Статья: Прикладные и фундаментальные исследования по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу в России в 2024 году (Обзор) (2025)

Представлены результаты экспериментальных исследований характеристик импульсного источника протонов на основе сильноточного отражательного разряда с полым катодом. Отражательный разряд с полым катодом – это разряд с осциллирующими электронами в магнитном поле (разряд типа Пеннинга), в разрядной системе которого один из двух катодов имеет протяженную полость с малой входной апертурой. Изучено влияние на распределение токов между катодами величины разрядного тока, давления и магнитного поля. Установлено, что в сильноточном режиме работы разряда (до 5 А) доля тока, приходящаяся на катодную полость, составляет в среднем около 60 %. Представлены вольтамперные характеристики разряда и эмиссионные характеристики источника с модифицированной конструкцией полого катода. Результаты исследований имеют важное значение для создания компактного источника протонов с высокой интенсивностью пучка.

Разработана схема и создан действующий макет автоматической высокоточной системы угловой коррекции оси лазерного пучка, фокусируемого на поверхность объекта, который движется по непредсказуемой траектории. Управление угловым положением оси лазерного пучка осуществлялось FSM зеркалом по командам двухкоординатного позиционно-чуcтвительного PSD детектора. PSD преобразовывал линейные координаты центра тяжести изображения цели на поверхности фотоприемной площадки в управляющее напряжение, подаваемое на вход контроллера, осуществляющего автоматическую коррекцию гистерезиса управления осью лазерного пучка. Проведены эксперименты по моделированию управления угловым положением оси лазерного луча. Экспериментально определены статические и динамические характеристики системы управления. Измеренные значения времени отклика на сигналы управления и гистерезиса системы управления не превышали 0,7–1,0 мс и 0,2 %, соответственно.

Исследованы морфологические, структурные, оптические и фотоэлектрических свойства плёнок Mg 2 Si с толщинами 496 нм и 682 нм на кремнии Si (111). Наличие в колебательных спектрах пропускания минимума при волновом числе фотонов 270 см-1 показало, что обе плёнки содержат зерна с составом Mg 2 Si. Установлено, что для обеих плёнок Mg 2 Si характерен островковый рост Вольмера-Вебера. При меньшей толщине плёнки наблюдается неполностью срощенные ограненные зерна площадью от 0,12 до 0,48 мкм2, а при большей толщине – сплошная плёнка с некоторой плотностью провалов и состоящая из мелких коагулировавших зерен с площадью от 0,02 до 0,06 мкм2. Из данных рентгеновской дифракции установлено, что обе плёнки являются поликристаллическими с параметрами кристаллической решетки: 6,3392–6,3536 Å для плёнки с меньшей толщиной образца и 6,3440– 6,3498 Å – для плёнки с большей толщиной. Анализ ВАХ в резисторной приборной структуре на основе плёнок Mg 2 Si показал, что в диапазоне напряжений от -5 В до +5 В они являются близкими к линейным и симметричным. При этом с увеличением смещения обеих полярностей от 0 В до 1,5–2,0 В сопротивление пленок экспоненциально уменьшается, а затем уменьшается почти линейно, выходит на насыщение. Анализ фотоотклика плёнок Mg 2 Si с алюминиевыми контактными площадками в диапазоне длин волн 420–1200 нм показал, что вид спектра и амплитуда зависят от смещения на освещаемом контакте. Для обеих плёнок при отрицательном смещении спектры имеют колоколообразную форму с максимумами при 860 нм (тонкая пленка) и 750 нм (толстая пленка) и различной величиной фотоотклика, который максимален для сплошной пленки. При положительном смещении на освещаемом контакте спектр фотоотклика снижается в 3–4 раза. Такое поведение связано с неоднородностью генерации электрондырочных пар в плёнках в сплошных и несплошных (межзёренные барьеры) и разницей в их разделении электрическим полем гетероперехода Mg 2 Si/Si при двух типах смещения с последующей их экстракцией в плёнку Mg 2Si. В целом можно сделать вывод, что плёнки Mg 2 Si ведут себя как полупроводниковые фоторезисторы

Проведено рафинирование металлургического кремния в электронно-пучковой плазме паров воды. Основой метода является перевод трудно испаряемых в вакууме примесей в их легколетучие соединения в химически активной окислительной электронно-пучковой плазме. При электронно-пучковом рафинировании кремния в плазме паров воды при температуре образца 1430 С произошло удаление основных металлических примесей.

Исследован процесс коммутации вакуумного искрового разрядника при воздействии импульса лазерного излучения наносекундной длительности на мишень, размещаемую на катоде или за пределами короткого межэлектродного промежутка. Регистрировалось время срабатывания разрядника при различных значениях приложенного напряжения и давления остаточного газа. На основе полученных экспериментальных данных выдвинуто предположение о том, что первоначально проводящая среда возникает в результате ионизации остаточного газа УФ-излучением лазерной плазмы и эмитируемыми из нее быстрыми электронами.

Ранее были выполнены измерения температуры газа на оси разряда с жидкими не металлическими электродами (РЖНМЭ) с помощью теневого фонового метода (ТФМ). Исследовался разряд в конфигурации жидкий катод и металлический анод. Из-за особенностей оптической схемы не удалось получить хорошее пространственное разрешение, так как исследуемый объект находится не в фокусе фоторегистрирующего устройства. В результате радиальный ход температуры искажен аппаратной функцией объектива. Для восстановления исходного распределения необходимо решить обратную задачу. В данной работе предложен метод восстановления радиального хода температуры. Вначале на основе модельного эксперимента выполнено сравнение двух методов решения обратной задачи свертки. По результатам сравнения выбран метод дающий лучший результат. Выбранный метод использован для обработки экспериментальных данных с целью восстановления радиального хода температуры

Показан достаточно высокий уровень стойкости к -нейтронному излучению активных элементов оптоэлектронных пар: светоизлучающих структур с массивом Ge(Si) наноостровков и фотодиодов с эпитаксиальными слоями Ge/Si. Теоретические оценки доли наноостровков Ge(Si), теряющих свойства люминесценции при генерации радиационных дефектов, в первом приближении совпадают с экспериментальными данными по снижению интенсивности фото- и электролюминесценции облученных структур. Выполнение условия совместимости параметров светоизлучающих и фотоприемных структур оптоэлектронных пар обеспечивает регистрацию оптопарного эффекта при высоких уровнях воздействий.

Проведен анализ возможных факторов искажения изображения фотошаблона в слое фоторезиста в процессах контактной фотолитографии при изготовлении матричных ИК фотоприёмников, что приводит к неодинаковости геометрических размеров элементов фотоприемных матриц и как следствие, неоднородности по пикселям чувствительности матричных ИК-фотоприёмников. Исследованы особенности формирования фоточувствительных элементов матриц форматов 384 288 с шагом 25 мкм, 320256 с шагом 30 мкм и 640 512 с шагом 15 мкм на основе гетероэпитаксиальных слоев GaAs/AlGaAs и xBn-InGaAs, выращенных на подложках из арсенида галлия и фосфида индия соответственно. Исследовано влияние на неоднородность чувствительности неплоскостности поверхности гетероэпитаксиальных структур полупроводниковых пластин и дефектов на поверхности пластин.

В обзоре представлен анализ микро- и нанотвердости кристаллов и эпитаксиальных структур на основе тройных растворов полупроводникового материала кадмий-ртуть-теллур (КРТ, HgCdTe) и их влияние на надежность фотоприемных устройств (ФПУ), проведена оценка коэффициента твердости КРТ от состава и температуры. Механические свойства кристаллов и эпитаксиальных структур КРТ рассматриваются при точечном воздействии методами сжатия, изгиба и пластической деформации. Представлены модельные зависимости энергии активации: от нагрузочного напряжения и от температуры для двух составов КРТ (Hg0,8 Cd0,2 Te и Hg0,34Cd 0,66 Te). Теоретические и экспериментальные исследования позволили установить следующие значения энергии активации пластической деформации для материала КРТ: 1,1 эВ для Hg 0,8 Cd0,2 Te и 1,6 эВ для Hg 0,34 Cd0,66 Te

Исследовано изменение спектрально-люминесцентных свойств ряда замещенных фенолов под действием излучения эксиламп. Получены кинетические закономерности фотоиндуцированной деградации в воде замещенных фенола: 2,6-ди(гидроксиметил)-4- метилфенола и 4-цианофенола. Рассчитаны квантовые выходы фотопревращения исследуемых соединений. Показано, что для 2,6-ди(гидроксиметил)-4-метилфенола наибольшая фотодеградация наблюдается при использовании XeBr эксилампы. При прямом фотолизе не получено заметной деградации 4-цианофенола