Статья: Оптические покрытия для современных тепловизионных систем (2007)

Разработаны основные технологические принципы получения в оптических слоях, наносимых испарением в вакууме, требуемых расчетных значений как постоянных, так и меняющихся по толщине показателей преломления. Результаты исследований могут быть использованы при конструировании безаберрационных оптических элементов.

Представлена комплексная технология изготовления оптических покрытий с использованием математических методов синтеза конструкций покрытий и широкополосного акустооптического спектрофотометра AOS-4SW.

Проведены испытания электронно-лучевых вычислений (ЭЛВ) в импульсном режиме. Даны описание схемы стенда импульсных испытаний и принцип ее работы. Представлены импульсные характеристики электронно-лучевых вентилей ЭЛВ 4/40 (ток 4 А в статическом режиме, коммутируемое напряжение 40 кВ) и ЭЛВ 50/100 (ток 50 А в статическом режиме, коммутируемое напряжение 100 кВ). Анализируются полученные результаты.

На основе поликристаллов YBa2Cu3O7-x разработано устройство — формирователь гармоник, в котором используются нелинейные магнитные свойства данного высокотемпературного сверхпроводника. Устройство позволяет формировать широкий спектр гармоник. Амплитуды высших гармоник плавно уменьшаются с увеличением номера гармоники. Предлагаемое устройство имеет широкий динамический диапазон, проще конструктивно и более надежно по сравнению с имеющимися устройствами.

По результатам испытаний тепловизионного прибора реструктурируют инфракрасную (ИК) сигнатуру объекта наблюдения на фрагменты, формирующие его видеообраз. Дальность распознавания для нормированных условий вычисляют как дальность обнаружения фрагментов видеообраза, замещая их эквивалентными мирами.

Проведен сравнительный анализ методик определения облученностей в плоскости расположения чувствительных элементов (ЧЭ) приемников излучения в измерительных установках, содержащих абсолютно черное тело (АЧТ).

Показано, что при определенных условиях диффузионный ток Idm центральных n+-p-переходов многоэлементного ИК-фотоприемника на основе Hg1-xCdхTe (x ≈ 0,2) может быть существенно меньше диффузионного тока единичного n+-p-перехода на основе той же самой гетероэпитаксиальной структуры. При этом величина Idm хорошо описывается в рамках одномерной модели n+-p-перехода с короткой базой и блокирующим контактом, в то время как в рассматриваемом многоэлементном ИК-фотоприемнике контакты в p-области являются омическими, и расстояние между ними и крайними пикселами превышает диффузионную длину электронов.

Представлена разработка InGaP-фотокатода для электронно-оптических преобразователей (ЭОП), работающих в видимом диапазоне спектра. Оптимизированы технологические и конструктивные параметры InGaP-фотокатода. С помощью метода дифракции быстрых электронов оценено качество подготовки поверхности фотокатода перед активировкой. Герметизированные в ЭОП образцы фотокатодов имели интегральную чувствительность S = 300 мкА/лм и квантовую эффективность на длине волны 560 нм – QE = 30 %. Намечены пути дальнейшего усовершенствования InGaP-фотокатода.

Методом посадки на оптический контакт созданы изотипные гетеропереходы n-InSe<РЗЭ>/n-CuInSe2 с процентным содержанием введенной примеси NREE = 0; 10-5; 10-4; 10-3; 10-2 и 10-1 ат.% редкоземельных элементов (РЗЭ) типа гадолиния, гольмия и диспрозия. Исследованы их фотоэлектрические свойства в режимах фотопроводимости, фотоЭДС и фотодиода при различных ориентациях падающего света относительно контактирующих

Многоэлементные фотоприемники обладают значительным разбросом чувствительности между элементами, что приводит к появлению на выходном изображении помех за счет различия выходных напряжений элементов при одинаковых параметрах облучающего сигнала. Для исключения указанных дефектов изображения применяются различные методы выравнивания чувствительности каналов. При этом надо заметить, что эффективность такого выравнивания во многом зависит от исходного разброса вольтовой чувствительности многоэлементного фотоприемника.

Представлены результаты воздействия пленки Si3N4, осажденной в плотной плазме, на темновой ток и стабильность планарного InGaAs/InP pin-ФД. Указаны режимы осаждения пленки из смеси азота с моносиланом и параметры полученной пленки. Технология осаждения пленки Si3N4 обеспечивает получение и стабилизацию плотности темнового тока планарного InGaAs/InP pin-ФД на уровне 10-5—10-6 А/см2, в том числе и при повышенной температуре.

Обращенная магнитная конфигурация (FRC — field reversed configuration) является одной из наиболее перспективных альтернативных систем магнитного удержания с высокими β. Поэтому она может рассматриваться как возможный вариант концепции реактора низкой нейтронной активности на смеси D–3He. В связи с проблемой аномального транспорта в FRC обсуждаются возможные скейлинги для времени удержания плазмы. Предложены скейлинги, основанные на различных физических предпосылках. Проведен анализ соответствия предложенных скейлингов существующим экспериментальным данным.

Представлены результаты прямых измерений параметров рентгеновского излучения, а также модельных расчетов, выполненных на основе регистрируемого в экспериментах спектра электронной эмиссии, из плазмы быстрого зет-пинча в среде тяжелых элементов.

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния расхода газа на параметры импульсно-периодического режима отрицательной короны в потоке аргона. Установлено, что увеличение расхода газа вызывает увеличение длительности и изменение формы импульса тока отрицательной короны.

Приведены результаты экспериментального исследования многоканального разряда, возникающего в гелии под действием излучения искры в однородном поле, когда напряжение на газовом промежутке меньше напряжения статического пробоя. Установлено, что причиной возникновения многоканального разряда является искажение поля у катода пространственным зарядом положительных ионов. Установлены закономерности формирования искровых каналов в гелии, аргоне, воздухе, азоте и элегазе (SF6), дан обзор работ по каналированию газовых разрядов.

Рассмотрены характеристики разряда постоянного тока в поперечном потоке газа. Численно и аналитически исследованы процессы в области положительного столба разряда. Показано, что поперечный размер положительного столба при учете прилипания оказывается существенно меньше, чем в его отсутствие. В зависимости от начальных условий возможны два режима развития разряда — равномерный медленный прогрев по всему сечению разряда и режим развития ионизационно-перегревной неустойчивости, сопровождающийся уменьшением поперечного сечения разряда, электрического поля в положительном столбе и резким ростом температуры.

Проведен расчет тока и электронных траекторий как “паразитного “ пучка, эмитированного с корпуса катода, так и пучка, эмитированного катодом. Обнаружено, что ток “паразитного “ пучка составляет несколько процентов от тока катода. Показано, что оба пучка объединяются в один. Рассчитана фокусировка объединенного пучка в магнитной периодической фокусирующей системе (МПФС). Отмечено, что в пушках с большой компрессией пучка по площади (порядка 35 и выше) “паразитный” пучок заметно увеличивает заполнение пролетного канала объединенным пучком. Предложены способы подавления “паразитной” эмиссии с корпуса катода.

Рассмотрены возможности моделирования зависимости интенсивности монохроматической катодолюминесценции от энергии электронов пучка для двухслойной полупроводниковой структуры на основе GaAs, диффузия неосновных носителей заряда в которой описана с использованием модели независимых источников.

Рассмотрена проблема моделирования распределения выделенных в процессе облучения образца электронным пучком энергии (дозы облучения) и заряда. Сравниваются результаты, полученные методом Монте-Карло в приближении дискретных и непрерывных потерь. Получены аналитические выражения для распределений глубина—доза и глубина—заряд для Si, Au, Ag, Cu, GaN.

Получено аналитическое решение параксиального уравнения огибающей электронного пучка (уравнения Ли-Купера) в магнитном поле с учетом рассеивающе-диссипационных сил со стороны частиц газа. Введен критерий фокусировки, определяющий закономерности увеличения поперечных размеров пучка по мере распространения в газовой среде. Проанализированы частные случаи транспортировки.

Представлены результаты по регистрации излучения, возникающего при испытании высоковольтного промышленного оборудования, и измерений изотопного состава химических элементов, входящих в состав сплавов, из которых изготовлены варисторы. Обнаружено, что при высоковольтных испытаниях на фотопленках и ядерных фотопластинках регистрируются следы, аналогичные следам, полученным в лабораторных исследованиях по электровзрыву проводников в жидкости. В варисторах, участвовавших в промышленных испытаниях, обнаружены искажения изотопного состава титана.

Рассмотрено тормозное излучение быстрых нерелятивистских электронов, проходящих через двухмерную кристаллическую структуру, находящуюся в однородном электрическом поле. Показано, что в дифференциальное сечение могут давать заметный вклад фотоны, возникшие в результате движения электронов в однородном электрическом поле, которое значительно слабее атомного. При определенных условиях найденные сечения имеют заметную осцилляционную структуру, что связано с чисто квантовым эффектом — интерференции движения электронов в однородном поле и Кулоновом поле рассеивающих центров.

Рассмотрены актуальные вопросы расчета процессов газообмена в цилиндрах транспортных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с традиционным типом механического привода и альтернативными электрогидравлическим и электромагнитным приводом клапанов газораспределения. Составлены и приведены подробные математические модели, учитывающие все основные явления, происходящие при газообмене. Процесс газообмена представлен в виде перетекания газов по нескольким резервуарам, связанным трубопроводами. Совместное решение уравнений энергии, уравнений переноса массы и уравнений смешения дает искомые температуры и давления, а также состав газовой смеси в цилиндре ДВС. Это позволяет найти затраты энергии на привод клапанов газораспределения, а также более точно вычислять коэффициент наполнения и индикаторную мощность двигателя. Таким образом, определяется важнейшая характеристика газообмена — зависимость коэффициента остаточных газов от коэффициента избытка продувочного воздуха. Однако система нелинейных дифференциальных уравнений имеет шестой порядок, а в случае электромагнитного привода — двенадцатый порядок, что может приводить к потере численной устойчивости. Решение данной задачи позволяет повысить точность инженерных расчетов при проектировании ДВС и агрегатов наддува, а также может быть использовано при разработке бортовых систем оптимального управления транспортными двигателями. Совокупное использование упомянутых выше технических решений и математической модели газообмена позволит реально прогнозировать повышение топливной экономичности двигателей и снижение эмиссии вредных веществ с выпускными газами в эксплуатации.

Рассмотрены две системы уравнений переноса корреляций пульсаций скорости и температуры частиц на участке установившегося восходящего движения газодисперсного потока с учетом конвективного и радиационного теплообменов и межфазного взаимодействия, отличающиеся между собой способом замыкания. В первом случае замкнутое описание теплопереноса твердой фазы осуществляется на уровне уравнений для вторых моментов, во втором — для третьих. Пульсационные характеристики газа рассчитываются с использованием однопараметрической модели турбулентности, обобщенной на случай двухфазных турбулентных течений. На основании численных исследований проведен сравнительный анализ двух методов расчета восходящего неизотермического потока газовзвеси. Показано, что в определенных интервалах четвертые моменты могут быть значительно выше, чем третьи, что необходимо учитывать при расчетах неизотермических течений газовзвеси.

Классические дифференциальные уравнения имеют статистический смысл и являются верными только для средних значений большого числа отдельных элементарных процессов. К этим процессам обычно относят квантовые закономерности, автор же предполагает, что к элементарным процессам относятся также структурные изменения в сложных системах. Предлагается структурное описание сложных систем, при котором классические уравнения равновесия получают статистический смысл и являются верными только для средних значений, возникающих в результате взаимодействия структурных изменений.