КОНТРОЛИРУЕМАЯ БИСТАБИЛЬНОСТЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ИОННЫХ ЛОВУШКА (2023)
В настоящей работе проводится численное моделирование динамики пористых заряженных микрочастиц, локализованных в поверхностной радиочастотной ловушке при атмосферных условиях и учете лазерного воздействия. Показана возможность перехода динамической системы от бистабильности к состояниям, характеризующимся как одной, так и тремя точками устойчивого равновесия. При этом количество точек устойчивого равновесия и их пространственное положение зависят от величин сил тяжести и оптического давления, действующих на локализованную частицу. Рассчитаны фазовые портреты движения частицы для каждого из рассмотренных случаев. Проводится обобщение полученных результатов и обсуждение их практического применения.
Идентификаторы и классификаторы
В последнее время радиочастотные ловушки рассматриваются как перспективный инструмент для проведения спектральных исследований отдельных микро и наночастиц. Так, например, в работах была показана возможность измерения оптических спектральных свойств левитирующих заряженных частиц [13-15]. Перспективность использования радиочастотных ловушек для спектральных измерений одиночных объектов связана с возможностью прецизионного контроля пространственного положения одиночного локализованного объекта. Возможность такого контроля существенно упрощает юстировку измерительной схемы с учетом особенностей оптико-электронного оборудования. При этом необходимо отметить, что локализация объектов в радиочастотных ловушках возможна только при наличии нескомпенсированного заряда на поверхности локализуемого объекта, что может существенно сказаться на его измеряемых свойствах. В этом ключе использование пористых матриц как агента-доставщика, содержащего в своих порах исследуемые материалы, является перспективным направлением для проведения спектральных исследований с использованием радиочастотных ловушек.
Список литературы
-
Nolting D., Malek R., Makarov A. Ion traps in modern mass spectrometry // Mass spectrometry reviews. 2019. Vol. 38. P. 150-168. DOI: 10.1002/mas.21549 EDN: SWJWNW
-
Nop G. N., Paudyal D., Smith J. D. H. Ytterbium ion trap quantum computing: The current state-of-the-art // AVS Quantum Science. 2021. Vol. 3, no. 4. P. 044101-1-044101-17. DOI: 10.1116/5.0065951 EDN: PWTCFQ
-
Bell D. M., Howder C. R., Johnson R. C. [et al.] Single CdSe/ZnS nanocrystals in an ion trap: charge and mass determination and photophysics evolution with changing mass, charge, and temperature // ACS Nano. 2014. Vol. 8, no. 3. P. 2387-2398. DOI: 10.1021/nn405920k EDN: SOGGYB
-
Drewsen M., Brоner A. Harmonic linear Paul trap: Stability diagram and effective potentials // Physical Review. A. 2000. Vol. 62. P. 04540-1-04540-4. DOI: 10.1103/PhysRevA.62.045401
-
Seidelin S., Chiaverini J., Reichle R. [et al.] Microfabricated surface-electrode ion trap for scalable quantum information processing // Physical review letters. 2006. Vol. 96, no. 25. P. 253003-1-253003-4. DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.253003
-
Joshi M. K., Satyajit K. T., Rao P. M. Influence of a geometrical perturbation on the ion dynamics in a 3D Paul trap // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2015. Vol. 800, no. 18. P. 111-118. DOI: 10.1016/j.nima.2015.07.046 EDN: VGCHXZ
-
Daniilidis N., Narayanan S., Moeller S. [et al.] Fabrication and heating rate study of microscopic surface electrode ion traps // New Journal of Physics. 2011. Vol. 13, no. 1. P. 013032-1-013032-17. 10.1088/1367- 2630/13/1/013032. DOI: 10.1088/1367-2630/13/1/013032 EDN: OKYNQR
-
Shcherbinin D., Rybin V. V., Rudyi S. S. [et al.] Charged Hybrid Microstructures in Transparent Thin-Film ITO Traps: Localization and Optical Control // Surfaces. 2023. Vol. 6, no. 2. P. 133-144. DOI: 10.3390/surfaces6020010 EDN: WNYPLA
-
Kokorina O. O., Rybin V. V., Rudyi S. S. [et al.] Double-well effective potential in a linear Paul trap with end-cap electrodes // Quantum Nanophotonic Materials, Devices, and Systems. San Diego, California. 2021. Vol. 11806. P. 55-60. DOI: 10.1117/12.2593715 EDN: FXUXZO
-
Malek R., Wanczek K. P. Trapping and excitation of ions in a double well potential // Rapid communications in mass spectrometry. 1997. Vol. 11, no. 14. P. 1616-1618. -
Tanaka U., Nakamura M., Bautista-Salvador A. [et al.] Creation of double-well potentials in a surface-electrode trap towards a nanofriction model emulator // Quantum Science and Technology. 2021. Vol. 6, no. 2. P. 024010-1-024010-9. DOI: 10.1088/2058-9565/abe51a EDN: TPRHEN -
Rudyi S. S., Romanova A., Rozhdestvensky Y. [et al.] Hysteresis-like phase transitions in quadrupole traps // Modern Physics Letters. A. 2022. Vol. 37, no. 23. P. 2250151-1-2250151-6. DOI: 10.1142/S0217732322501516 EDN: GIOFDY -
Rybin V. V., Shcherbinin D. P., Rudyi S. S. [et al.] Photoluminescence of quantum dot cluster in quadrupole Paul trap // SPIE Future Sensing Technologies. Yokohama, Japan, 2023. Vol. 12327. P. 339-342. DOI: 10.1117/12.2666321 -
Howder C. R., Long B. A., Bell D. M. [et al.] Photoluminescence of charged CdSe/ZnS quantum dots in the gas phase: effects of charge and heating on absorption and emission probabilities // ACS Nano. 2014. Vol. 8, no. P. 12534-12548. DOI: 10.1021/nn505374d -
Shopa I., Kolwas M., Kamińska I. [et al.] Luminescent nanoparticles in a shrinking spherical cavityprobing the evaporating microdroplets of colloidal suspension-optical lattices and structural transitions // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2022. P. 108439-1-108439-17. DOI: 10.48550/arXiv.2211.12925 -
House M. G. Analytic model for electrostatic fields in surface-electrode ion traps // Physical Review. A. 2008. Vol. 78. P. 033402-1-033402-8. DOI: 10.1103/PhysRevA.78.033402 -
Lechner K. Classical electrodynamics: A Modern Perspective. Springer International Publishing, 2018. p. ISBN: 978-3-030-06301-6 -
Singh M. P., Gupta J. L. The effect of permeability on the drag of a porous sphere in a uniform stream // ZAMM-Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 1971. Vol. 51, no. 1. P. 27-32. -
Mukai T., Ishimoto H., Kozasa T. [et al.] Radiation pressure forces of fluffy porous grains // Astronomy and Astrophysics. 1992. Vol. 262. P. 315-320.
Выпуск
Другие статьи выпуска
В целях определения способа оптимизации земляных работ при вскрытии участков трубопровода для проведения ремонтных работ, направленных на сокращение объемов ручного труда и сокращение времени выполнения работ, автором рассмотрена перспективная конструкция оборудования одноковшового экскаватора для осуществления местного подкопа трубопровода, который производится после отрытия боковых траншей, и рассмотрена методика выполнения работ с применением одноковшового экскаватора, оснащенного модернизированным ковшом. Выполнен расчет эффективности и экономической целесообразности применения предложенного технического решения с проведением расчета себестоимости выполнения работ по вскрытию участка протяженностью 10 м трубопровода, выполнено сравнение полученной себестоимости с себестоимостью выполнения работ по вскрытию и подкопу участка классическими методами.
В настоящей работе рассмотрены особенности локализации одиночных ионов Ca+ в линейной квадрупольной ловушке Пауля с круглыми запирающими электродами. Продемонстрирована возможность реализации квазипериодических и хаотических режимов динамики в консервативном случае, определены условия возникновения хаотического режима. В работе приведена численная симуляция динамики и показано расщепление области локализации в зависимости от соотношения компонент напряжений на силовых и запирающих электродах.
В статье рассматриваются теоретические основы теории энергоэффективного генерирования высоконаправленных механических колебаний, основанной на преобразовании силы инерции. Проведен кинематический и динамический анализ сформулированного в работе основного принципа генерирования периодической силы, сосредоточенной преимущественно в одном направлении. В качестве примера приложения предложенного принципа в работе приведена конструкция устройства, порождающего высоконаправленную силу инерции. Проведен подробный статический и динамический анализ устройства и предложены перспективы его практического приложения.
Для исследования процесса сушки зерна пшеницы в условиях комбинированного акустико-вакуумного воздействия разработана математическая модель рассматриваемого процесса на основе дифференциальных уравнений. Проведены предварительные численные эксперименты с использованием разработанной математической модели. Получены результаты математического моделирования в виде зависимостей изменения массы, температуры и влажности зерна пшеницы как при отдельном акустическом и вакуумном воздействиях, так и при комбинированном акустико-вакуумном воздействии. Определена скорость сушки зерна пшеницы, которая составляет при акустическом воздействии 0.01 г/мин, вакуумном воздействии 0.19 г/мин и акустико-вакуумном воздействии 0.28 г/мин
Одна из важных задач неразрушающего контроля роторных механизмов - определение степени расцентровки валов. В настоящее время расцентровку обнаруживают, основываясь на анализе амплитудного спектра вибрации. Из экспериментальных данных видно, что амплитуды составляющих вибрации зависят от смещения валов по закону, близкому к линейному, но с разными коэффициентами пропорциональности. Коэффициенты зависят от конструкции муфты, и, как правило, неизвестны. В известных работах вибрация расцентрованных валов моделируется, как правило, введением в систему сил на разных частотах равной амплитуды. Это не согласуется с наблюдательными данными, в частности с различной зависимостью амплитуд составляющих от величины расцентровки. К тому же, в системе обычно присутствует несколько источников сил. В частности, параллельная и угловая расцентровки могут быть выражены одновременно и создавать колебания на трёх гармониках частоты вращения ротора. Дисбаланс ротора приводит к появлению колебаний на частоте его вращения. Суммировать колебания можно только векторно, т.е. с учётом фазы.
Издательство
- Издательство
- ОмГТУ
- Регион
- Россия, Омск
- Почтовый адрес
- 644050, Российская Федерация, г. Омск, пр-т Мира, д. 11
- Юр. адрес
- 644050, Российская Федерация, г. Омск, пр-т Мира, д. 11
- ФИО
- Корчагин Павел Александрович (Ректор )
- E-mail адрес
- info@omgtu.ru
- Контактный телефон
- +7 (381) 2653407
- Сайт
- https://omgtu.ru/