Статья: Радиальное распределение и динамика накопления ионов примесей в плазме стелларатора Л-2М (2018)

Описано устройство и приведены характеристики модернизированного экспериментальнодиагностического стенда, разработанного в Институте сильноточной электроники СО РАН (г. Томск). Стенд оснащен вакуумно-дуговым источником ионов металлов, и системой диагностики, включающей времяпролетный спектрометр масс-зарядового состава ионного пучка. Обозначены перспективы применения экспериментально-диагностического стенда в исследованиях плазмы вакуумного дугового разряда с композитными и газонасыщенными катодами.

Разработан, изготовлен и протестирован высоковольтный генератор синусоидального сигнала с изменяемой частотой для питания плазменных актуаторов. Использована схема усилителя класса D. Частота и амплитуда задается внешним низковольтным генератором синуса. Основные параметры: выходная мощность до 1 кВт, амплитуда выходного сигнала до 10 кВ, диапазон изменения частоты 4–10 кГц. Получены осциллограммы выходного напряжения генератора на емкостной нагрузке при частотах 4–10 кГц.

Приведены результаты теоретического анализа и экспериментального исследования влияния условий теплосъема на температурное поле импульсного газоразрядного источника ИКизлучения. На основе математической модели выявлен радиальный профиль цезиевого разряда, ограниченного системой из двух сапфировых оболочек, рассчитан энергетический баланс излучения и конвективного теплосъема при различных коэффициентах теплоотдачи. Экспериментально изучено влияние на температурный профиль лампы расхода и скорости охлаждающего потока, а также теплопроводности газа – теплоносителя, заполняющего зазор между сапфировыми оболочками.

В работе изучалось воздействие плазменной обработки в среде азота на DC-характеристики HEMT-транзисторов. Показано, что падение токов насыщения транзистора в результате плазменной обработки высокоэнергетичными ионами может быть связано с образованием на поверхности GaN cap-слоя транзисторной структуры зарядовых рассеивающих центров, которые приводят к кулоновскому рассеянию носителей в 2DEG канале, что приводит к падению тока насыщения приборов.

Рассмотрен метод синтеза плоских нанокристаллов галогенида серебра на желатиновой матрице методом двухструйной эмульсификации. Полученные кристаллы изучались с помощью атомно-силового микроскопа и оптического микроскопа Velomet. Формирование центров скрытого изображения на кристаллах галогенида серебра связано с наличием дефектов, на которых скапливаются ионы серебра, образуя кластеры. Учтен факт, изменения напряжённости электрического поля кластера с увеличением числа атомов серебра в кластере. Приведены теоретические расчеты длины пробега фотоэлектронов до их захвата центрами скрытого изображения. Сделан вывод о том, что эмульсионные нанокристаллы, размеры которых достигают 25–50 нм, являются наиболее оптимальными с точки зрения светочувствительности и разрешающей способности.

Исследовано влияние твердофазного спекания порошкового материала системы Cu-SiC на его структуру и свойства. Получены данные о коэффициенте теплового расширения, микроструктуре, плотности, пористости и фазовом составе композиционном материале Cu-SiC с различным содержанием карбида кремния.

Предложен и реализован в эксперименте метод измерения профилей концентрации активных ионов в поликристаллическом Cr2+: ZnSe, с использованием пироэлектрической камеры и непрерывного волоконного тулиевого лазера в качестве источника монохроматического излучения на 1,9 мкм. В результате сравнения с методом сканирования остросфокусированным пучком Tm3+: YLF лазера было показано, что оба метода дают близкие результаты при измерении концентрационного профиля в поверочном образце Cr2+: ZnSe, однако предложенный метод обладает большей универсальностью и значительно сокращает время на проведение исследований.

Рассмотрена возможность использования сенсора с трансдьюсером, содержащим квантовые точки на основе полупроводникового коллоидного материала на основе CdSe/CdS/ZnS (квантовые точки) для анализа I2 в газовых и жидких средах, в том числе в продуктах переработки облученного ядерного топлива. Установлен эффект сильного тушения люминесценции квантовых точек молекулярным йодом. Обсуждены возможные причины этого явления. Проведен синтез квантовых точек с полупроводниковой оболочкой с максимумом длины волны люминесценции при 633 нм. Проведена модификация их поверхности органосиланами, что позволило получить высокую фотостабильность, совместимость с водными и водно-спиртовыми средами, а также получить значение квантового выхода люминесценции не ниже, чем для квантовых точек до модификации (85%). Для получения чувствительного элемента квантовые точки были введены в пористую матрицу из фторсодержащего сополимера F-42. Приведена кинетика тушения и разгорания люминесценции в процессе сорбции и десорбции паров йода. Оценена чувствительность метода, которая составила 10-5 мг/л.

Работа посвящена использованию индия для формирования низкоомных микроконтактов к контактным слоям арсенида галлия гетероэпитаксиальных QWIP-структур для изготовления матричного фотоприёмника излучения ИК-диапазона. В технологии изготовления фоточувствительных элементов металлические контакты к контактным слоям GaAs нижнего и верхнего уровней с необходимыми свойствами получают вакуумным напылением никеля и золота с последующим быстрым отжигом при температуре 450 оС в атмосфере водорода. Эта технология включает проведение ряда трудоемких последовательных операций: изготовление фотошаблонов, фотолитография, травление меза-элементов, напыление металлов на два уровня, осуществление которых на тестовых образцах небольших размеров (краевые сегменты пластин) крайне затруднено. В настоящей работе проведено исследование возможности альтернативных способов создания низкоомных контактов к контактным слоям QWIP GaAs/AlGaAs-структур.

В данной статье представлен анализ зонных диаграмм барьерных фоточувствительных структур на основе CdxHg1-xTe (КРТ) для средней и дальней области излучения инфракрасного диапазона, работающих при температурах, близких к комнатным. Целью работы было формирование методики расчёта профилей энергетических зон в подобных структурах, учитывающей особенности реальных структур, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Проведены расчёты зонных диаграмм реальной фоточувствительной структуры на основе КРТ, выращенной методом молекулярно-лучевой эпитаксии в ИФП СО РАН (Новосибирск).

Исследованы возможности повышения уровня чувствительности p–i–n-фотодиодов к излучению с длиной волны λ = 1,06 мкм. Проведён расчёт двухслойного просветляющего покрытия, состоящего из плёнок SiO2 и Si3N4. Представлены результаты эксперимента, проведённого на основании данного расчёта.

Для инициирования дуги трехфазного плазмотрона с рельсовыми электродами разработан инжектор плазмы на основе плазмотронов постоянного тока c торцевым катодом из композитного материала и медным анодом. Поджиг дуги в инжекторе осуществляется с помощью скользящего разряда на поверхности электроизоляционной втулки, расположенной между катодом и дополнительным электродом. Получены вольт-амперные характеристики инжектора в широком диапазоне токов и расходов газа. Описана возможность его работы в составе трехфазного плазмотрона переменного тока с рельсовыми электродами.

Выполнено математическое моделирование гибридного разряда на основе высокочастотного емкостного разряда с постоянной составляющей, помещенного в магнитное поле с преимущественной радиальной компонентой. Геометрия рассмотренного источника плазмы близка к ускорителю с замкнутым дрейфом электронов. Показано, что рядом с активным электродом и на срезе канала возникают квазистационарные скачки потенциала, ускоряющие ионы в сторону активного электрода и в направлении из канала. В области скачков потенциала возникает азимутальный дрейф электронов. Наличие постоянного смещения активного электрода приводит к повышению потенциала плазмы и увеличению энергии ионов на выходе из канала.

Продемонстрирована высокая эффективность диффузионной камеры в качестве детектора мягкого рентгеновского излучения для исследований импульсной высокотемпературной плазмы методами дифракционной спектроскопии высокого разрешения. В виде отдельных линий в спектре излучения низкоиндуктивной вакуумной искры удалось зарегистрировать характеристическое излучение K и K железа и излучение многозарядных ионов FeXVIII  FeXXV. Согласно полученным результатам, признаком перехода к радиационному сжатию микропинча является появление в спектре излучения линии иона FeXVIII, что соответствует представлениям модели радиационного сжатия. Получены свидетельства опережающего развития ускорительных процессов по отношению к процессу распада микропинча.

Проведены измерения потенциала изолированного коллектора и параметров пучковой плазмы, генерируемой вблизи коллектора при давлении рабочего газа (аргон) в несколько Па. Установлена связь концентрации плазмы с потенциалом коллектора. Показано, что характер этой связи не зависит от способа изменения потенциала. В установлении потенциала изолированного коллектора решающее значение имеет материал коллектора. При изменении энергии электронов в пучке от 2 до 7 кВ потенциалы коллекторов из меди, титана и нержавеющей стали изменяются от десятков до нескольких сотен вольт, в то время как потенциал алюминиевого коллектора не превышает 100 В. Сформулировано предположение о существенной роли вторично-эмиссионных процессов как в установлении потенциала коллектора, так и в формировании пучковой плазмы.

Установлена причина возникновения устойчивых синфазных НЧ-колебаний в плазменном кольце, формируемом ЭЦР-разрядом в узком коаксиальном резонаторе. Определена зависимость частоты НЧ-колебаний от природы рабочего газа, показывающая, что регистрируемые колебания являются следствием возникновения ионно-звуковой волны, распространяющейся в азимутальном направлении.

Проведено экспериментальное изучение динамики формирования плазмы инертных газов (Ar, He) импульсно-периодического резонансного СВЧ-разряда в диапазоне давлений 1×10-3–10 Торр и подводимой мощности от 100 до 600 Вт. Проведены измерения временных зависимостей падающей и отраженной мощности, а также интегральной интенсивности оптического излучения в фазе пробоя и формирования стационарного состояния. Определены зависимости характерных времен формирования плазмы от рабочих параметров разряда: давления плазмообразующего газа, вкладываемой мощности и скважности импульсов нагрева.

В данной работе теоретически исследовано взаимодействие лазерного излучения с длиной волны 650 нм с объёмной звуковой волной в составном акустическом резонаторе на алмазе на частоте 6 ГГц. Построена математическая модель этого взаимодействия и на её основании исследована дифракция Брэгга световой волны в алмазе. Было показано, что угол Брэгга в алмазе при дифракции на звуковой волне с частотой 6 ГГц составляет 6 градусов. Максимальная дифракционная эффективность (при длине взаимодействия света со звуком равной 2 мм и ширине пучка – 1 мм) достигается при акустической мощности 125 Вт. Ширина полосы модуляции звуковой волны в этих условиях равна 191,85 МГц. При уменьшении длины волны оптического излучения до 226 нм удалось расширить ширину полосы модуляции звуковой волны до 520,64 МГц. На основании полученных данных был сделан вывод о том, что полоса пропускания в составном акустическом резонаторе на алмазе лимитируется именно акустооптическим взаимодействием, а не акустоэлектрическим.