Статья: Возможности сканирующей зондовой микроскопии как инструмента оценки модификации поверхности биообъектов под воздействием нетермической плазмы (2026)

Представлено экспериментальное исследование влияния количества фоновых изображений на эффективность обучения модели YOLOv8n для обнаружения объектов на синтетических данных. На основе ранее установленного оптимального числа кадров на фон (1000) проведён анализ зависимости качества обнаружения от числа фоновых сцен в диапазоне от 10 до 150. Эксперименты показали, что оптимальным является использование 40–60 фонов, обеспечивающих наилучший баланс между обобщающей способностью и предотвращением переобучения. Выявлено, что стандартный файл best. pt не всегда соответствует лучшей эпохе обучения, что требует пересмотра критериев выбора модели. Предложены практические рекомендации по улучшению синтетических датасетов, включая расширение аугментаций, вариативность условий съёмки и адаптивную генерацию.

Исследованы особенности ЭПР-сигналов в семенах сои (Glycine max (L.) Merr.) сорта Дельта после воздействия гамма-излучения и низкоэнергетических электронов с энергиями 100 и 120 кэВ. Измерения проводили для измельчённых цельных семян и отдельно выделенной семенной оболочки. Поглощённые дозы составляли 1, 2, 3, 4 и 5 кГр, контрольные образцы не подвергали облучению. Установлено, что в цельных семенах после гамма-облучения формируется дозозависимое усиление центрального синглетного сигнала с g ≈ 2,0036, связанного с углеродцентрированными радикалами, при сохранении секстета ионов Mn2+ как фонового парамагнитного компонента. В семенной оболочке наиболее выраженный ЭПР-сигнал наблюдался после электронного облучения, что согласуется с ограниченной проникающей способностью низкоэнергетических электронов и преимущественным воздействием на поверхностные структуры семени. При дозе 5 кГр на 14-е сутки амплитуда сигнала в семенной оболочке превышала контрольный уровень в 3,5 раза для электронов с энергией 100 кэВ и в 6,1 раза для электронов с энергией 120 кэВ, при этом через 3 месяца она составляла, соответственно, 65,4 и 50,7 % от значений, зарегистрированных на 14-е сутки. Полученные результаты показывают, что амплитуда центрального ЭПР-сигнала может использоваться как диагностически значимый признак радиационной обработки сои, а анализ семенной оболочки особенно информативен при обработке низкоэнергетическими электронами.

Рассмотрена технология лазерно-наведенного разряда (ЛНР) как перспективного гибридного метода дистанционной обработки материалов, объединяющего микронную точность лазерного управления плазменным каналом с высокой энергоэффективностью электрического разряда. Описаны принципы инициирования разряда и влияние покрытия образца (свободной поверхности, масляной и полиэтиленовой плёнок) на морфологию и энергетические характеристики обработки материалов. Проведён сравнительный анализ ЛНР и традиционной электроэрозионной обработки, показавший преимущества первого метода: точное позиционирование разряда, контролируемую и минимальную зону термического влияния, отсутствие толстого рекристаллизованного слоя, а также возможность прямой обработки диэлектриков и широкозонных полупроводников без предварительной металлизации. Полученные результаты имеют практическую ценность для развития производств в микроэлектронике, оптоэлектронике и биомедицинской инженерии, где критически важны высокий энерговклад, минимальное тепловое воздействие и работа с труднообрабатываемыми функциональными материалами.

Исследована зависимость концентрации электронов в плазме несамостоятельного газового разряда в смесях азота и кислорода при давлении газа десятки Торр от интенсивности падающих на нее миллиметровых (ММ) электромагнитных волн с частотой 45 ГГц. Разряд поддерживался сторонним ультрафиолетовым излучением. Найдена нелинейная высокочастотная восприимчивость такой фотоионизационной (ФИ) плазмы. Показано, что ФИ плазма может быть использована в качестве нелинейной среды для ММ излучения с интенсивностью от 10 Вт/см2 до пробойного ее значения порядка 10 кВт/см2. Быстродействие такой нелинейной плазменной среды около 10 мкс. Изучена возможность использования ФИ плазмы в качестве нелинейного элемента в волноводных фазовращателях ММ диапазона длин волн. Показано, что при прохождении через ФИ плазму длиной 20 см, созданную в металлическом волноводе, разность фаз между ММ волнами с интенсивностью большей W = 300 Вт/см2 и интенсивностью меньше 20 мВт/см2 будет приблизительно π радиан, а разность фаз между ММ волнами с интенсивностью W = 7 кВт/см2 и интенсивностью 700 Вт/см2 будет около π/3. Рассмотрены два варианта конструкции волноводного интерферометра Маха-Цандера с плазменной нелинейной средой, один из которых может быть использован для селекции импульсов ММ излучения по мощности, другой – для быстрого изменения поляризации ММ волн.

В результате лабораторных экспериментов выяснено, что обработка семян горчицы белой (Sinapis alba L.) коронным разрядом положительной полярности (напряжением 10–12 кВ, током 0,6–0,7 мА, плотностью тока 9,4–11 мкА/см2, длительностью 30 и 60 минут) стимулировала синтез хлорофилла а: его содержание достоверно возрастает на 9 % при длительности обработки семян 30 минут и на 16 % при экспозиции 60 мин., в то время как длительный коронный разряд отрицательной полярности значительно подавлял все фотосинтетические пигменты. Количество бактериальных клеток уменьшалось в 1,5‒5 раз в зависимости от полярности разряда. Коронный разряд отрицательной полярности оказывал более сильное бактерицидное действие (со снижением бактериальной численности в 4–5 раз, а биомассы до 80 %).

Проведены исследования электрофизических и фотоэлектрических свойств LWIR nBn-структур на основе HgCdTe со сверхрешеткой в барьерной области для экспериментальной демонстрации её работоспособности. На основе выращенных методом МЛЭ в ИФП СО РАН двух различных эпитаксиальных плёнок n-HgCdTe с барьерным слоем в виде свехрешётки были изготовлены две тестовые nBn-структуры с мезаструктурами различного диаметра. Были исследованы вольт-амперные характеристики при комнатной температуре. Для обеих структур наблюдается тенденция к увеличению общей плотности тока при уменьшении диаметра мезаструктуры, что свидетельствует о значительном вкладе тока поверхностной утечки в общий ток структуры. Результаты анализа компонент темнового тока и энергий активации показали, что обе исследованные структуры по своим фундаментальным параметрам являются пригодными для детектирования излучения в LWIR диапазоне. На одной из исследованных структур обнаружен фототок при постоянной ИК подсветке при низких криогенных температурах. При небольших напряжениях смещения (менее –0,1 В) происходит значительное увеличение тока при воздействии подсветки, и это влияние увеличивается при уменьшении температуры.