Научный архив: статьи

Впервые проведены исследования характеристик продольного тлеющего разряда в сверхзвуковом потоке газа между центральным телом и конфузором. Установлено, что характеристики разряда по пространственной локализации, интенсивности излучения, формированию приэлектродных зон зависят от способов организации сверхзвукового потока. Изучены характеристики потока газа в расширяющейся области сверхзвукового сопла, восстановление давления в конфузоре, параметры срыва сверхзвукового потока. Если в качестве катода использовать центральное тело в виде постоянно подаваемой проволоки цилиндрического профиля, то подобный разряд может найти применение в процессах нанесения функциональных покрытий и нанопокрытий. Из-за концентрации токового пятна на конце катода будет происходить интенсивное катодное распыление. Распыленные атомы будут направленно переноситься вместе с потоком и образовывать покрытия на подложках на входе в конфузор либо подложка может служить анодом разряда.

В работе рассмотрен процесс взаимодействия необыкновенной лазерной волны большой амплитуды с неоднородной плазмой в сильном магнитном поле в области удвоенной верхнегибридной частоты. Исследование проведено с помощью численного моделирования по методу частиц в ячейке. Показано, что в этом случае параметрический резонанс приводит к существенному нагреву электронов. Из анализа спектров продольного поля сделан вывод о том, такой нагрев обусловлен нелинейным взаимодействием верхнегибридых плазмонов, возбуждаемых лазерной волной, с электростатическими модами, подобными модам Бернштейна в линейном приближении. Исследована зависимость средней энергией электронов, набираемой в процессе нагрева, от их начальной температуры.

Впервые экспериментально получен режим усиления шумов в плазменном мазере с инверсной геометрией. Показано, что введение СВЧ-поглотителя переводит режим работы мазера из генераторного в усилительный. В обоих режимах показана перестройка частоты излучения при изменении плотности плазмы. Данная работа является этапом по реализации плазменного релятивистского усилителя шума с коротким импульсом РЭП.

Проведены численные эксперименты для исследования влияния геометрических (диаметр разрядного канала, межэлектродное расстояние), электрических (удельная электрическая мощность, средняя мощность периодически следующих импульсов) и физических параметров (давление наполнения, состав плазмообразующих сред) разрядов в ксеноне и криптоне на спектрально-энергетические характеристики импульсных источников излучения. Получен широкий набор данных по параметрам разрядов, включая температурные поля в разряде и спектральные распределения излучения. Определены условия, при которых может быть обеспечен заданный уровень пиковой силы излучения в УФ-области спектра. Указаны диапазоны частот следования импульсов и средних электрических мощностей, обеспечивающих выполнение поставленных требований по выходу УФ-излучения. Дана оценка влияния эффекта обратимой непрозрачности кварца на мощность коротковолнового излучения. Результаты расчетов подтверждены в ходе экспериментальных работ.

Предложена оригинальная методика оценки коэффициента вторичной электронной эмиссии металлических и диэлектрических мишеней в области давлений в единицы и десятки паскаль. Методика основана на измерении потенциала мишени в зависимости от тока электронного пучка и сопоставлении результатов измерений с расчетными значениями, полученными с использованием модели, основанной на уравнениях баланса заряда на мишени и баланса ионов в пучковой плазме.

Выполнено моделирование импульсно-периодического разряда высокого давления в цезии на основе уравнений радиационной газодинамики. Приведены результаты расчё- тов радиальных профилей температуры плазмы, среднемассовой скорости, потерь энергии на излучение и концентраций электронов в различные моменты времени от начала импульса тока. Показано, что исследуемый разряд позволяет создавать в горячей приосевой области практически полностью ионизованную плазму, в которой концентрация электронов возрастает от оси к стенкам трубки и имеет радиальный профиль, близкий к параболическому. Время существования плазменного волновода радиусом порядка миллиметра составляет десятки микросекунд, концентрация электронов на оси порядка 1017–1018 см-3. Обсуждаются механизмы формирования плазменного волновода в разряде.

Целью исследования являлось разработать трехмерную модель формы здоровых эритроцитов и патологических стоматоцитов в плазме в интересах моделирования воздействия лазерного изучения на эритроцит и получения оптоакустического отклика от одиночных эритроцитов. Используя сферические гармоники для параметризации морфологии клеток для симметричных и несимметричных объектов в работе проведено моделирование форм здоровых эритроцитов – дискоцитов и патологических форм стоматоцитов. С помощью параметрической модели на примере трехмерных фигур эритроцитов проведено моделирование формируемых акустических сигналов от эритроцитов при оптоакустическом эффекте. Рассчитан акустический сигнал от моделей двояковогнутого эритроцита и стоматоцита для определения формы эритроцитов с помощью оптоакустического метода для лазера ND: YAG с длинной волны 1064 нм. Полученные сигналы имеют различные формы и длительности, что позволяет характеризовать формы источников акустических сигналов, формируемых в результате оптоакустического преобразования. Анализ теоретически полученных акустических сигналов позволяет сделать вывод о применимости регистрации форм эритроцитов с помощью оптоакустического метода.

Рассмотрено применение алгоритмов корреляционного и спектрального анализа для радиофизических сигналов с целью точного позиционирования систем дистанционного мониторинга в гидросфере. Первичное тестирование и отладка разработанных алгоритмов измерения акустических дистанций были проведены в акустическом бассейне. Устройства для дистанционного мониторинга были испытаны в Черном море как в стационарных условиях с пирса, так и при движении буксировочным судном. Представлен результат позиционирования системы, полученный с помощью разработанных алгоритмов, по измеренным акустическими дистанциям и произведена оценка ошибки позиционирования. Показано, что измерение акустических дистанций при использовании разработанных алгоритмов отвечает требованиям для позиционирования систем морской 3D-сейсморазведки.

В работе представлены результаты исследований светоотдачи безртутной цезиевой лампы в режиме импульсно-периодического разряда в широком диапазоне давлений цезия (PCs = 10–750 Торр). Обнаружено, что зависимость светоотдачи  от давления PCs носит сложный немонотонный характер: кривая (PCs) имеет максимум 60 лм/Вт при PCs  100–150 Торр, а при дальнейшем увеличении давления светоотдача после спада до 50 лм/Вт начинает снова возрастать и достигает 70 лм/Вт при PCs 1 атм. Этот неожиданный рост связан с контракцией разряда, наблюдавшейся при PCs > > 300 Торр. Полученные значения светоотдачи в полтора раза превышают достигнутый ранее уровень (46 лм/Вт) и практически вдвое больше светоотдачи ксеноновых ламп, имеющих столь же высокий индекс цветопередачи Ra  90–95.

Предложен алгоритм расчета параметров импульсной газоразрядной лампы и электрических характеристик разрядного контура для решения задач фотоиндуциванного воздействия на среду в проточной системе. На примере модели реактора идеального вытеснения для решения фотобиологической задачи выполнен расчет параметров импульсной газоразрядной лампы, расположенной поперек направления движения среды. Показано, что при определенной частоте следования вспышек, зависящей от размеров реактора и расхода системы, равномерность сообщенной дозы в продольном сечении реактора с импульсной лампой приближается к равномерности поля доз в реакторе с лампой постоянного горения. Решение приведенной системы уравнений позволило рассчитать параметры межэлектродного промежутка лампы, емкость и индуктивность разрядного контура.

Разработано устройство для рафинирования металлургического кремния в плазме электронного пучка в сверхзвуковом потоке газа. Представлено описание и демонстрация возможностей электронно-пучкового метода и плазмы на его основе для удаления примесей из металлургического кремния в условиях формакуумного диапазона давлений. На лабораторном оборудовании получены образцы кремния в вариантах окислительного и безокислительного рафинирования. Показано, что при электроннопучковом переплаве происходит разделение металлических примесей по объему образца. Во всех режимах рафинирования зафиксировано заметное удаление фосфора.

В работе представлены результаты моделирования распыления твёрдого тела пучком газовых кластерных ионов методом молекулярной динамики. Монокристалл Mo бомбардируется кластерными ионами Ar с энергией 10 кэВ и размером от 50 до 2000 атомов при комнатной температуре. Угол падения совпадает с нормалью к поверхности (100) мишени. Проведено две серии моделирования с различными параметрами. В первой из них каждый ион кластера попадает в идеальную поверхность кристалла. Во второй серии моделируется последовательность соударений с учетом эволюции поверхности в результате бомбардировки и экспериментально измеренного распределения размеров кластера. Рассчитаны угловые распределения распыленных атомов для 1000 независимых столкновений и 2000 последовательных столкновений. Показано, что шероховатость поверхности в случае последовательных соударений оказывает влияние на форму угловых распределений. Показаны преимущества использования моделирования последовательности соударений.