим через рік у престижному журналі “Physical Letters” публікується його перша наукова стаття в співавторстві з науковим керівником, доктором фіз.–мат. наук В. П. Семиноженком, присвячена вивченню аномальних проявів скін–ефекту в сильних електричних полях.
У 1985 році аспірант Б.В. Гриньов достроково захищає дисертацію на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук на тему «До теорії кінетичних явищ в нормальних і феромагнітних провідниках у сильних електричних полях». Тоді ж Борис Вікторович починає викладати в Українському заочному політехнічному інституті. Але вже менше чим через рік через конфлікт з партійними органами він змушений звільнитися і переїхати в м.Тюмень. Працюючи науковим співробітником у Тюменському спеціальному конструкторсько-технологічному бюро з дослідним виробництвом Управління «Захсибнафтогеофізика» Міннафтопрому СРСР, Борис Гриньов публікує знакові для нього наукові статті з розробки та удосконалення методів вимірювання дебетів діючих нафтових свердловин.
У 1987 році Борис Вікторович повертається до Харкова і за результатами конкурсу зараховується на посаду старшого наукового співробітника у Всесоюзний інститут монокристалів, сцинтиляційних матеріалів та особливо чистих хімічних речовин. На той час однією з найактуальніших проблем сцинтиляційної техніки було забезпечення тривалої і надійної роботи сцинтиляційних детекторів в жорстких умовах експлуатації при використанні їх при бурінні надглибоких термальних свердловин, створенні контрольно вимірювальної апаратури на АЕС і в приладах військового призначення. Борис Гриньов разом з колегами з ентузіазмом береться за вирішення цієї проблеми. Вже через кілька років інститут зміг запропонувати серію вібротермостійких сцинтиляційних детекторів для установок ядерного каротажу, що широко застосовуються при розвідуванні, підрахунку запасів і розробці родовищ нафти, газу, вугілля, радіоактивної сировини і т. п. Розв’язати наукову проблему такого рівня складності у досить стислий термін вченим вдалося завдяки організації системного всебічного вивчення широкого класу конструкційних, клеєвих, оптичних матеріалів, що використовуються при виготовленні детекторів, а також створенню замкнутого технологічного циклу збірки детекторів. Успішному проведенню робіт багато в чому посприяло включення Інституту монокристалів у 1991 році до складу Національної академії наук України, у Відділення фізико–технічних проблем матеріалознавства. Це дозволило значно розвинути фундаментальні дослідження сцинтиляційних середовищ і методів отримання нових матеріалів на їх основі.
У 1993 році, за ініціативою Бориса Гриньова Інститут започаткував журнал «Функціональні матеріали», що видається англійською мовою. За своєю тематикою журнал охоплює широке коло питань із проблем матеріалознавства, зокрема – створення функціональних матеріалів із заданими властивостями; структура, фазові переходи і властивості моно- і нанокристалів, кераміки, композитів, рідких кристалів, полімерів, плівок; сучасні методи дослідження матеріалів; використання функціональних матеріалів у техніці та технологіях.
Результати досліджень цього періоду підсумовані в першій монографії Б.В. Гриньова, яку він опублікував у 1993 році у співавторстві з академіком НАН України В.П. Семиноженком, і покладені в основу докторської дисертації. У 1994 році Борису Гриньову присуджений науковий ступінь доктора технічних наук.
Важливо зазначити, що 90-ті роки були дуже непростими для української науки. Бюджетного фінансування не вистачало навіть на оплату праці працівників наукових установ, не говорячи вже про придбання необхідного наукового обладнання або матеріалів для досліджень. Через це діяльність наукових та академічних інститутів було практично паралізовано. Стала очевидною необхідність термінового пошуку нових форм організаційної діяльності – більш відповідних до реалій ринкової економіки. Ці процеси, звичайно, не оминули й Інституту монокристалів. Борис Вікторович Гриньов, на той час учений секретар Інституту, став одним з активних провідників ідеї кардинальної зміни його структури. За ініціативи дирекції інституту, при повній підтримці Президії НАН України, вченою радою було прийнято рішення про розділення Інституту на декілька юридичних осіб і створення на його основі науково-технологічного комплексу. Функції головної організації комплексу було покладено на Інститут монокристалів, у складі якого залишилися наукові підрозділи, що виконували фундаментальні дослідження, та функціональні підрозділи, що забезпечували життєдіяльність всіх новостворених юридичних осіб. Таким чином вдалося скоротити видатки на утримання Інституту настільки, що практично було достатньо обмеженого бюджетного фінансування. Наукові підрозділи, що мали в своєму активі конкурентноспроможні технологічні розробки і тому були в змозі забезпечувати свою діяльність за рахунок господарських договорів і науково-технічних послуг, об’єднувались в відокремлені науково дослідні відділення з правами юридичної особи. Директором одного з таких відділень у 1995 році було призначено Бориса Вікторовича Гриньова. Успішна модель реорганізації Інституту монокристалів у подальшому була, в тому чи іншому вигляді, запозичена багатьма іншими інститутами НАН України, що дозволило їм не лише уникнути розпаду, а й успішно розвиватися в нових економічних умовах. На цей період припадають перші науково-публіцистичні роботи Б.В. Гриньова, в яких він особисто або в співавторстві аналізує стан науки в країні, розглядає можливості її ефективного розвитку, зважує роль міжнародного науково-технічного співробітництва в становленні України як інноваційно-спрямованої держави.
У 1996 році за розроблення та промислове освоєння технологічних процесів автоматизованого вирощування великогабаритних сцинтиляційних лужногалоїдних монокристалів та виготовлення детекторів на їх основі для різних галузей ядерного приладобудування Б.В. Гриньов у складі авторського колективу відзначений Державною премією України в галузі науки і техніки. У цьому ж році його обирають директором Інституту монокристалів – генеральним директором НТК «Інститут монокристалів».
У 1997 році указом Президента України Бориса Вікторовича Гриньова призначають заступником Міністра новоствореного Міністерства України у справах науки і технологій. До завдань Міністерства належало кардинальне покращення координації дослідницької діяльності провідних наукових центрів країни з метою переведення економіки на інноваційний шлях розвитку. У той період відбулося ще кілька знакових для української науки подій. Було прийнято нову редакцію Закону України «Про наукову і науково-технічну діяльність», Закон Про спеціальний режим інноваційної діяльності технологічних парків», проводилась активна робота над іншими важливими законопроектами в сфері інноваційної та технологічної діяльності. Згідно з угодою між урядами України та США затверджено Програму розвитку бізнес-інкубаторів в Україні. За цією програмою при Інституті монокристалів НАН України було створено Центр розвитку малого бізнесу «Харківські технології». Основними напрямками діяльності центру стали організація та проведення тренінгових курсів для науковців і підприємців, бажаючих розпочати власний технологічний бізнес, розробка навчальних та консультативних програм, допомога в інноваційному проектуванні та маркетингових дослідженнях, надання мікрокредитів тощо. «Харківські технології» виявилися найбільш ефективним бізнес-інкубатором Програми і успішно продовжують свою діяльність уже понад 15 років.
До цього періоду відноситься публікація роботи Б.В. Гриньова «Реформування науки, актуальні питання та пошук відповідей», в якій, на підставі досвіду передових країн світу запропоновано низку організаційних кроків для підвищення ефективності управління науково-технічною діяльністю в Україні. Виходить з друку друга монографія Бориса Вікторовича, написана разом зі співавторами. Монографія присвячена сучасним проблемам сцинтиляційного матеріалознавства і передовим технологіям створення компактних і мініатюрних сцинтиляційних детектувальних систем для радіаційного приладобудування. В ній викладені основні науково-технічні аспекти синтезу сировини і вирощування сцинтиляційних кристалів, результати досліджень їх фізико-технічних, люмінесцентних і радіаційних властивостей. Наведено низку прикладів практичного використання інтегрованих детекторів «сцинтилятор – фотодіод» в медичних, оглядових і промислових інтроскопах, багатофункціональних дозиметрах, а також в радіометричних та спектрометричних системах.
На початку ХХІ століття стрімко зростає актуальність досліджень в галузі сцинтиляційної техніки. В США, Європі, Японії започатковуються проекти масштабних міжнародних експериментів з фізики високих енергій. Ці експерименти потребують застосування детекторів елементарних часток на основі сцинтиляційних монокристалів. Розвивається ядерне медичне приладобудування, де сцинтиляційні детектори також використовуються в якості чутливих елементів. Для боротьби з міжнародним тероризмом і несанкціонованим розповсюдженням радіоактивних матеріалів розробляються системи контролю з детекторами на сцинтиляторах. Виникає все більша потреба в нових високочутливих, надійних і комерційно доступних сцинтиляційних матеріалах. Для розширення і поглиблення досліджень за цією проблемою, з огляду на досягнення харківської школи сцинтиляційного матеріалознавства, за ініціативою Бориса Вікторовича Гриньова, підтриманою Президентом НАН України Б.Є. Патоном, академіком–секретарем Відділення фізико-технічних проблем матеріалознавства І.К. Походнею та генеральним директором НТК «Інститут монокристалів» В.П. Семиноженком, Президія НАН України у 2002 році прийняла рішення про реорганізацію науково-дослідного Відділення лужно-галоїдних кристалів з дослідним виробництвом НТК «Інститут монокристалів» в Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України. Директором інституту було призначено Б.В. Гриньова, на той час члена-кореспондента НАН України.
Формування повноцінного наукового інституту розпочалось з суттєвої перебудови структури установи. Для здійснення досліджень за найбільш актуальними науковими напрямами були створені нові структурні підрозділи: відділ синтезу нових сцинтиляційних матеріалів, відділ нанокристалічних матеріалів, відділ молекулярних та гетероструктурованих матеріалів. Також за ініціативою директора було створено відділ впровадження науково-технічних розробок, який став грати важливу роль в фінансовому забезпеченні діяльності інституту в умовах гострого дефіциту бюджетних коштів. В активі досягнень учених новоствореного інституту було чимало інноваційних розробок світового рівня, зокрема томографічні гамма камери, прямокутні детектори великої площини для нового покоління медичних томографів, унікальні пластмасові сцинтилятори тощо, але через економічну скруту споживачів науково ємної продукції інституту в країні не було. Треба було виходити на міжнародний рівень, інтегруватися у світову наукову спільноту, відкривати нові ринки для вітчизняної наукоємної та інноваційної продукції. Дирекція Інституту швидко налагоджує плідні наукові контакти з провідними фізико-технологічними центрами США, Японії, Швейцарії, Нідерландів, Франції, Китаю, Кореї та інших країн. Спільно з Ханьянським університетом (м. Сеул, Корея) засновано лабораторію радіаційних сенсорів і приладів (LaRSI) для координації і об’єднання дослідницьких зусиль в галузі радіаційно чутливих елементів та технологій їх застосування, включаючи радіаційну безпеку. За визначну роль в налагодженні науково-технічного співробітництва між Україною та Кореєю Бориса Вікторовича Гриньова у 2008 році було обрано почесним доктором Ханьянського університету.
В тому, що Україні вдалося продовжити участь в проектах CERN, зокрема в міжнародних колабораціях ALICE, CMS і LHCb зі створення супердетекторів для ядерно-фізичних експериментів, є також велика заслуга Гриньова. Розробки Інституту сцинтиляційних матеріалів стали важливою частиною міжнародних космічних проектів GLAST та AGILE, міжнародних експериментів BaBar в США і Belle в Японії з вивчення взаємодії елементарних часток з античастками. Інститут було визнано одним зі світових лідерів в галузі сцинтиляційного матеріалознавства і сцинтиляційної техніки. Цьому успіху також сприяло створення при Інституті національного технічного комітету ТК-99, який входить до 45-го міжнародного технічного комітету ТК-45 «Ядерне приладобудування» Міжнародної електротехнічної комісії (IEC). Цілком закономірним стало призначення Бориса Вікторовича його головою. Комітетом проведено гармонізацію понад 20 національних стандартів з сцинтиляційної техніки з міжнародними. Інститут самостійно розробив 2 міжнародних стандарти, 15 ТУ за закріпленим напрямком. Все це дає змогу цілеспрямовано координувати свої подальші розробки з світовими трендами розвитку галузі.
У 2010 році в рамках реформи системи державного управління було створено Державний комітет України з питань науково-технічного та інноваційного розвитку. Указом Президента України Бориса Вікторовича Гриньова було призначено головою Комітету.
В тому ж році Комітет було перетворено на Державне агентство України з питань науки, інновацій та інформатизації, в якому Гриньов Б.В. обійняв посаду першого заступника голови. Йому були підпорядковані департаменти науково-технічного розвитку, інноваційної діяльності і трансферу технологій, управління міжнародним співробітництвом та аналітичного забезпечення. Він безпосередньо забезпечував: координацію діяльності Агентства у сфері наукової, науково-технічної та інноваційної діяльності; організацію роботи щодо розвитку наукового і науково-технічного потенціалу України, удосконалення мережі науково-дослідних (науково-технічних) установ; систематичне проведення аналізу результативності провадження наукової, науково-технічної, інноваційної діяльності, трансферу технологій, ефективності використання державних фінансових, матеріально-технічних ресурсів, а також кадрового потенціалу; організацію та проведення конкурсу проектів, спрямованих на реалізацію завдань державних цільових наукових та науково-технічних програм за пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки тощо.
За ініціативою Б. В. Гриньова Агентством було підготовлено і підписано пакет документів щодо асоційованого членства України в Європейському центрі ядерних досліджень (CERN). Асоціація з CERN відкриває широкі можливості для українських учених щодо участі в проведенні найбільш визначних фізичних експериментів, створенні та вдосконаленні експериментального обладнання, підготовці кадрів вищої кваліфікації в галузі фізики, стажуванні українських молодих науковців в одному з найавторитетніших міжнародних дослідницьких центрів в галузі фізики. Було започатковано і виконано низку державних науково-технічних програм, зокрема зі створення та впровадження нанотехнологій, розвитку інформаційних технологій, підтримки наукових досліджень в університетах тощо. У 2014 році Бориса Вікторовича Гриньова обрано директором Державного фонду фундаментальних досліджень.
Працюючи на державній службі, Б.В. Гриньов залишався і залишається науковим керівником Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України, формує наукову політику інституту, є головою його вченої ради. Під його керівництвом у цей період створено новий клас сцинтиляційних монокристалів складних сполук – лужноземельних і рідкісноземельних боратів, та розроблено наукові основи технології їх вирощування з розплаву. Вперше вирощені повноформатні монокристали метаборату лантану LaB3O6 і показана можливість їх використання як тонкошарового детектора короткопробіжних часток. Продемонстровані можливості вирощування великих сцинтиляційних монокристалів літій-гадолінійового борату Li6GdB3O9:Ce3+ для детектування теплових нейтронів. Вивчено структуру, оптичні, люмінесцентні і сцинтиляційні властивості монокристалів боратів, визначена та інтерпретована роль рідкоземельних іонів у запасанні світлосуми опроміненими монокристалами, вивчені умови виникнення і типи радіаційно-індукованих дефектів, особливості внутрішньоцентрової емісії матричних рідкісноземельних іонів, досліджені й оптимізовані умови переносу енергії збудження на іони активатору, визначений світловихід і енергетичне розділення. Отримані результати дозволили виділити кристали боратів у самостійний клас матеріалів для реєстрації іонізуючих випромінювань – тканинноеквівалентної термодозиметрії і детектування теплових нейтронів у змішаних гамма – нейтронних полях.
Комплекс досліджень фізичних процесів у сцинтиляторах, виконаний під керівництвом Б.В. Гриньова, дозволив одержати унікальні за своїми властивостями і розмірами сцинтиляційні моно- і полікристали, плівки, покриття. У цих роботах вперше здійснено кристалохімічний підхід до розрахунку енергій екситонних смуг фундаментального і домішкового поглинання ізовалентних аніонів, а також енергій смуг поглинання екситонів, автолокалізованих біля ізовалентних домішкових катіонів, з метою визначення природи домішкового поглинання в оптичних і сцинтиляційних кристалах лужних галогенідів та прогнозування їх властивостей. Показано, що активаційні смуги поглинання в кристалах йодидів лужних металів з домішкою іонів талію в основному пов’язані з автолокалізованими екситонами, що вказує на необхідність перегляду механізму фото- і радіолюмінесценції в цих кристалах. Виявлено, що участь вакансійних дефектів у гамма-сцинтиляціях кристалів CsI(Na) приводить до виникнення тривалих компонент у затуханні сцинтиляційного імпульсу, що збільшує загальний час висвічування сцинтилятору. Вперше показана принципова можливість скорочення післясвітіння сцинтилятору шляхом деформування кристалів без їхнього руйнування.
Вивчення радіаційної стійкості лужногалоїдних кристалів дозволили виявити нові механізми радіаційно-індукованих змін в електронній і гратковій структурах кристалів і розробити адекватні методи підвищення радіаційної стійкості сцинтиляційних модулів, що використовуються для експериментів з фізики високих енергій. Експериментально досліджено роль домішкових іонів CO32- у процесах утворення центрів світіння і центрів фарбування в кристалах йодиду цезію. Виявлено новий канал утворення радіаційних дефектів, пов’язаний з радіаційно-хімічними перетвореннями іонів карбонату і гідроксилу. Виявлено, що наявність натрію в кристалах CsI і CsI(Tl) сприяє формуванню комплексів натрію з іонами карбонату, внаслідок чого стримується утворення центрів фарбування за рахунок радіаційно-хімічної реакції. Визначено концентрації талію, при яких основні сцинтиляційні характеристики кристалів CsI(Tl, Na) і CsI співпадають. Це дозволило підвищити радіаційну стійкість великогабаритних сцинтиляційних кристалів, що використовуються у міжнародних проектах з фізики високих енергій BELLE (KEK, Японія) і BaBar (SLAC, США).
Під науковим керівництвом і при безпосередній участі Бориса Вікторовича Гриньова були досліджені фундаментальні і домішкові оптичні втрати в пластмасових сцинтиляторах. На основі аналізу механізму ослаблення світла, обумовленого синглет-синглетним і синглет-триплетним поглинанням, двоквантовим поглинанням і поглинанням високочастотних коливань CH-зв’язків оцінена теоретична межа прозорості оптичних полімерних композицій різних сполук. Запропоновано класифікацію домішок у полістиролі на основі моделі переносу енергії електронного збудження з урахуванням диполь-дипольної взаємодії, прискореної міграцією енергії по мономірних молекулах і утворенням ексимерів. Встановлено природу утворення ексимерів, вивчено механізми послаблення світла в пластмасових сцинтиляторах в присутності домішок різної хімічної природи, кінетичні закономірності полімеризації вінілових мономерів в залежності від хімічної будови низькомолекулярних домішок, досліджено вплив іонізуючих випромінювань різних типів та енергій на фізико-хімічні та сцинтиляційні параметри пластмасових сцинтиляторів.
Б.В. Гриньовим зі співробітниками одержано низку нових сцинтиляційних матеріалів, зокрема, CsGd2Br7(Ce) — перспективний матеріал з високим світловиходом, який може бути застосованим для детектування нейтронів, та швидкодіючий сцинтилятор BaI2(Eu). Вперше вирощені монокристали для детектування нейтронів Cs2LiYCl6(Ce) та Cs26LiYCl6(Ce) розміром Æ15´40 мм з розділенням на рівні NaI(Tl). Отримано концентраційні залежності виходу сцинтиляцій та радіолюмінесценції, виявлено оптимальні концентрації активатору. Отримано новий сцинтиляційний кристал Gd2-xYxSiO5(Ce), з поліпшеними механічними властивостями та підвищеною радіаційною стійкістю, що дає можливість його використання в позитронно-емісійній томографії та при проведенні каротажних вимірювань.
Вперше в світі отримано сцинтиляційний матеріал для реєстрації теплових нейтронів на основі йодату літію, активованого сполуками європію, з аномально високими значеннями g-еквівалента (до 5 Мев) і енергетичним розрізненням (3,5%).
Під керівництвом Бориса Вікторовича Гриньова також проведено низку досліджень фото- і радіофізичних процесів у пластмасових сцинтиляторах. Вони дозволили розробити технології і створити унікальні пластмасові сцинтилятори на основі полістиролу, зокрема:
— розроблено технологію виготовлення і вперше у світі отримано пластмасові сцинтилятори великої довжини і світловим виходом понад 8 фотоелектронів, що істотно перевищує світловий вихід кращих аналогів визнаних лідерів у світовому виробництві. Це дозволило Україні стати учасницею міжнародної колаборації OPERA у проекті з вивчення осциляцій сонячних нейтрино.
— розроблено технологію отримання пластмасових сцинтиляційних детекторів з волоконним світлозбором для міжнародної колаборації CMS (CERN) і з підвищеною довгостроковою стабільністю для колаборації LHCb (CERN);
— отримано новий радіаційностійкий пластмасовий сцинтилятор з підсилювачем дифузії на основі полістиролу, що перевершує кращі аналоги традиційних постачальників цієї продукції;
— розробляються пластмасові сцинтилятори з рекордним енергетичним розрізненням в 5 ¸ 7 % в області 1 МеВ для визначення положення нейтрино в міжнародному проекті SUPERNEMO.
Створені технології дозволили одержувати пластмасові сцинтилятори масою до 1000 кг, з унікальною прозорістю (до 4м) і світловим виходом на рівні кращих світових аналогів, сцинтиляційні пластини товщиною від 0,2 до 50 мм та довжиною до 7 м, збільшити в 2,5 рази (понад 10 років) тривалість експлуатаційної стабільності сцинтиляційних параметрів, підвищити радіаційну стійкість тощо. Завдяки зусиллям Б.В.Гриньова в нашій країні створено найпотужніше в Європі виробництво цих перспективних сцинтиляційних матеріалів і розроблено комплекс технічних засобів для систем контролю за переміщенням радіоактивних матеріалів.
Роботи з вивчення фізичних основ керування процесами кристалізації при постійній і перемінній кількості розплаву в тиглі, виконані Гриньовим Б.В. зі співробітниками, дозволили розробити унікальні промислові технології автоматизованого вирощування великогабаритних високопрозорих оптичних кристалів KCl діаметром до 600 мм, досконалих сцинтиляційних монокристалів NaI(Tl), CsI(Tl), CsI(Na) діаметром до 520 мм і масою близько 500 кг, нових сцинтиляційних матеріалів CsI(CO3), LiF(W) діаметром до 300 мм. Ці технології досі не мають аналогів в світі.
Досягнуті результати є основою для створення енерго- і матеріалозберігаючих технологій отримання тугоплавких кристалів оксидів, розробки нових оптичних матеріалів, що використовуються у сцинтиляційній, лазерній і дисплейній техніці.
За ініціативою і під керівництвом Гриньова Б.В. було організовано вітчизняне виробництво особливо чистих солей для отримання монокристалів NaI, CsI, KBr, та ін., яке забезпечило сталий експорт наукоємної продукції – сцинтиляторів на основі галогенидів лужних металів і незалежність від закордонних постачальників сировини.
Завдяки розробкам Б.В. Гриньова і його учнів започатковано новий напрямок медичного приладобудування в Україні – виробництво ядерної діагностичної апаратури. За його ініціативою і під безпосереднім керівництвом розроблено і налагоджено промисловий випуск томографічних гамма-камер загального призначення, створено спеціалізований томограф для дослідження головного мозку людини.
Для забезпечення участі України в міжнародному проекті ALICE (CERN), під керівництвом Б.В. Гриньова була розроблена унікальна технологія вирощування і отримані оптично однорідні монокристали PbWO4 з рекордними параметрами світловиходу (12-16 ф/МеВ) для електромагнітних калориметрів нового покоління, призначених для використання в суперколайдері LHC, що споруджено в CERN.
Розроблено нові сцинтиляційні кристали силікату ітрію, допованого іонами церію (Y2SiO5: Се), та церій-алюмінієвого піровскиту (CeAlO3), що можуть замінити вольфрамат свинцю (PbWO4) в оновленому електромагнітному калориметрі Великого адронного колайдера (ВАК). Тести, проведені в CERN, показали, що силікат ітрію має високу радіаційну стійкість кристалів при опроміненні інтенсивними потоками γ- квантів та високоенергетичних протонів. Виконується комплекс досліджень з створення технології отримання цих кристалів комерційних розмірів, придатних для практичного використання в калориметрах.
Актуальною проблемою сцинтиляційної техніки наразі є отримання сцинтиляційних детекторів, придатних для експериментів з пошуку рідкісних ядерних процесів, таких як подвійний бета розпад та взаємодія часток темної матерії. Основними вимогами до сцинтиляторів для цих експериментів є високий світловий вихід при температурах, близьких до абсолютного нуля, якомога нижчий рівень радіоактивного забруднення складових сцинтилятору, наявність визначених ядер, різноманітність сцинтиляційних мішеней тощо. За ініціативою та під керівництвом Б.В. Гриньова розгорнуто інтенсивні дослідження з пошуку сцинтиляційних матеріалів, що відповідають цим вимогам, та розробки методів і технологій їх отримання. В Інституті сцинтиляційних матеріалів одержані перспективні для пошуку подвійного бета розпаду монокристали вольфрамату цинку (ZnWO4) діаметром 50 мм та висотою до 100 мм. Енергетичне розрізнення елементів, виготовлених з цих кристалів, склало 8,5% для зразка 1 см3 і 10,7% для шестигранної призми 40х40 мм по 137Cs (662 кеВ). Вивчено світловий вихід і кінетику затухання сцинтиляцій у діапазоні від 7 до 300К. Показано, що при зниженні температури від 300 до 7К світловий вихід ZnWO4 збільшується втричі, і час висвічування становиться приблизно втричі довшим. Відносний світловий вихід порівняно з кристалами CaWO4 при 10К склав 110-115%. При розробці кристалів ZnWO4 особлива увага приділялась його радіаційній чистоті. Вимірювання виконувались в Солотвінській підземній лабораторії (Україна) і в національній лабораторії Gran Sasso (Італія), які підтвердили, що вольфрамат цинку є одним з самих чистих. з точки зору радіоактивності, сцинтиляційних матеріалів. Повна внутрішня альфа активність кращих зразків не перевищує 0.2 mBq/kg.
За допомогою кристала ZnWO4, отриманого в Інституті сцинтиляційних матеріалів в лабораторії Gran Sasso уже досліджувалися процеси подвійного бета розпаду в 64,70Zn, і 180,186W. Повний час вимірювань перевищив 10 тисяч годин, при цьому визначені уточнені межі напіврозпаду в 64Zn — 7×1020 років. Різні моди подвійних бета процесів в 70Zn, 180W, і 186W були обмежені на рівні 1017-1020 років.
Вивчається також можливість використання в експериментах з дослідження подвійного бета розпаду і пошуку темної матерії раніше розробленого в інституті для експериментів з фізики високих енергій кристала PbWO4. Для отримання кристалів вольфрамату свинцю з низьким радіоактивним фоном розробляються методики отримання цих кристалів з археологічного свинцю.
Для використання в пошуку подвійного бета розпаду 100Mo Б. В. Гриньовим з учнями розробляється також метод отримання монокристалів молібдату цинку (ZnMoO4). Уже вдалося виростити кристали діаметром 40 мм і висотою 80 мм. Проведені в Gran Sasso вимірювання ZnMoO4 при температурах в одиниці К показали, що забруднення 210Po (що відповідає 210Pb) склало 360 mBq/kg, активність 226Ra була визначена як 56 mBq/kg.
Якщо експерименти з пошуку подвійного бета розпаду потребують визначених хімічних елементів в сцинтиляторі, то кріогенні експерименти з пошуку темної матерії потребують різноманіття сцинтиляційних мішеней (матеріалів) для перевірки природи виявленого сигналу. З огляду на це були розпочаті роботи з отримання нових сцинтиляційних кристалів вольфрамату магнію (MgWO4). Вперше вирощено монокристали розміром в декілька см3. Кристалів товарного розміру, придатних для практичного використання, поки що не отримано. Основна трудність при вирощуванні цього кристалу з розплаву полягає в тому, що в MgWO4 існує фазовий перехід нижче температури плавлення. Кристали MgWO4 мають інтенсивну люмінесценцію при збудженні рентгенівським випромінюванням. Відносний фотоелектронний вихід кристалу складає 35% від вольфрамату кадмію і 27% від йодиду натрію. Енергетичне розрізнення одержаного кристалу складає 9,1% для гамма квантів 662кеВ 137Cs. Досліджена температурна залежність люмінесценції і часу затухання сигналу в діапазоні 7- 300К. Відносна сцинтиляційна ефективність MgWO4 склала 33% від ZnWO4 при температурі 7К.
Під керівництвом Б. В. Гриньова розроблено і досліджено новий сцинтилятор на основі монокристала вольфрамату кадмію, легованого літієм (CdWO4:Li), який відзначається високими сцинтиляційними параметрами і на порядок меншим післясвітінням порівняно з нелегованим кристалом, що розширює його використання в сучасній томографічній та інтроскопічній техніці.
Розроблено метод детектування швидких нейтронів без застосування сповільнювача. Особливістю методу є використання реакції непружного розсіювання на ядрах кристалічних сцинтиляторів з високим атомним номером (CsJ(Tl), BGO, CWO, GSO), а також реєстрація гамма-випромінювання в енергетичному діапазоні 10-300 кеВ. Це забезпечує захист від супутнього гамма — випромінювання і відкриває перспективу створення високоефективних малогабаритних детекторів швидких нейтронів для систем виявлення радіоактивних матеріалів.
Б. В. Гриньов – організатор та активний учасник багатьох наукових конференцій, зокрема ICEPOM – 3, ICFM 2001 – 2003, LOD`2004, Crystal Materials`2005, LUMDETR 2006 тощо. За ініціативою Б.В. Гриньова були засновані міжнародні конференції «Інженерія сцинтиляційних матеріалів і радіаційні технології» (ISMART) та «Люмінесцентні процеси в конденсованих середовищах» (LUMCOS) і він є незмінним головою їх оргкомітетів. Йому належить заслуга в організації і проведенні в Україні VIII Міжнародної конференції «Inorganic Scintillators and Their Industrial Application» (SCINT-2005)[1]. За відгуками учасників конференції, у складі яких лише іноземних учених налічувалось більше 200, конференція була організована і проведена на зразковому рівні.
У 2002 році за ініціативою Бориса Вікторовича Гриньова було засновано монографічну серію книг «Стан і перспективи розвитку функціональних матеріалів для науки і техніки». Серія присвячена висвітленню проблем у створенні сучасних кристалічних, керамічних, композиційних матеріалів, а також дослідженню та оптимізації їх складу, структури і властивостей, розробці ефективних інженерно-технологічних аспектів їх практичного застосування. За минулі роки вийшло з друку понад 50 монографій та тематичних збірників. Б. В. Гриньов є членом редколегій журналів «Функціональні матеріали», «Питання атомної науки і техніки» (серії «Фізика радіаційних пошкоджень і радіаційне матеріалознавство» і «Вакуум, чисті матеріали, надпровідники»), «Наука та інновації» та ін.
Чільне місце у діяльності Б.В. Гриньова займає науково-педагогічна робота. Ним видано 7 навчальних посібників, підручники для вищої школи: «Вища алгебра», «Векторна алгебра», «Аналітична геометрія». Навчальний посібник для студентів старших курсів вищої школи «Інноватика» під редакцією Б. В. Гриньова було видано двома тиражами. З 2007 року він завідує кафедрою фізики кристалів у Харківському національному університеті ім. В.Н. Каразіна. За його ініціативою Інститутом сцинтиляційних матеріалів НАН України і Харківським національним університетом ім. В.Н. Каразіна створено науково-освітній центр «Функціональні матеріали», який суттєво розширює можливості спільної роботи працівників інституту, викладачів кафедри й студентів у навчальній роботі і наукових дослідженнях, значно підвищує рівень цільової магістерської підготовки в лабораторіях Інституту. Під науковим керівництвом Б.В. Гриньова виконано 8 докторських і 8 кандидатських дисертацій.
Потужний творчий потенціал особистості Бориса Вікторовича Гриньова проявляється не лише в царині науки і управлінської діяльності. Він є відомим колекціонером творів образотворчого мистецтва. Пристрасть до колекціювання у нього проявилася вже в ранні літа. Ще в дитячому садку в м. Таллінн він захопився філуменистикою, причому самостійно, без стороннього втручання досить швидко осягнув методи визначення відносної цінності тієї чи іншої етикетки, без чого більш-менш серйозну колекцію створити неможливо. В юнацькому віці на зміну філуменистики прийшла філателія, а в зрілому віці – твори вітчизняних художників. Його колекція входить до 15 найвідоміших колекцій «Сучасного мистецтва України». Б.В. Гриньов сприяє проведенню багатьох виставок мистецьких творів сучасності і користується заслуженою повагою серед вітчизняних художників. У 2004 році, до 150-річчя відомого українського митця С. І. Васильківського ним була ініційована і проведена акція «Дорогами Васильківського: погляд через вік». Метою акції було відтворення пам’яток церковного і народного мистецтва, характерних пейзажів, створених в свій час майстром. Було детально досліджено географію подорожей С.І. Васильківського за творами, що знаходяться в художніх музеях так і за передвоєнними документами, зафіксовано твори митця, які раніше вважалися втраченими. Під редакцією Б.В. Гриньова було підготовлено і опубліковано довідник «Підписи і монограми художників України», який уже витримав 3 перевидання. Довідник містить коротку біографічну інформацію про сучасних українських митців і зразки їхніх автографів. Систематизація такої інформації широко використовується в світі і, завдяки зусиллям Б.В. Гриньова, цінувальники образотворчого мистецтва в Україні відтепер теж дістали змогу долучитися до неї.
Внесок Бориса Вікторовича Гриньова у розвиток української науки, його ентузіазм організатора, педагога, громадського діяча високо оцінені Україною та іншими державами світу. Він є лауреатом Державної премії України в галузі науки і техніки, премій ім. В.Г. Курдюмова та В.І. Трефілова НАН України, премії Об’єднаного інституту ядерних досліджень, повним кавалером ордену «За заслуги», кавалером ордену Дружби РФ.
Доробок наукової школи Бориса Вікторовича Гриньова значно мірою визначає сучасний світовий рівень досліджень в галузі сцинтиляційного матеріалознавства і сприяє збереженню за Україною статусу держави з високою наукою.
[1] SCINT є основним світовим форумом в галузі сцинтиляційного матеріалознавства і проводиться один раз на 2 роки. Країну і організацію, відповідальну за її проведення визначає міжнародний оргкомітет, виходячи з загального вкладу в розвиток наукового напряму.