Прикладная физика

Рассмотрены особенности генерации нейтронного излучения небольшими камерами плазменного фокуса при работе в составе субкилоджоульного нейтронного генератора с запасаемой энергией от 200 до 1000 Дж. Амплитуда разрядного тока через камеры составляла от 100 до 200 кА, при этом обеспечивается выход нейтронов с энергией 2,5 МэВ на уровне 105–107 нейтр./имп. Приведены экспериментальные исследования оптимальных режимов работы камер в составе субкилоджоульного генератора для обеспечения максимального уровня выхода нейтронов. Изучена стабильность генерации нейтронного излучения, в частности показано, что введение примеси Ar парциальным давлением 0,5¸0,8 Торр в объеме камеры приводит к снижению относительного среднего квадратического отклонения выхода нейтронов на камерах плазменного фокуса с дейтериевым наполнением.

Исследовано влияние аномальных по спектральной плотности мощности шума (СПМШ) ВЗН-каналов на вероятность обнаружения малоразмерных объектов сканирующими многорядными фотоприемными устройствами (ФПУ). Сгенерированы серии выходных изображений ФПУ, имитирующих сигналы ВЗН-каналов с 4 основными типами СПМШ, рассчитана вероятность обнаружения малоразмерного объекта и произведена оценка эффективности применения различных комбинаций линейных фильтров, применяемых во внутрикадровой обработке. Установлено, что ВЗН-каналы с низкочастотным шумом наиболее значительно влияют на вероятность обнаружения малоразмерного объекта, а последовательное применение адаптивного рекурсивного фильтра и квазисогласованного с сигналом оконного фильтра увеличивает её на 22 % даже при наличии 6 % аномальных ВЗН-каналов в ФПУ.

Проведен расчет температурной зависимости темнового тока фотодиодов на основе тройного раствора InAs1-хSbх, детектирующих излучение в средневолновой инфракрасной (ИК) области спектра. По рассчитанным значениям темнового и фототока проведена оценка отношения сигнал/шум. Прогнозируемое отношение сигнал/шум составило ~103 при Т = 150 К, что подтверждает возможность достижения высоких фотоэлектрических параметров фотодиодов на основе тройных растворов InAs1-xSbx и пригодность их использования в высокотемпературных применениях.

Представлены результаты разделения полидисперсной смеси заряженных диэлектрических микрочастиц с помощью линейной электродинамической квадрупольной ловушки в воздухе при атмосферном давлении. Экспериментально показано, что размеры удерживаемых ловушкой микрочастиц в сильной степени зависят от величины напряжения на линейных электродах.

Проведены экспериментальные исследования разряда с жидким электролитным катодом в диапазоне токов 50–100 мА при межэлектродном расстоянии в пределах 3–4 мм. В качестве катода использован водный раствор хлорида натрия с молярной концентрацией 0,15 моль/л. Зафиксировано возникновение пульсаций тока, которые исследованы в предположении капельного переноса вещества и зарядов из водного раствора в плазму разряда. На основе анализа осциллограмм тока оценены размеры образующихся капель.

Разработан инструментарий для сравнительной теоретической оценки главного показателя эффективности перспективных емкостных систем зажигания с однополярными разрядными импульсами. Определены характеристики воспламеняющей способности по заданным фиксированным параметрам проектируемых и оцениваемых систем зажигания на основе критериев воспламеняющей способности применительно к неподвижной и движущейся топливовоздушным смесям в камерах сгорания газотурбинных двигателей. Получены расчетные выражения для параметров однополярных искровых разрядов в полупроводниковых свечах – энергии, длительности разрядного тока, которые могут использоваться для анализа физических процессов на стадиях проектирования и исследования эффективности систем зажигания.

Представлено исследование зависимости динамики оптического отклика быстродействующего жидкокристаллического модулятора света на основе p-ячейки от длины волны модулируемого излучения. Для решения этой задачи применялся метод компьютерного моделирования электрооптических характеристик жидкокристаллических модуляторов. Установлено, что полные времена срабатывания модулятора при одинаковых абсолютных значениях управляющего напряжения имеют отличающиеся значения для различных областей модулируемого излучения. Показано, что значение напряжения оптического порога, в отличие от напряжения деформационного порога, зависит от длины волны модулируемого излучения. Установлено, что значение полного времени срабатывания такого устройства зависит от спектра источника модулируемого излучения. Показано, что для монохромных жидкокристаллических модуляторов для достижения минимальных значений полных времен срабатывания при выборе величин управляющих напряжений необходимо учитывать спектральный состав модулируемого излучения.

Представлены исследования и анализ образцов с гетероэпитаксиальной структурой
на основе твердого раствора InGaAs, выращенных методом молекулярно-лучевой эпи-
таксии на подложке GaAs. Определены состав и толщины слоев структуры метода-
ми фотолюминесцентной спектроскопии при комнатной температуре и растровой
электронной микроскопии соответственно. Измерены спектры пропускания на ИК
Фурье-спектрометре. Разработана аналитическая модель спектральных характери-
стик исследуемых структур. Решением обратной задачи методом подгонки определе-
ны конструктивные параметры структуры и состав активного слоя InGaAs. Срав-
нительный анализ экспериментальных и теоретических данных показал небольшой
разброс значений для толщины (менее 65 нм) и состава поглощающего слоя
(менее 0,04). Показана корректность и быстродействие разработанного неразрушаю-
щего метода характеризации полупроводниковых структур.

Исследовано распределение и поток ультрафиолетового излучения в пространстве
вокруг напольных облучателей открытого типа с различным количеством и распо-
ложением ламп. Разработана расчётная модель облучателя, состоящего из газораз-
рядных амальгамных ламп низкого давления и непрозрачных элементов конструкции
круглого сечения, учитывающая точки расположения и размеры всех поглощающих
элементов конструкции. В результате экспериментов и компьютерного моделирова-
ния было показано, каким образом необходимо располагать газоразрядные лампы для
достижения наилучшего коэффициента использования бактерицидного потока.
Результаты расчётной модели совпадают с экспериментальными результатами.

Впервые экспериментально и теоретически рассмотрено влияние прямоугольной
формы напряжения на удержание диэлектрических заряженных частиц микронного
размера в электродинамической квадрупольной ловушке в воздухе. Проведено сравнение
нижней границы удержания для ловушки с прямоугольной и синусоидальной формой
напряжения. Рассчитаны траектории движения микрочастиц для двух форм напря-
жения при разных амплитудах. Экспериментально и расчетами показано, что при
прямоугольной форме напряжении ловушка удерживает частицы при более низкой
амплитуде напряжения, чем при синусоидальной форме, и их траектории более
устойчивы.

Исследованы механические свойства тонких пленок из сополимера этилена и винила-
цетата, наполненного специально синтезированными наночастицами оксида олова.
Наночастицы оксида олова, синтезированные в плазменном разряде под действием
ультразвуковой кавитации, имеют размер 50–60 нм, а при последующем ультразвуко-
вом воздействии размер частиц снижается до 30–40 нм. С использованием этих двух
видов наночастиц (до и после ультразвукового воздействия) получены и исследованы
образцы пленок из композиционных материалов. Проведены физико-механические ис-
пытания пленки из композиционного материала с различным содержанием наноча-
стиц оксида олова: 1 и 3 % масс. Получены данные о значениях модуля упругости, ко-
эффициента Пуассона, предела пропорциональности, модуля сдвига, предела
текучести, предела прочности и предельной деформации. Результаты механических
испытаний показывают, что ультразвуковая обработка наночастиц оксида олова пе-
ред их импрегнированием в полимерную матрицу положительно влияет на физико-
механические свойства пленок из исследованного композиционного материала.

Экспериментально обнаружена трансформация кольцевой зоны на основе алюминия в
квадратную при термомиграции в кремнии в направлении <100>. Квадратная зона при
ТМ в пластине кремния проявляет синхронное сближение сторон квадрата и форми-
рует замкнутый эпитаксиальный канал пирамидальной формы. Такая трансформа-
ция объясняется асимметрией фронта растворения жидкой зоны относительно гра-
диента температуры. Асимметрия обусловлена огранкой внешнего контура и
подавлением огранки на внутреннем контуре растворения криволинейной зоны. Изгиб
линейной зоны приводит к отрицательной кривизне внутреннего контура растворе-
ния, на котором всегда присутствуют атомные ступени, препятствующие развитию
сингулярной плоскости огранки. Оценка отклонения ограненных участков криволи-
нейной зоны от градиента температуры сделана на основе силовой модели, учитыва-
ющей векторный характер сил сопротивления движению на фронте растворения зон