Научный архив: статьи

Предложен подход к определению оптимальных режимных параметров трубчатых импульсных ксеноновых ламп, обеспечивающих приемлемые для актуальных медико-биологических и экологических применений спектрально-энергетические и ресурсные характеристики ламп. Подход базируется на фундаментальных представлениях о физике сильноточных импульсных разрядов в газах и результатах экспериментальных и хорошо апробированных теоретических исследований импульсных ксеноновых ламп. Показано, что оптимальные режимные параметры определяются конструктивными параметрами лампы и поверхностной плотностью электрической мощности разряда, рекомендуемые значения которой для вышеуказанных применений составляют 6015 кВт/см2. Представлены результаты экспериментальных исследований основных электротехнических, спектрально-энергетических и ресурсных характеристик стандартной импульсной ксеноновой лампы в режиме, соответствующем разработанным рекомендациям

Рассмотрены основные области применения оптико-электронных систем коротковолнового, средневолнового и длинноволнового инфракрасных диапазонов на основе матричных фотоприемных устройств. Приведена обобщенная схема работы оптико-электронной системы, обобщенный анализ инфракрасных спектральных диа-пазонов с указанием решаемых задач, текущий технический уровень матричных фотоприемных устройств и требования к ним для решения различных задач.

Представлено исследование траекторий сферической частицы Al2O3 в потоке термической плазмы. На основе двухмерной нестационарной численной модели представлены результаты расчетов траектории движения частиц напыляемого порошка для основных моделей расчета коэффициента лобового сопротивления частиц. Разработанная нестационарная модель позволяет учесть взаимное влияние потока частиц, транспортирующего газа и плазменного потока, генерируемого плазмотроном. Представлены диапазоны применимости моделей. Уточнена зависимость коэффициента лобового сопротивления одиночной частицы в неизотермическом потоке от относительного числа Рейнольдса. Сравнительный анализ численной модели расчета траектории движения частицы с натурными испытаниями показал хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных.

Дано описание физических принципов и современной техники получения спонтанного вакуумного ультрафиолетового излучения для трёх случаев: формирование линейчатых спектров атомов, линейчатых спектров многозарядных ионов и континуальных спектров эксимерных молекул. Параметры источников излучения соотнесены с их приложениями ‒ реальными и потенциальными. Представлены различные принципиальные схемы формирования вакуумного ультрафиолетового излучения: с использованием ВЧ-разрядов H- и E-типа; разряда в полом катоде; тлеющего, барьерного и дугового разрядов; высоковольтного наносекундного разряда в промежутках с резко неоднородным распределением напряженности электрического поля; лазерные, разрядные и гибридные схемы для формирования излучения многозарядных ионов; возбуждение газовых мишеней в условиях гиротронного подогрева плазмы. Обзор охватывает уровень техники за последние 20 лет

Рассмотрены взаимодействия скрещенных магнитных и электрических полей, наложенных на заряженные частицы, формирующие вращающуюся петлю тока в открытой резонансной камере в атмосфере воздуха. Петля тока представляет со-бой низкотемпературную плазму из частиц воздуха. Обсуждаются способы и инженерные аспекты для резонансной накачки магнитной и электрической энергий в плазме и возможность генерации электромагнитной энергии. Рассматриваются фазовые преобразования магнитной, электрической и кинетической энергий в двух инерциальных системах отсчета. На основе теоретических расчетов и экспериментов была разработана и изготовлена экспериментальная установка «Магнитный V диполь», которая может быть использована как в процессах получения водорода, рудоподготовки для эффективного комплексного извлечения полезных компонентов минерального сырья и промышленных отходов, так и для фундаментальных исследований в области процессов в холодной плазме.

Выполнен расчет электрического поля на поверхности металлического электрода, покрытого сплошной диэлектрической пленкой, и погруженного в плазму, при от-рицательном потенциале электрода , когда параметр e существенно превышает температуру Te электронов ( ). Установлено, что в результате зарядки внешней поверхности пленки толщиной 10–1000 нм потоком положительных ионов из плазмы внутри пленки возникает сильное электрическое поле, величина которого может достигать значений 110 МВ/см при плотности плазмы 10121013 см3 и температуре электронов Te = 10 эВ. В разрывах диэлектрической пленки величина электрического поля соизмерима с величиной поля внутри пленки. На поверхности диэлектрической пленки и на чистой поверхности металла без пленки величина электрического поля в плазме существенно меньше полей внутри пленки. Сильные электрические поля внутри пленки и в ее разрывах могут приво-дить к электрическому пробою внутри пленки или в ее разрывах. Электрический пробой диэлектрической пленки может инициировать униполярные дуги на металлах, возбуждать микроплазменные разряды и образовывать центры взрывной электронной эмиссии на поверхности металлов в плазме.

Описана импульсная электрофизическая установка для транспортировки лекарств через биологические мембраны без естественных каналов. Описаны модельные мембраны круглого окна внутреннего уха человека и первые результаты по влиянию пара-метров установки на подобные мембраны. Экспериментально исследована жизнеспособность клеток биологических мембран в разных режимах тока. Определены пороговые значения постоянного и импульсного тока при сохранении значительной жизнеспособности клеток мембран.

Проведено численное моделирование малых поперечных смещений неоднородной диэлектрической пластины относительно ближнепольного многомодового СВЧ-зонда на основе линии передачи в виде квадратного волновода, заполненного фторопластом, с размещенным внутри соосным коаксиальным волноводом. Размеры волноводов и рабочий диапазон частот выбраны таким образом, чтобы в пространстве между стенками квадратного волновода и экраном коаксиального могли распространяться моды типа ТЕМ, Н10 и Н01. На одном из торцов квадратного волновода предусмот-рен металлический экран с субволновым отверстием. Численными методами прове-дено исследование взаимодействия зонда с диэлектрической пластиной с располо-женным на ней модельным металлическим квадратом. Получены коэффициенты преобразования основной моды TEM в моды H10 и H01 в зависимости от смещения пластины с неоднородностью относительно зонда в плоскости квадрата. Полученные при расчете величины коэффициентов преобразования мод составляют до -30 дБ и достаточны для обнаружения их средствами измерений. Предложенная конструкция может быть использована для измерения малых поперечных смещений с точностью около 1–2 % длины волны (0,3 мм для частоты 20 ГГц (длина волны 1,5 см)).

Исследуется возможность получения высокоскоростных плазменных потоков с по-мощью теплового неизотермического ускорителя плазмы нового типа, содержащего полый резонатор и представляющего собой модифицированный магнитоплазмодина-мический ускоритель. Для создания и нагрева плазмы используется безэлектродный СВЧ-разряд. Выведена формула для магнитного момента, обусловленного движением электрона по эллиптической орбите под действием поля СВЧ-волны. Получены фор-мулы, определяющие энергию электрона и среднюю скорость возрастания его тепло-вой энергии в рамках нерезонансной «столкновительной» модели поглощения элек-тронами энергии СВЧ-излучения. Представлена формула кинетической энергии, при-обретаемой электроном от микроволны в процессе его бесстолновительного нагрева. Определено пороговое значение напряжённости электрического поля СВЧ-разряда и мощности СВЧ-генератора, необходимой для зажигания и поддержания разряда. Рассмотрев ускорение идеально проводящей плазмы в магнитном сопле, получена оценка направленной скорости плазменного потока. Отмечено, что результаты экспериментальных измерений скорости ионов, ускоренных модифицированным ускорителем, соответствуют оценке максимальной скорости ионов.

Экспериментально исследуется процесс истечения высокоэнтальпийной затопленной струи газа из щелевого выходного отверстия плазмотрона постоянного тока. С по-мощью лазерного оптического теневого метода выполнена визуализация картины истечения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях струи. Предложен метод об-работки цифровых изображений струи, который позволил определить границы струи, углы её раскрытия и их динамику – средние значения углов составили (19  2) и (11  2) в плоскостях вдоль и поперек длинной стороны щели соответственно. На основе полученных данных определен режим истечения и проведено сравнение
с известными литературными данными.

Представлены сравнительные результаты изменения структуры и состава Mn-Zn ферритов после модификации их поверхности сконцентрированным излучением лазера на СО2 в воздушной атмосфере и потоком низкоэнергетических электронов с энергией 10 кэВ при давлении 5–20 Па. В обоих вариантах воздействия модификация заключалась в оплавлении поверхности феррита на глубину 50–100 мкм с последующей вторичной рекристаллизацией расплавленного слоя. Установлено, что при электрон-но-лучевой обработке потери цинка и степень деферритизации поверхностного слоя выше, чем при лазерной обработке.