Прикладная физика

Проведен анализ практических результатов современного мирового состояния технологии формообразования с целью обеспечения эффективности отечественных технологий. Выполнен сравнительный анализ существующих математических моделей, описывающих функцию съема оптического материала. Осуществлена апробация реальной математической модели, разработанной на основе экспериментальных исследований, в производственных условиях. Результатом работы является анализ графической зависимости шероховатости отполированной поверхности от концентрации полировальной суспензии.

Определены закономерности влияния таких основных действующих факторов метода искрового плазменного спекания, как температура спекания, давление и длительность изотермической выдержки, на процесс синтеза композитной металлокерамики в системе ZnO–Zn с различным содержанием металлической фазы цинка. На основании полученных зависимостей плотности композитной металлокерамики от содержания цинка установлены оптимальные режимы синтеза для каждого состава, при которых сохраняется однородная двухфазная структура и достигаются максимальные значения плотности.

Аналитическая модель распыления бинарных слоистых неоднородных мишеней применена к случаю распыления пленок карбида металла с поверхности металла ионами гелия. На основе модели получена аналитическая формула, позволяющая рассчитать полный и парциальные коэффициенты распыления неоднородных мишеней легкими ионами. Результаты расчетов полных коэффициентов распыления пленок карбидов титана и вольфрама с поверхности металлов ионами гелия приведены в сравнении с результатами компьютерного моделирования.

Оптоакустический метод диагностики биологических тканей можно использовать для определения концентрации гемоглобина, глюкозы, гематокрита, в силу того, что он имеет высокое пространственное разрешение. Проведены измерения акустического сигнала in vitro в свиной крови и модельных биологических жидкостях в присутствии полистирольных микросфер как моделей эритроцитов. С помощью приведенного метода (in vitro) измеряли локальное состояние крови в присутствии концентрации гепарина, а также в модельных биологических средах. Результаты согласуются с опубликованными работами в этой области. Несмотря на то, что пока метод не достаточно точен и требует дальнейшей оптимизации, калибровки, он имеет большие перспективы как легко реализуемый неивазивный метод измерения в реальном времени.

Представлены результаты исследования влияния на вольтамперные характеристики (ВАХ) элементов матриц фоточувствительных элементов (ФЧЭ) на основе XBn-InGaAs структур характеристик формирования пассивирующего покрытия и используемых материалов, а также воздействие потока низкоэнергетичных ионов аргона. Пассивирующие покрытия получали методами магнетронного и резистивного напыления диэлектрических материалов сульфида цинка (ZnS), монооксида кремния (SiO) и фторида иттрия (YF3). Показано, что воздействие низкоэнергетичных ионов аргона приводит к катастрофическому увеличению темновых токов непассивированных элементов матриц.

Экспериментально и теоретически исследованы вольт-амперные характеристики высоковольтного российского карбидокремниевого диода Шоттки 5ДШ410А1 в диапазоне температур от 298 К до температуры жидкого азота. Установлено, что при снижении температуры от 298 К до 78 К значение прямого тока возрастает примерно в два раза (до 211 А), а обратное напряжение достигает 1450 В. Теоретически описаны прямые и обратные вольт-амперные характеристики при температуре 78 К. Продемонстрирована возможность стабильной работы диода Шоттки 5ДШ410А1 при низких температурах.

Показано, что предварительная термическая обработка в кислороде и азоте при 1150 С в течение нескольких часов значительно снижает неравномерность в распределении времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии, выращенном методом Чохральского, при последующих диффузионных процессах. Полученный результат объясняется образованием при отжиге приповехностной зоны с пониженной концентрацией кислорода, в которой подавляется рост кислородных преципитатов.

Проведено исследование электрофизических и фотоэлектических характеристик барьерных фоточувствительных структур в конфигурации NBN на основе n-HgCdTe (КРТ). Исследовано семь различных типов фоточувствительных структур для MWIR и LWIR диапазонов инфракрасного (ИК) излучения, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Проведены измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ), как темновых, так и при наличии засветки. Определены параметры NBN-структуры, реализующей максимальные значения фототока и минимальные значения темновых токов в рабочем интервале напряжений смещения V для повышенных рабочих температур.

В вакуумных дуговых ионных источниках, функционирующих при амплитуде импульса тока дуги в сотни ампер и длительности импульса более десятков микросекунд, средняя зарядность ионов материала катода в ионном пучке находится в пределах от 1+ для углерода до около 3+ для тяжелых металлов. Повышение зарядовых состояний ионов плазмы вакуумной дуги позволяет обеспечить увеличение энергии ионов в извлекаемом пучке без соответствующего повышения ускоряющего напряжения, либо наоборот, получить ионы с заданной энергией при существенно меньшем ускоряющем напряжении. Это расширяет возможности ионных источников при решении задач науки и практики. Зарядовые состояния ионов могут быть существенно увеличены в случае вакуумной дуги с субмикросекундной длительностью импульса. В данной статье представлено исследование процессов генерации пучков многозарядных ионов тяжелых металлов на примере ионов тантала. За счет сокращения длительности импульса тока дуги до субмикросекундного уровня были получены рекордные для тантала зарядовые состояния вплоть до 13+ при среднем заряде ионов тантала в пучке 11+.

Задача разложения СО2 является одной из составляющих проблем, связанных с глобальным потеплением. Одним из перспективных направлений является использование низкотемпературной плазмы. Для этих целей применяются разные типы разрядов. СВЧ-разряд в жидких углеводородах в этих задачах не исследован. В настоящей работе приведены первые результаты по исследованию продуктов СВЧ-разряда в жидком Нефрасе С2 80/120 (нефтяной растворитель, смесь легких углеводородов с температурой кипения от 33 до 205 оC) при введении в разрядную зону СО2. Основными продуктами являются Н2, С2Н2, С2Н4, СН4, СО2, СО. В продуктах не обнаружено кислорода. Это может объясняться его связыванием с водородом и метаном, которые образуются при разложении нефраса. Показано, что степень разложения СО2 достигает 70 %.

Изучены особенности инжекции электронов из плазмы эмиттерного разряда в разрядную систему планарного магнетронного разряда. В качестве эмиттерного разряда использовались тлеющий разряд с полым катодом и вакуумная дуга. Инжекция электронов осуществлялась через центральное отверстие в мишени магнетрона. Давление рабочего газа (аргон) в вакуумной камере составляло 0,05–0,09 Па. Эмиттерный тлеющий разряд в полом катоде функционировал как в слаботочном непрерывном режиме (10–100 мА), так и сильноточном импульсном режиме (10–20 А, 25 мкс, 1 Гц). Вакуумный дуговой эмиттер функционировал в импульсном режиме (10–60 А, 200 мкс, 1 Гц). Измерены токи эмиссии для различных конфигураций разрядной системы, в том числе определены условия, обеспечивающие полное переключение электронного компонента тока эмиттера в разрядную систему магнетронного распылителя.

Представлены первые результаты экспериментального исследования характеристик катода-нейтрализатора, рабочий процесс которого основан на индуктивном ВЧ-разряде в аргоне. Рассмотрен диапазон расходов аргона 4–10 см3/мин, диапазон мощностей ВЧ-генератора 35–150 Вт. Показано, что при достижении порогового значения напряжения между коллектором ионов и положительно заряженным относительно коллектора электродом (анодом) наблюдается скачкообразный рост электронного тока.

Предложен метод плазмохимического рафинирования металлургического кремния. Метод основан, во-первых, на испарении легколетучих примесей за счет быстрого разогрева металлургического кремния с помощью электронного пучка. Во-вторых, на переводе труднолетучих примесей в их легколетучие соединения в химически актив-ной электронно-пучковой плазме. И в-третьих, на перекристаллизации полученного кремния под действием электронного пучка. Указанным методом на лабораторном оборудовании проведено рафинирование металлургического кремния. Показано, что за счет использования перекристаллизации кремния под действием электронного пучка эффективность рафинирования существенно увеличена.