Научный архив: статьи

Дан краткий обзор литературы, посвященной теории фотоиндуцированных и тепловых шумов в полупроводниковых диодах. Рассчитаны координатные и частотные зависимости фотоиндуцированных токов и шумов в р+-п-переходе с учетом объемной и поверхностной рекомбинации дырок, генерированных при локальном облучении п-области. Установлено, что в р+-п-переходах шумы токораспределения вызываются флуктуациями локальных темпов рекомбинации и диффузии дырок в п-области. Выявлен физический механизм формирования в p-n-переходах высокочастотных тепловых и фотоиндуцированных дробовых шумов.

Цель. В статье рассматривается инновационный подход к оптимизации параметров автоматических регуляторов энергоблоков атомных электростанций с использованием высокоточных аналитических тренажеров. Исследование направлено на решение ключевой проблемы современной энергетики - повышение эффективности и надежности систем автоматического регулирования при одновременном сокращении сроков пусконаладочных работ.

Метод. В отличие от традиционных методов Коэна-Куна и Скогестада, предложенная методика использует комплексные математические модели, точно воспроизводящие физические процессы в реальном оборудовании. Экспериментальная часть проводилась на специализированном программно-техническом комплексе УМИКОН, моделирующем работу энергоблока с различными динамическими характеристиками. В качестве тестового объекта использовалась система первого порядка с параметрами K=1, т=7 с, 9=0.3 с, что позволило получить статистически значимые результаты с доверительной вероятностью 0.95. Осуществлены верификация модели и проверка устойчивости полученных решений в широком диапазоне рабочих режимов.

Результат. Доказаны значительные преимущества нового подхода: время выхода на уставку сокращено до 20 секунд (на 15-20% лучше традиционных методов), полностью исключено перерегулирование (0% против 25-30% у метода Коэна-Куна), достигнута оптимальная степень затухания переходных процессов у>0.85. Важным достижением является универсальность метода, обеспечивающего стабильную работу как с аналоговыми, так и с цифровыми системами управления при погрешности не более 3%.

Вывод. Практическая значимость результатов подтверждается возможностью сокращения сроков пусконаладочных работ на 25-30% при одновременном повышении точности регулирования. Результаты открывают новые перспективы для разработки интеллектуальных систем управления, адаптирующихся к изменяющимся параметрам оборудования в реальном времени. Предложенная методика рекомендована к внедрению на современных энергоблоках АЭС как эффективное решение для сложных технологических процессов атомной энергетики.

Рассмотрена возможность шумовой диагностики термокатодов в электронно‐лучевых приборах. Предложен универсальный информативный шумовой параметр, позволяющий проводить сравнительную оценку шумовых свойств термокатодов. Показано, что шумовые свойства металлопористых катодов различны для разных участков поверхности. Предложен вариант поверхностно‐диффузионной модели НЧ‐шумов термокатодов, способной воспроизводить как уровень, так и характер шумов.

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.

Приведены результаты анодирования кремния и алюминия в кислородной плазме. Плазма образована несамостоятельным тлеющим разрядом с полым катодом, для возбуждения которого при давлении кислорода 20 Па применялся электронный пучок. Плотность тока через анодируемый образец не превышала 1,5 мА/см2, а его температура составляла 200— 250 °С. На поверхности алюминия и кремния формировались сплошные бездефектные пленки Al2O3 u SiO2. Скорости роста слоев окислов составили 150—200 нм/ч для Al2O3 u 400—800 нм/ч для SiO2.

Рассмотрены основные виды оптических покрытий с градиентом показателя преломления вдоль направления распространения света, структуры градиентных покрытий и вакуумно‐плазменные технологии их получения. Обсуждены преимущества метода импульсного реакционного магнетронного распыления и результаты его применения для нанесения субволнового покрытия с продольным наноградиентом показателя преломления.

Добыча полезных ископаемых и строительство сооружений специального назначения подземным способом технологически связаны с необходимостью обеспечения санитарно - гигиенические условия труда и безопасных условий ведение горных работ. Известен положительный опыт применения в качестве вспомогательных источников тяги - вентиляторных эжекторных установок (ВЭУ). Использование ВЭУ позволяет организовать устойчивое и надежное проветривание. Однако, точность прогнозирования проектных и рабочих параметров ВЭУ зависит от точности расчета потерь энергии при их работе. Широко используются аэродинамические методы расчета потерь энергии при движении воздуха в специально профилированных камерах. Но коэффициенты аэродинамических сопротивлении при смешении эжекционных потоков и их дальнейшем «течении» зависит от числа Рейнольдса. Поэтому разработка метода расчета числа Рейнольдса потоков воздуха при эжекционном процессе является неотъемлемым условием обеспечения ни только точного прогнозирования параметров работы ВЭУ, но и создания и поддержания проектных условий проветривания при ведении горных работ и строительстве специальных объектов подземным способом.

Рассматриваются принципиальные возможности AVLIS-технологии, основанной на изотопически селективной фотоионизации атомов выделяемого изотопа лазерным излучением. Для трех основных блоков технологии: испарения, фотоионизации и экстракции ионов выделяемого изотопа, обсуждается перечень научно-технических исследований, необходимых для его внедрения в практику. Приведены результаты развития этой технологии в промышленно развитых странах мира, где в основном ведутся работы по применению этой технологии для промышленного разделения изотопов урана

Обсуждаются научно-технические проблемы, возникающие при использовании метода изотопически селективной фотоионизации для производства изотопов иттербия. Определена оптимальная схема фотоионизации. Приведены спектроскопические и радиационные характеристики входящих в схему переходов. Для условий промышленного производства изотопов методами численного моделирования исследован процесс селективной фотоионизации 168-го изотопа иттербия. Определены требования к лазерным системам, производительность и селективность, а также методы экстракции ионов выделяемого изотопа, не приводящие к значительной потере селективности. Дано описание модели установки для производства весовых количеств изотопа иттербия

Экспериментально и теоретически исследован процесс изотопически селективной фотоионизации (AVLIS процесс) в парах иттербия. Определены оптимальная схема ионизации и динамика процесса.

Численно промоделирован процесс селективной фотоионизации 168 изотопа Yb. Определены производительность и селективность процесса. Показано, что наибольшей эффективности ионизации можно достичь, разбив процесс на две части: первая - когерентное возбуждение атомов выделяемого изотопа, вторая - их фотоионизация. При этом можно повысить как эффективность ионизации среды, так и получить высокую степень изотопической селективности процесса

Приведен обзор развития фотоэлектронных эффектов и их применения в электроннооптических преобразователях изображений. Выполнен анализ технических характеристик известных фотокатодов, таких как щелочно-земельные, мультищелочные, фотокатоды с отрицательным электронным сродством и гибридные автоэмиссионные катоды. Показано, что современные автоэмиссионные катоды обладают уникальными эмиссионными характеристиками. Делается вывод о том, что гибридные автоэмиссионные фотокатоды, выполненные в виде матрицы пироэлектрических элементов, электрически связанных с системой автоэлектронных эмиттеров на основе наноструктурированных углеродных трубок, могут стать основой приборов ночного видения, обладающих высокой чувствительностью во всем ИК-диапазоне и создать серьезную конкуренцию традиционным тепловизионным системам.

В работе изучалось воздействие обработки плазмой SF6 на поверхности HEMT-структур AlGaN/GaN с «cap-слоем» GaN. Плазмохимическая обработка проводилась после формирования к НЕМТ-структурам тестовых контактов металл-полупроводник. Продемонстрировано значительное увеличение пробивных напряжений между двумя такими контактами в результате применения обработки. При этом показано замещение связи Ga–O на более прочную связь Ga–F на поверхности GaN. Также показан эффект перераспределения интенсивности составляющих XPS-спектра, аналогичный связываемому с изменением профиля потолка валентной зоны при смене полярности слоя GaN с Ga-ориентированной на поверхность смешанной полярности или, возможно, на N-ориентированную поверхность.