Статья: Экспериментальный метод пассивной оптической диагностики плазмы (2011)

Представлены результаты исследования синтеза “толстой” базовой изопланатической линзы со сферическими поверхностями из материала с линейным осевым распределением показателя преломления. Исследованы и систематизированы аберрационные свойства и конструктивные параметры таких линз.

Рассмотрены магнитная и электростатическая квадрупольные линзы, в которых радиус апертуры в продольном направлении изменяется по линейному закону. Полюсные наконечники имеют форму усеченных гипербол. Проведен расчет распределения градиента поля вдоль оптической оси в 3D-геометрии для длинных электростатической и магнитной квадрупольных линз. Получены аналитические зависимости для кардинальных элементов квадрупольных линз с конической апертурой. Проведено сравнение ионно‐оптических свойств эквивалентных квадрупольных линз с конической и цилиндрической апертурами.

Характерные величины зазоров в газодинамических уплотнениях составляют порядка 10—20 мкм, поэтому задача прецизионного контроля величин зазоров и подбора сопрягаемых пар требует, как правило, дорогостоящего измерительного оборудования. Обоснована последовательность калибровки установки, проведения измерений и представлены результаты измерений зазоров цилиндрово-поршневой пары, работающей в условиях газодинамического подвеса, методом измерения расхода проходящего через зазор газа, разработанным специально для проведения технологического контроля поршней (плунжеров, вытеснителей) изготовляемых машин.

Для расширения функциональных возможностей гелиевых жидкостно‐проточных криостатов создана система автоматического поддержания давления паров жидкого криоагента. На примере результатов экспериментального использования разработанного устройства для управления температурой в гелиевом криостате с применением жидкого азота в качестве основного криоагента без изменения конструкции гелиевого криостата в температурном диапазоне 77—350 К показано, что применение предложенного способа обеспечивает работу в необходимом температурном диапазоне с точностью не хуже ± 0,05 К при минимальном расходе криоагента.

Изложены результаты исследования фотолюминесцентных свойств нанокомпозиций на основе поливинилиденфторида (ПВДФ )и полипропилена (ПП), обработанного под действием разрядной обработки в воздушной среде выше пробивной прочности воздуха и наполнителя CdS в интервале длин волн λ = 300—1000 нм. Установлено, что в зависимости от времени разрядной обработки порошков полимера интенсивность фотолюминесценции увеличивается до 1 ч, а затем уменьшается. Проведено сравнение спектров люминесценции нанокомпозиций на основе ПП+CdS и ПВДФ+CdS. Определено, что полярность полимера при прочих равных концентрациях существенно влияет на фотолюминесцентные (ФЛ) спектры нанокомпозиции. Экспериментально установлено, что в ФЛ‐спектрах в основном меняется амплитуда максимума, связанная с толщиной и свойствами приграничного слоя и с рекомбинацией через уровни дефектов в матрице и наночастиц CdS.

Представлено теоретическое исследование фоновых облученностей матрицы фоточув-ствительных элементов (МФЧЭ) с тремя типами холодных диафрагм, необходимое при разработке матричных фотоприемных устройств (МФПУ). Первые два типа являются стандартными, а третий — предлагается автором. Показано, что фоновая облученность имеет полезную и паразитную компоненты. Полезная компонента определяет величину сигнала, а сумма полезной и паразитной компонент вместе с темновым током ФЧЭ — величину шума конкретного устройства. Определение их величин необходимо для оценки фотоэлектрических параметров МФПУ. Проведен сравнительный анализ этих компонент фоновой облученности для указанных типов диафрагм.

Рассмотрены технология получения, структурные и фотоэлектрические свойства гетероэпитаксиальных слоев сульфида цинка на арсениде галлия. Показано, что спектральная характеристика изотипных гетероструктур n-ZnS—n-GaAs имеет три максимума с длинами волн 750, 450 и 335 нм. При переходе из длинноволновой области в коротковолновую область излучения и обратно происходит смена знака фотоответа. Вид спектральной характеристики изотипной гетероструктуры n-ZnS—n-GaAs зависит от знака и величины приложенного напряжения.

Отмечена тенденция к увеличению форматов и уменьшению размеров пикселей матричных фотоприемных устройств (ФПУ). Проведена оценка необходимых технологических норм, размеров кристалла и ожидаемого выхода годных интегральных схем (ИС) мультиплексоров для различных форматов и типов ФПУ. Показаны необходимость и пути технологической модернизации изготовления ИС мультиплексоров и проведена оценка необходимых финансовых затрат.

Рассмотрено современное состояние и научно‐технологические предпосылки развития ряда базовых технологий инфракрасной фотоэлектроники: полупроводниковых фоточувствитель-ных материалов, твердотельных фотопреобразователей для ИК-, УФ- и терагерцовой областей электромагнитного излучения, многоспектральных и быстродействующих приборов, метаматериалов и нанотехнологий для создания новых классов оптико‐электронной аппаратуры. Представлены результаты создания ряда фотоприемных устройств, “смотрящих” и ВЗН‐матриц из Cd02Hg08Te, InSb, InGaAs, GaPAs, PbS, PbSe, Si и Ge для областей спектра 8— 12, 3—5, 1—2 мкм с числом элементов 2x96, 2x256, 4x288, 2х(2х288), 6x576, 128x128, 256x256, 320x256, 384x288 и других систем цифровой обработки и синтеза изображений, матричных формирователей тепловизионного видеосигнала на их основе.

Приведены результаты расчета интенсивных электронных пучков в пространстве взаимодействия и в многоступенчатом коллекторе лампы бегущей волны (ЛБВ) по комплексу взаимосвязанных программ. Отличительной особенностью комплекса является модель многоскоростного по поперечным составляющим скорости электронного потока в пространстве взаимодействия и определение огибающих электронного пучка, содержащих заданный процент тока. Проведено сопоставление расчетных и экспериментально измеренных характеристик электронного пучка в ЛБВ.

Описано явление накачки квантовой составляющей энергии движения частиц, совершающих инфинитное движение. При взаимодействии пучка электронов с лазерным излучением на частоте осцилляций плотности вероятности должна наблюдаться резонансная пространственная перестройка пучка, увеличивающая квантовую составляющую энергии движения.

Теоретически проанализированы основные направления улучшения индекса цветопередачи натриевого разряда высокого давления. Проведено сравнение спектральных характеристик натрий‐ртутного столба в импульсном режиме и при работе на переменном токе. Исследовано влияние на радиационные характеристики излучения импульсных натриевых ламп повышения давления ксенона, введения в разряд рубидия и цезия.

Приведены результаты экспериментальных исследований зависимости состояния резонанса, возникающего в условиях коронного разряда в ограниченном диапазоне напряжений, от источников ионизирующего излучения. Параметры резонансной характеристики в сильной степени зависят от источников ионизирующего излучения, в том числе расположенных на расстояниях, существенно превышающих длину свободного пробега заряженных частиц (1 ми более). Показана связь пространственной конфигурации области чувствительности с распределением электрического потенциала, а также возможность идентификации видов излучения за счет особенностей изменения резонансной характеристики.

Экспериментально исследована динамика воздействия мощных потоков плотной горячей плазмы и импульсных потоков быстрых ионов, генерируемых в установках типа “Плазменный фокус” (ПФ), на твердотельные проводящие мишени в виде пластины и трубы, соответственно, нормально и аксиально располагаемые в катодной части ПФ по отношению к оси Z. Изучен разлет вторичной плазмы, образующейся на поверхности мишени. Выявлено ударно-волновое воздействие на плоские мишени, осуществляемое пучком быстрых ионов высокой мощности.

В рамках метода молекулярной динамики проведено компьютерное моделирование процесса взаимодействия ионов титана с нанокластерами Ti13. Получены энергетические и угловые распределения конденсированных, прошедших и отразившихся от кластера ионов в зависимости от первоначальной энергии бомбардирующих частиц.

Предложена модель теплопроводности пространственно‐армированной волокнистой среды с дисперсным упрочнением связующего при общей анизотропии материалов компонент композиции. Проведено сравнение расчетных значений эффективных коэффициентов теплопроводности однонаправлено- и перекрестно‐армированных композитов с экспериментальными данными. Показано удовлетворительное согласование расчетных и экспериментальных значений этих величин.

Рассмотрены флуктуации интенсивности излучения тела, которое подвержено внешнему воздействию, интенсивность которого случайно изменяется и имеет характер белого или дробового шума. Определены основные статистические характеристики излучения, такие как характеристические функции, дисперсия, спектральная плотность и др.

Найдены условия возникновения полного безотражательного поглощения электромагнитной волны при ее падении под углом на поглощающую подложку бесконечной толщины с нанесенным на нее слоем непоглощающего диэлектрика. Исследуются их зависимость от толщины слоя просветляющего покрытия, угла падения волны и диэлектрических свойств материала подложки и покрытия.

На основе нелинейной геометрической оптики сформулирован метод оценки амплитуды коротких радиоволн при прохождении через нижнюю ионосферу.

Представлен теоретический анализ рассеяния ультракоротких лазерных импульсов на металлических наносферах, помещенных в диэлектрическую среду. На основании развитого подхода в рамках справедливости теории возмущений проведен расчет основных характеристик рассматриваемого процесса как функции параметров задачи. Особое внимание уделено влиянию длительности импульса и фазы несущей по отношению к огибающей на спектр возбуждения рассеяния и величину квантового выхода.