Научный архив: статьи

Предложен принципиально новый физический метод получения пористых пленок диоксида кремния в вакуумных условиях. Показано, что процесс самоорганизации, возникающий при модификации пленок диоксида кремния углеродом, приводит к формированию пространственно распределенных пор, изменяющих электрофизические свойства диэлектрических пленок и расширяющих их функциональное назначение. Исследованы электрофизические свойства и структура пористых пленок, полученных в результате самоорганизации при магнетронном распылении составной мишени в атмосфере кислорода. Установлены корреляции между пористостью, структурой и электрофизическими свойствами пористых пленок диоксида кремния, модифицированных углеродом. Выявлено, что формирование пористой структуры способствует повышению селективной адсорбционной способности пленок диоксида кремния преимущественно за счет капиллярной конденсации в мезапорах, а также стимулированной адсорбции.

Рассмотрены физические и технические аспекты реализации альтернативного метода измерения абсолютной спектральной характеристики ИК МФПУ (спектр токовой чувствительности, вольтовой чувствительности и квантовой эффективности) без участия спектральных приборов. Метод основан на многократном измерении выходного сигнала всех ФЧЭ, генерированного модулированным излучением черного тела (МЧТ) при разных его температурах. Cигнал измеряется на фоне суммы постоянных сигналов, обусловленных излучением фона, входного оптического окна, модулятора излучения МЧТ, темновым током ФЧЭ и постоянным сигналом БИС-мультиплексора. На измеренных сигналах ФЧЭ строится система интегральных уравнений Фредгольма первого рода. В ее левой части стоят измеренные сигналы МЧТ, а в правой части системы стоят аналитические выражения, описывающие данные сигналы. Решением системы являются абсолютные значения вышеуказанных спектральных компонент всех ФЧЭ МФПУ. Рассмотрена блок-схема установки измерения, проанализированы функциональные особенности ее работы и обоснованы требования к ее блокам. Показаны дополнительные преимущества нового метода по сравнению с существующими методами.

На основе анализа наблюдаемых в эксперименте вольт-амперных характеристик вакуумного диода с инжекцией плазмы поверхностного разряда сделано предположение о том, что первоначально проводящую среду в промежутке «катод-анод» создает ионизация остаточного газа излучением катодного пятна, сформированного на стадии искрового разряда по поверхности диэлектрика. Обнаружены свидетельства справедливости модели аномального ускорения ионов в вакуумном разряде на искровой стадии.

Подходы к реализации режима счета фотонов, используемые для одноэлементных лавинных фотоприемников, не в полной мере применимы к матричным многоэлементным лавинным фотоприемникам, таким как кремниевые фотоэлектронные умножители. Поэтому в статье рассмотрены особенности реализации режима счета фотонов применительно к этим фотоприемникам. Показана возможность работы в рассматриваемом режиме серийно выпускаемых кремниевых фотоэлектронных умножителей Кетек РМ 3325 и ON Semi FC 30035, а также умножителей из опытной партии, произведенной ОАО «Интеграл» (Республика Беларусь). Определены важные для реализации данного режима характеристики этих кремниевых фотоэлектронных умножителей, в частности, удельный коэффициент амплитудной чувствительности и зависимость отношения сигнал/шум от величины напряжения их питания.

Представлена методика экстраполяции угловых и энергетических характеристик ионов струи СПД, полученных в условиях стенда, на натурные условия эксплуатации. Исходными данными для экстраполяции являлись тормозные характеристики зондов-энергоанализаторов, измеренные при различных значениях давления фонового газа в вакуумной камере. Для получения достоверного результата из тормозных характеристик были исключены ионы перезарядки, образующиеся в результате взаимодействия ионов струи с частицами фонового газа, и учтено ослабление потока ионов за счет перезарядки. Полученные угловые зависимости откалиброваны по тяге. После этого зависимости плотности тока от давления при фиксированных значениях угла вылета ионов аппроксимировались полиномом второй степени. В качестве искомого значения плотности тока принималось значение аппроксимирующей функции в точке нулевого давления. В результате были получены угловые и энергетические характеристики ионов струи СПД, реализуемые в натурных условиях эксплуатации.

Определены температуры однозарядных и двухзарядных ионов криптона, а также электронов в зависимости от времени в токовых слоях, сформированных в 2D и 3D магнитных конфигурациях с X линией. Установлено, что максимальная температура ионов криптона более чем на порядок превышает максимальную температуру электронов, обе температуры характеризуются разной зависимостью от времени и величины продольного магнитного поля. Обнаружены быстрые, сверхтепловые потоки плазмы, направленные вдоль наибольшего из поперечных размеров токового слоя - ширины слоя, от центра слоя к периферии. Показано, что тангенциальное ускорение крипто-новой плазмы происходит под действием сил Ампера. Измеренные значения энергии ускоренных ионов криптона согласуются с оценками сил Ампера, выполненными на основе независимых магнитных измерений.

В работе предложен новый обобщенный подход обобщенного физико-математического и компьютерного моделирования динамических и энергетических характеристик микро- и наноэлектромеханических систем (МЭМС и НЭМС), как сложных динамических систем с бинарно-сопряженными подсистемами. На базе предложенных теоретических принципов и моделей рассматриваются возможности исследования электрофизических характеристик биологических наноструктур. Рассматриваются некоторые узловые вопросы перспективного развития МЭМС и НЭМС, если в структурах их функциональных элементов возбуждения имеются активные наноструктурированные материалы дуального назначения, в которых при отсутствии внешних электромагнитных полей наблюдаются и намагниченность, и электрическая поляризация, так называемые сегнетоэлектромагнетики.

В статье приведено краткое описание датчика микрометеороидов и частиц космического мусора ионизационного принципа действия. Предложен алгоритм определения формы наведенного импульса на основе теоремы Рамо-Шокли, возникающего на измерительных электродах при пролете заряженных микрочастиц в зависимости от траектории их полета. Показано как определить наклон пролета микрочастицы при ее движении через электроды в виде пластин.

В статье представлен обзор работ, посвященных визуальным исследованиям процесса конденсации паров воды или смеси паров воды и этанола в горизонтальных микроканалах. Микроканалы могли иметь разную форму: трапециевидную, треугольную, прямоугольную и квадратную. В исследованиях визуально наблюдались основные структуры потока, а именно: кольцевая, инжекционная, снарядная и пузырьковая. Отмечены также разновидности перечисленных структур потоков, в частности, полосово-кольцевая, гладкая кольцевая, эмульсионная, эмульсионно-кольцевая и вытянуто-пузырьковая. Приведены также результаты наблюдений конденсации потоков хладагентов HFE-7100, R134a и R1234ze(E). Выявлены схожие картины структур потока при различных соотношениях эффектов поверхностного натяжения и гравитационного воздействия. Продемонстрирована необходимость изучения структур потоков в микроканалах различной формы, вертикально и наклонно ориентированных к горизонту.

Экспериментально исследована возможность получения нанокристаллической целлюлозы (НКЦ) путем газоразрядной обработки водных суспензий микрокристаллической целлюлозы или фильтровальной бумаги. Для обработки использовали разряд постоянного тока при атмосферном давлении с водным катодом при токе разряда 35 мА и напряжении горения 1500 В. Найдено, что плазмохимическая обработка цел-люлозосодержащего материала в воде без использования других реагентов приводит к выделению НКЦ с относительно большими размерами частиц и небольшим поверхностным зарядом.

В работе рассмотрены вопросы лазерного плазмохимического травления материалов электронной техники на примере разделения пластин алмаза и сапфира на кристаллы. В основе разработанного метода лежит физическое явление – оптический пробой в специально подобранных газовых средах, в которых поджигается плазма и производится плазмохимическое травление материалов подложек (пластин) с образованием летучих продуктов химических реакций и их эвакуацией с помощью вакуумной системы. Работы проводились в диапазоне рабочих давлений 110-3–110-1 Торр. В качестве рабочих сред использовались фторидные системы: (SF6 + O2; CClF3 + O2; F2 и т. д.), чистый кислород (О2) и водород (Н2). Обе системы – фторидная и кислородная «работают» хорошо для алмаза. Водородная система предпочтительна для сапфира.

На сегодняшний день одной из важных и актуальных задач науки аэродинамики является исследование и оптимизация аэродинамических характеристик форм тел в потоке газа. Данная проблема возникает при проектировании летательных аппаратов и различных судов и связана с рациональным выбором формы профиля по большому количеству различных характеристик и, в частности, по величине аэродинамического сопротивления.

В данной работе описываются методы оптимизации осесимметричного аэродинамического профиля в стационарном ламинарном невязком потоке газа под различны-ми углами атаки. Предлагаемый метод решения подобной проблемы оптимизации и численного исследования аэродинамических характеристик описанного тела в потоке является актуальным ввиду сложности ее решения, например, традиционными методами на основе системы дифференциальных уравнений Навье-Стокса. Экспериментальные методы имеют своей основой дорогостоящие и затратные по времени инструменты, не гарантирующие нахождение оптимума. Такой вычислительный инструмент, например, как Ansys Fluent хорошо приспособлен для решения подобных задач гидроаэродинамики и позволяет не только ускорить и удешевить процесс проведения вычислительного эксперимента, но и повысить эффективность его проведения.

В статье описывается процесс поиска оптимума, сводящийся к минимизации лобового сопротивления ранее описанного нами осесимметричного профиля. Также приводится описание параметризации геометрии профиля крыла и его анализ посредством предлагаемого программного комплекса.

Результатом проведенного численного исследования является полученное описание аэродинамических характеристик оптимизированной формы профиля для различных скоростей потока газа.