Статья: Формирование и применение импульсных сильноточных электронных пучков. Часть III*. Процессы в пучковой плазме (2008)

Приведены результаты компьютерного анализа характеристик электроннооптической системы (ЭОС) с электростатической фокусировкой, предназначенной для использования в широкоформатном электронно-оптическом преобразователе (ЭОП) c временным разрешением порядка 1 пс по всему рабочему полю вдоль пространственной оси. Полученные результаты могут быть полезными при создании систем высокоскоростной фотохронографии.

Приведены конструкция, а также расчетные и экспериментальные характеристики пакетированного пятирезонаторного усилительного клистрона с распределенным взаимодействием, предназначенного для аппаратуры миллиметрового диапазона, в том числе мощных усилительных цепочек с маломощным входным твердотельным генератором. В экспериментальном макете клистрона средневолновой части миллиметрового диапазона при ускоряющем напряжении 18 кВ и токе пучка 0,5 А обеспечивается усиление до 50 дБ, выходная импульсная мощность около 2 кВт, полоса усиления 0,25—0,35 %. Рассмотрены возможности расширения полосы частот.

В белых светодиодах (фирма Foryard Optoelectronics) на основе p-n-гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN с тонким активным слоем InGaN и верхним люминофорным покрытием (алюмоиттриевый гранат, активированный церием), полученных на подложке из Al2O3,, определены параметры центров рекомбинации по приведенной скорости рекомбинации Rred: энергии активации и коэффициенты захвата. Установлен диапазон изменения концентрации глубоких уровней Ndeep и вероятности туннелирования в интервале изменения напряжения 1—2 В.

Исследовалось влияние имитирующих факторов ядерного взрыва и протонного облучения на фотоэлектрические свойства фотодиодов на основе селенида индия. Установлено, что импульсное гамма-излучение и импульсное нейтронное облучение приводят к улучшению фотоэлектрических характеристик исследуемых фотодиодов. Показано, что большие флюенсы нейтронного облучения облегчают процесс образования комплексов в межслойном промежутке слоистого селенида индия, вследствие чего несколько ухудшаются фотоэлектрические параметры фотодиодов.

Проведены разработка и исследование радиационной стойкости фотодиодов на основе слоистых соединений GaSe, InSe, GaTe, предназначенных для видимой и ближней ИК-областей спектра и процесса диффузии различных примесей в слоистых полупроводниках. Показано, что в новой технологии изготовления фотодиодных структур исходные материалы GaSe, InSe, GaTe подвергались воздействию ионизирующего облучения при малых флюенсах, а потом на них производились процессы диффузии компенсирующих элементов с предварительным отжигом. Указанные изменения в технологии получения фоточувствительных элементов позволили получить фотодиодные структуры более пяти элементов. Определена радиационная стойкость исследуемых фотодиодов и выявлена возможность использования их в условиях повышенной радиации.

Приведены результаты исследования фотоэлектрических свойств пленок CdSe1-xTex, имеющих прикладное значение для ИК-техники.

Сообщено о наблюдении спонтанного и стимулированного излучения в диапазоне длин волн 1,4—4,5 мкм из гетероструктур CdxHg1-xTe, выращенных на GaAs- и Si-подложках с помощью молекулярно-пучковой эпитаксии. Суперлюминесценция наблюдалась при температурах 77—300 K при оптической накачке импульсным Nd: YAG-лазером. Обсуждены детали образцов, экспериментальной установки, спектры излучения и возможные приложения.

Исследованы светодиоды InGaN/AlGaN/GaN на стандартной подложке SiC [KPT-1608 PBC (SMD)] с двумя квантовыми ямами и активным слоем InxGa1-xN (х = 0,2). Установлен механизм токопереноса по прямым вольт-амперным характеристикам — туннелирование с участием прыжковой проводимости. Определены параметры указанных механизмов и их зависимость от напряжения и температуры. Дано объяснение наблюдаемым особенностям, в частности, скачок длины прыжка при T = 320—324 К.

Дано описание алгоритмов и программ расчета и оптимизации многоступенчатых коллекторов с торможением произвольной конфигурации для ламп бегущей волны (ЛБВ) и клистронов. Функцией цели является КПД коллектора, а варьируемыми параметрами — потенциалы и конфигурация ступеней коллектора, величина и распределение магнитного поля. Для неаксиально-симметричных многоступенчатых коллекторов (МК) оптимизированы смещение, наклон электродов и распределение магнитного поля.

Предложено и теоретически исследовано устройство, фильтрующее по энергии пучки заряженных частиц. Оно состоит из цилиндрического полезадающего электрода, в меридиональной плоскости которого расположен плоский заземленный электрод, а по торцам — заземленные диафрагмы, через которые осуществляются впуск и вывод пучка. В широком диапазоне изменения геометрии системы рассчитаны ее параметры для двух случаев: с двойной фокусировкой пучка на плоский электрод и в режиме параллельного переноса пучка.

Рассмотрено аналитическое описание движения заряженной частицы в переменных магнитных системах ускорителей и накопительных колец. Для этого компоненты магнитного поля раскладываются в ряд Фурье, что приводит к одному уравнению типа Хилла. Разработаны методы решения полученных дифференциальных уравнений с периодическими коэффициентами. Приведены результаты для ускорительной системы FODO и одной линейной машины.

Показано, что ограниченный по длине аксиально-симметричный электронный цилиндр обладает фокусирующими свойствами по отношению к пучкам ионов. Приведен пример расчета параметров системы для фокусировки интенсивного пучка ионов гелия.

Проанализирована широко распространенная модель уравнений баланса для расчета зарядовых распределений ионов (ЗРИ) в ионном источнике на электронно-циклотронном резонансе (ЭЦР) и предложена ее модификация, позволяющая более точно описывать процессы удержания и накопления тяжелых ионов в ЭЦР-плазме ионного источника в случае смеси газов. Обсужден подход расчета времени удержания частиц (ионов и электронов) на основе теории Пастухова, а именно расчет времен удержания в процессе двухэтапной минимизации функционалов специального вида. Дано сравнение с экспериментальными результатами.

Среди известных инвариантных решений уравнений нестационарного пучка выявлены варианты, описывающие стационарные осесимметричные потоки. Приведены новые решения в элементарных функциях. Решена внешняя задача для ранее неизвестного электронного течения.

Рассмотрен детектор для измерения тока импульсных сильноточных ионных пучков ядерным методом с использованием реакции 14N(p, γ)15O(β+)15N с порогом последней 278 кэВ. Черенковский детектор дает возможность наблюдать ток ионов во времени, энергия которых выше порога реакции. Чувствительность детектора, состоящего из черенковского радиатора, световода, фотоэлектронного умножителя, составляет 1,1 В/(А·ср).

Предложен комплексный метод контактной диагностики низкотемпературной плазмы высокочастотного индукционного (ВЧИ) разряда, позволяющий восстановить основные электромагнитные и тепловые параметры ВЧИ-разряда конечной длины по измеренным значениям амплитуды продольной компоненты магнитного поля в разряде.

Различные комбинации системы плазма—раствор приводят к появлению динамической границы, что сопровождается рядом процессов, один из которых — неравновесное испарение под действием ионной бомбардировки. Экспериментальные данные интенсивности спектральных линий щелочных металлов и скорости массопереноса позволили провести корреляцию между излучением разряда и неравновесным потоком раствора, что дало возможность предположить механизм переноса растворенных веществ из раствора в зону плазмы.

Представлен комплекс аппаратуры для измерения спектра импульсного рентгеновского излучения плазмы, разработанный на основе метода серых фильтров. Приведены основные результаты измерений, полученные при исследовании рентгеновского излучения плазмы микропинчевого разряда.

Разработан высоковольтный твердотельный коммутатор (ВТК) на основе параллельнопоследовательного включения IGBT. На базе коммутатора построен полностью твердотельный генератор импульсов субмикросекундного диапазона для накачки мощного эксимерного лазера. Максимальная выходная мощность генератора 2 кВт, рабочая частота до 2 кГц, амплитуда выходного напряжения 20—27 кВ, длительность фронта нарастания выходного напряжения < 70 нс.

Получено замкнутое описание турбулентного и псевдотурбулентного переноса импульса и момента импульса в твердой фазе на основе уравнений для вторых моментов пульсаций линейной и угловой скоростей частиц с учетом сил аэродинамического сопротивления.

Предложены модели теплопроводности ортогонально армированной волокнистой среды с дисперсным упрочнением связующего без учета и с учетом времени релаксации материалов фаз композиции. Проведено сравнение расчетных значений эффективных коэффициентов теплопроводности однонаправленно и перекрестно армированных композитов с экспериментальными данными. Показано удовлетворительное согласование расчетных и экспериментальных значений этих величин.

Рассмотрено ограничение концепции индуцированного излучения в классических пучковых системах, связанное с учетом сопутствующего спонтанного излучения (радиационного трения). Показано, что при укорочении длины волны в лазерах на свободных электронах (ЛСЭ) спонтанное излучение оказывает существенное влияние на фазировку частиц. Это приводит к практически важному ограничению на длину излучающей системы, которое не может быть скомпенсировано увеличением тока пучка.