Научный архив: статьи

Точность решения самосогласованных нелинейных задач сильноточной электроники существенно зависит от того насколько точно распределяется заряд, вносимый пучком заряженных частиц, по узлам сетки, на которой проводится дискретизация задачи. В статье предлагаются, теоретически и экспериментально обосновываются численные алгоритмы распределения объемного заряда, вносимого заряженными частицами, по узлам сеточных элементов различных форм. Рассматриваются параллелепипедальные и тетраэдральные элементы в трехмерном случае, треугольные и четырехугольные элементы в двумерном случае. Теоретически показано, что предлагаемые алгоритмы обеспечивают второй порядок точности расчета потенциала электрического поля. Приводятся результаты численных экспериментов, подтверждающие теоретическую оценку.

Представлены результаты спектроскопического исследования начального участка сверхзвуковой плазменной струи, формируемой импульсным разрядом в капилляре из углеродсодержащего полимера. Зарегистрированные с высоким временным (1–50 мкс) и пространственным (30–50 мкм) разрешением излучательные свойства высокотемпературного ядра струи (интенсивность и контур бальмеровских линий Hα и Hβ, относительные интенсивности ионных линий C II) позволили выявить особенности продольного распределения плотности и температуры электронов, вызванные неизобаричностью начального участка струи при сверхзвуковом ее истечении.

Представлены экспериментальные данные о параметрах плазмы и о составе газообразных продуктов при обработке пленки поликарбоната в плазме пониженного давления (50–300 Па) в кислороде. Анализ газовой фазы проводили методами эмиссионной спектроскопии и массспектрометрии. При различной площади обрабатываемого материала измерена напряженность электрического поля и температура газа на оси разряда, мольные доли продуктов деструкции полимера. Рассчитана функция распределения электронов по энергиям. Показано, что с увеличением площади обрабатываемого материала в реакторе изменяется приведенная напряженность электрического поля, температура газа, средняя энергия электронов и коэффициенты скоростей процессов с участием электронов.

Приведены результаты измерений средней скорости истечения плазменной струи, получаемой при помощи малогабаритного магнитоплазменного компрессора (МПК) с низковольтной системой питания. Определены зависимости скорости от давления газа, расстояния от торца плазмотрона и амплитуды тока разряда. Показано, что при давлениях ≲ 50 Торр скорость практически не меняется на расстоянии 5–25 мм от торца плазматрона. Выяснено, что скорость плазменной струи возрастает прямо пропорционально величине разрядного тока.

Предложено новое описание распределения энергии заряженных частиц в эксперименте по облучению газовых D–T-мишеней мощным лазерным излучением. Используется ранее введенный авторами класс трехпараметрических функций, в основной части совпадающих с Больцмановским экспоненциальным распределением, а в асимптотической – со степенной (гиперболической) функцией. Результатами работы является уточнение эффективной температуры тепловой части распределения, а также и более точное определение количества высокоэнергетических частиц в его асимптотической части.

В рамках решения нерелятивистской электродинамической задачи получены формулы для тангенциальной диссипативной силы (силы электростатического трения) аксиальносимметричного зонда, движущегося параллельно плоской поверхности однородных пластин, или покрытых тонкими пленками пластин с различным сочетанием диэлектрических свойств. Разработаны численный алгоритм и программа расчета силы электростатического трения. В качестве примера вычислены силы трения металлического шарика вблизи металлической поверхности при фиксированной разности потенциалов между ними. Сравнение рассчитанных сил трения с экспериментальными значениями диссипативных сил в условиях электростатического взаимодействия обнаруживает расхождение на 8 порядков величины в меньшую сторону, как и в теоретических оценках других авторов. Зависимость силы трения от расстояния до поверхности аналогична наблюдавшейся в эксперименте.

Предложен метод обнаружения, наблюдения и оценки физических неоднородностей в материалах, объединяющий метод регистрации неоднородностей в показателе преломления по рассеянному ими свету и метод обнаружения неоднородностей в материалах по их поглощению и/или дополнительному тепловому излучению при нагреве лазерным излучением с использованием тепловизионного прибора ИК-диапазона. Предложена реализующая этот метод установка. Анализируется методика лазерно-тепловизионной неразрушающей бесконтактной дефектоскопии прозрачных материалов для контроля малоразмерных дефектов ИК-оптики и особо чистых полупроводников. Она может быть использована для выявления участков с повышенной концентрацией малоразмерных дефектов структуры материала и примесей, в том числе и так называемых кластерных образований. Причём во многих случаях возможно выявление скоплений электрически нейтральных примесей, в принципе не выявляемых традиционно применяемыми электрофизическими методами.

Рассмотрено устройство отключения дискового взрывомагнитного генератора от спирального генератора. Предложен вариант устройства, не содержащий электродетонаторов. Срабатывание устройства отключения синхронизировано с окончанием работы спирального генератора. Описаны принцип действия и конструктивные схемы устройства отключения. Представлены результаты компьютерного моделирования и экспериментов по модернизации стандартных устройств отключения.

Для регистрации оптического излучения малой интенсивности в видимой и ближней инфракрасной областях спектра при комнатных температурах нашли применение кремниевые лавинные фотоприемники с высокой чувствительностью в этих областях спектра при низких напряжениях питания и большими коэффициентами усиления.

В статье установлены зависимости вида амплитудного распределения сигналов таких фотоприемников от величины напряжения их питания.

В качестве объектов исследования использованы серийно выпускаемые кремниевые фотоэлектронные умножители Кетек РМ 3325 и ON Semi FC 30035, а также умножители из опытной партии, произведенной ОАО «Интеграл» (Республика Беларусь).

Определен диапазон напряжений, при которых амплитудные распределения выходных сигналов кремниевых фотоэлектронных умножителей имеют ярко выраженные пики. Установлено, что с увеличением напряжения питания часть пиков исчезает.

Показано, что зависимости средней амплитуды отклика от перенапряжения для кремниевых фотоэлектронных умножителей имеют линейный участок, а увеличение перенапряжения приводит к росту дисперсии амплитудного распределения импульсов.

В данной работе исследовано влияние атомов хрома и железа на процессы дефектообразования в кремнии. Установлено, что при совместном введении хрома и железа в кремний одновременно с уменьшением концентрации уровней Ес – 0,41 эВ и Ес – 0,51 эВ (для Cr) и Еv + 0,41 эВ (для Fe) наблюдается образование нового уровня в верхней половине запрещенной зоны с энергией ионизации Ес – 0,30 эВ, который, вероятно, связан с примесной парой Cr с Fe в Si. Обнаружено, что уменьшение концентраций оптически активных атомов углерода и кислорода NС опт и NО опт зависит от концентрации электрически активных атомов хрома и железа и составляет 10–25 % для кислорода, а величина NС опт почти не меняется.

Комплексными методами физико-химического анализа был изучен характер взаимодействия и природа дефектности в системе сплавов SnSe-TbSe. Определена зависимость коэффициента Холла и термоЭДС от процентного содержания тербия. Исследована температурная зависимость термоэлектрических и термомагнитных свойств систем сплавов TbxSn1-xSe.

Диоксид ванадия VO2, в котором фазовый переход осуществляется при наиболее «технологичной» температуре +67 оС, изменение удельного сопротивления составляет около пяти порядков, показатель преломления изменяется (на  = 6328 Å) от 2,5 до 2,0, а время переключения рекордно малое, считается наиболее перспективным материалом современной оптоэлектроники. Рассмотрены ключевые эксперименты по исследованию динамики сверхбыстрого обратимого фазового перехода «металл–диэлектрик» в диоксиде ванадия, имеющего рекордно малое время переключения (10 фс). Это свойство диоксида ванадия может быть использовано для создания уникальных оптических затворов, которые найдут применение при исследовании быстропротекающих процессов, в разработке систем оптических телекоммуникаций, а также в различных областях оптоэлектроники и фотоники.