Успехи прикладной физики

Представлены результаты экспериментального исследования фотоокисления примесей сероводорода (8–20 мг/м3) и формальдегида (3–7 мг/м3) в воздухе ультрафиолетовым излучением с длинами волн 184,95 и 253,65 нм при давлении 1 атм, начальной температуре 20 оС и относительной влажности воздуха 90 %. Создана модель для численного моделирования фотоокисления сероводорода и формальдегида в смеси с влажным воздухом. Кинетическая схема состоит из 7 и 4 фотохимических ре-акций, инициируемых квантами излучения на длинах волн 184,95 и 253,65 нм соответственно, и 43 индивидуальных обратимых химических реакций с участием 29 химических частиц (атомов, радикалов и молекул). Результаты численного моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Использование технологических лазеров имеет значительное преимущество при обработке композиционных материалов (КМ) по сравнению с традиционными механическими видами обработки. Тем не менее, некоторые проблемы возникают из-за разницы в тепловых свойствах различных компонентов композита. В случае углеродных КМ волокна и матрица имеют очень разные времена испарения, поэтому, когда матрица достигает своей точки кипения (~773 К), волокна по-прежнему не подвержены воздействию ( 3573 К), что приводит к возникновению зоны термического воздействия (ЗТВ). В этой статье рассматривается влияние основных пара-метров лазерной резки КМ, таких как время взаимодействия, мощность и длина волны лазера. Показано, что эффективность и качество лазерной обработки существенным образом зависит от способности материала поглощать энергию лазерного излучения.

Статья посвящена анализу возможности измерения величины эффективной фото-чувствительной площади фотоприемных устройств второго поколения с помощью стандартной методики, приведенной в ГОСТ 17772-88. Существенным достоинством стандартной методики измерения является полное соответствие современным требованиям метрологического обеспечения, а недостатком – направленность на контроль фотоприемных устройств первого поколения. На основании за-рубежных источников для фотоприемных устройств второго поколения определены характерные распределения чувствительности по поверхности фоточувствительного элемента и проведено моделирование процесса измерения величины эффективной фоточувствительной площади по стандартной методике, определена погрешность измерения. Результаты анализа показали возможность ограниченного использования стандартной методики для контроля фотоприемных устройств второго поколения.

Представлены результаты по воздействию коротковолнового излучения и обратного смещения с широким диапазоном величин воздействующих факторов (энергии квантов и плотности потока фотонов, тока и напряжения обратного смещения) на вольтамперные характеристики, токи шума и сигнала, а также равномерности тока сигнала в многоплощадочных планарных фотодиодах р+–n-типа из антимонида индия. Исследования проводили непосредственно на кристаллах, а также макетах фотодиодов с этими кристаллами. Для обоих случаев воздействия все полученные результаты по деградации и восстановлению изучаемых параметров объясняются единой моделью на основе зарядки определённых участков поверхности кристалла «горячими» электронами, «разогретыми» до необходимых энергий либо поглощёнными квантами, либо электрическим полем области пространственного заряда р+–n-перехода, а также зависимости степени закрепления электронов на поверхности от величин воздействующих факторов. Делается вывод о том, что при проектировании и производстве следует учитывать возможности отказов ФД за счёт зарядки поверхности планарной структуры при сохранении бездефектной металлургической и планарной границ р+–n-перехода. Определены меры по устранению таких отказов.

Тройные и четверные растворы материалов группы А3В5 арсенидов InGaAs и фосфидов InGaAsР используются в современных приборах коротковолнового ИК-диапазона спектра различного назначения. Проведены оценки и моделирование времени жизни в структурах А3В5 в соответствии с тремя основополагающими механизмами генерации-рекомбинации: излучательным, Оже и Шокли-Рида-Холла. По про-веденным оценкам время жизни в материале In0,53Ga0,47As n-типа проводимости в диапазоне концентраций 1013–1017 см-3 составляет от 10-5 до 4,510-4 с, что позволяет достигать высоких фотоэлектрических параметров.

Разработана конструкция и изготовлены матричные ФЧЭ на основе полупроводникового твердого раствора HgCdTe на подложках из кремния форматом 640×512 элементов с шагом 25 мкм с длинноволновой границей чувствительности 5 мкм по уровню 0,5. Разработаны схема и топология, по которым изготовлены матричные мультиплексоры форматом 640512 элементов с шагом 25 мкм, обеспечивающие рабочие режимы на тактовой частоте до 10 МГц. Методом гибридной сборки на индиевых столбах изготовлено матричное ФПУ форматом 640512 элементов с шагом 25 мкм. Лучшие образцы ФПУ характеризуются следующими параметрами: средняя величина NETD < 13 мК, количество работоспособных элементов > 99,5 %.

Создан комплекс диагностической аппаратуры с многоканальным сцинтилляционным спектрометром рентгеновского излучения в энергетическом диапазоне 270 кэВ с наносекундным временным разрешением и разработана методика измерений. Исследована динамика спектрального состава импульсного рентгеновского излучения плазмы микропинчевого разряда на установке типа «низкоиндуктивная вакуумная искра». Проведенные исследования позволили получить экспериментальные результаты динамики электронной температуры Te плазмы в процессе микропинчевого разряда и определить последовательность образования жесткого рентгеновского излучения.

Представлены результаты исследования условий синтеза графена и систем на его основе без использования подложек при конверсии жидких и газообразных углерод-содержащих материалов в гелиевой, азотной или аргоновой плазме, генерируемой электродуговым плазмотроном, при пониженном давлении. С помощью комплекса физико-химических методов установлено, что при синтезе в объеме морфология графена имеет вид смятой бумаги. При изменении геометрии проточной части реактора без использования подложек формируется структура гидрированного графена. Использование азотной плазмы позволяет получить графен, допированный атомами азота или меди. При добавлении спиртов в плазму аргона или гелия происходит синтез термически стабильного окисленного графена. Сделан вывод о возможности применения плазменных условий для одноступенчатого синтеза графеновых материалов.

Предложена модель термоэлектрического холодильного устройства, работающего на основе эффекта Пельтье, которое может быть использовано для получения глубокого охлаждения разного рода микроэлектронных приборов. Выполнен расчет глубины охлаждения этого устройства. Показано, что предложенное устройство может быть значительно более эффективным по сравнению с используемыми в настоящее время термоэлектрическими холодильниками. В статье сделан анализ полученных результатов, даны практические рекомендации.

Приводятся конструкция и технические параметры стенда, предназначенного для исследования характеристик тонкостенных трубок – строу (straw). Описана методика и представлены результаты измерений характеристик строу диаметром 9,8 мм и толщиной стенки 20 мкм. Определена область упругой деформации, которая простирается до натяжения (1,850  0,002) кгс. Натяжение, превышающее эту величину, приводит к упругопластической деформации, при которой возрастают скорость релаксации натяжения и ползучесть материала строу. Измерен модуль упругости материала трубки, составляющий (4,44  0,05)109 Н/м2. Результаты исследований температур-ной зависимость модуля упругости позволяют выбрать оптимальную температуру работы строу-детектора. Определен коэффициент Пуассона материала трубки, требуемый для оценки изменения её натяжения в вакууме. Его величина составила 0,338  0,004. Для процесса релаксации впервые рассматривается наличие квазипостоянного остаточного натяжения на временном интервале срока службы детектора, определяемого величиной начального натяжения строу. Представленные результаты показывают высокую точность измерений.

В работе выполнены экспериментальные исследования тепловых полей в газоразрядных лампах, позволившие расчетным путем определить конструктивные характеристики ксеноновой лампы сверхвысокого давления с сапфировой оболочкой. Предложенная конструкция газоразрядной лампы обладает бóльшей надежностью, соответствует по световым параметрам источнику излучения с шаровой кварцевой оболочкой, но по габаритным размерам меньше аналога в два раза.

Впервые разработана методика численного моделирования анализатора винтовых электронных пучков (ВЭП) гиротронов, работающего на принципе тормозящего электрического поля. Методика учитывает трехмерность распределения электрического поля и позволяет проводить анализ схем анализаторов с различной конфигурацией электродов в области торможения электронного пучка с целью определения погрешностей измерений питч-фактора, скоростного разброса и вида функции распределения по осцилляторным скоростям, вносимых за счет сложной трехмерной пространственной структуры тормозящего поля. Методика применима для расчета степени искажения функции распределения при различных входных функциях распределения по осцилляторным скоростям, реализующихся в системах формирования ВЭП с различными топологиями пучков (пограничный, ламинарный, регулярно пересекающийся, перемешанный).