Рассмотрено влияние параметров гибкой разделительной мембраны на порог чувствительности оптико-акустического приемника излучения ИК и ТГц диапазонов. Проведены обобщенные расчеты чувствительности мембран, выполненных на основе традиционных материалов: серебро, полиметилметакрилат, нитрид кремния. Анализируется перспективность применения однослойного графена, как наиболее перспективного материала для создания мембран. Показано, что графен является идеальным материалом для изготовления гибкой мембраны из-за его атомной толщины, высокой прочности, газонепроницаемости и высокой электропроводности. Представлены обобщенные расчеты чувствительности мембран из классического графена и его аллотропных модификаций. Показано, что повышение чувствительности при изготовлении мембран из классического графена составляет порядка 9 000, а из гексатриграфена порядка 300 000 по сравнению с наиболее чувствительными мембранами из полиметилметакрилата. Показано, что высокая прозрачность и высокая электропроводность графена являются решающими для выбора схемы приемник Хейса с динамическим конденсатором.
The article looks into the influence of flexible separatory membrane parameters on the sensitivity threshold of optical-acoustic radiation receiver of IR and THz ranges. Generalised calculations of membrane sensitivity, made on the basis of traditional materials: silver, polimethyl methacrylate, silicon nitride, have been fulfilled. The article analyses prospects of the use of single-layer graphene as the most advanced material for membranes making. It is shown that graphene is the ideal material for making a flexible membrane because of its atomic thickness, high durability, gas impermeability and high conductivity. The article represents generalized calculations of sensitivity if membranes made of classical graphene and its allotropic modifications. It is shown that comparative raise of sensitivity while making the membranes of classical graphene is about 9000, whereas making the membranes of hexatrigraphene is about 300000 compared to the most sensitive membranes made of polimethyl methacrylate. It is shown that high clarity and high conductivity of graphene are determining in choosing the scheme of Hayes receiver with a dynamic condenser.
Идентификаторы и классификаторы
В высокочувствительных оптико-акустических приемниках заинтересован целый ряд областей: от классической оптической спектроскопии до исследований в бурно развивающемся ТГц диапазоне. Использование классических конструктивных схем и материалов позволило создать устройства с характеристиками, весьма приближенными к характеристикам идеальных тепловых приемников [5]. Однако, между идеальной и достигнутой характеристиками все еще лежит порядок, который не удавалось преодолеть последние 30–50 лет. Появление графена с его уникальными физическими характеристиками, максимально соответствующими требованиям к материалу основного критического компонента оптико-акустических приемников – гибкой разделительной мембраны – открывает принципиально новый этап в конкуренции тепловых и фотонных устройств.
Список литературы
- Bell A. G. // Journal of the Society of Telegraph Engineers. December 8, 1880.
- Tyndall J. // Proc. Roy. Soc. London. 1881. Vol. 31. P. 307.
- Roentgen W. C. // Phil. Mag. Ser. 5, 1881. Vol. 11. № 68. P. 308.
- Ηershberger W. D. // Phys. Rev. 1946. Vol. 69 (A). Р. 695.
- Гибин И. С., Котляр П. Е. // Успехи приклад-ной физики. 2018. Т. 6. № 2. С. 117.
- Hayes H. V. // Review of Scientific Instruments. 1936. Vol. 7. Р. 202.
- Шоль Ж., Марфан И., Мюнш М. и др. Прием-ники инфракрасного излучения. – М.: Мир, 1969.
- Вейнгеров М. Л. // Доклады АН СССР. 1938. Т. 19. № 9. С. 687.
- Golay M. J. E. // Rev. Sci. Instrum. 1947. Vol. 18. P. 357.
- Golay M. J. E. // Rev. Sci. Instrum. 1949. Vol. 20. P. 816.
- Zahl H., Golay M. // Review of Scientific Instruments 17, 511 (1946);
- Бреслер П. И. Элементы теории и расчета оптико-акустических газоанализаторов на основе некоторых закономерностей поглощения инфракрасной радиации газами. В кн. Автоматические газоанализаторы. – М.: Изд. ЦИНТИ Электропром, 1961.
- Бункип Ф. В. Комиссаров В. М. // Акуст. ж. 1973. Т. 19. № 3. С. 305.
- Лямшев Л. M., Наугольных К. А. // Акуст. ж. 1976. Т. 22. № 4. С. 625.
- Панкратов Н. А. // Оптико-механическая промышленность. 1957. № 2. С. 37.
- Панкратов Н. А. // Оптика и спектроскопия. 1957. Вып. 5.
- Панкратов Н. А., Виноградова Л. М. Селективные оптико-акустические приемники радиации с оптическим, электродинамическим и конденсаторным микрофоном: В сб. “Автоматические газоанализаторы. Серия ТС-9”. – М.: Изд. ЦИНТИ Электропром, 1961.
- Салль А. О. // Оптика и спектроскопия. Часть 1. 1959, 6, 2. Часть 2. 1959, 6, 4.
- Андреева Л. Е. Упругие элементы приборов. – М.: Машиностроение, 1981.
- Водяник В. И. Эластичные мембраны. – М.: Машиностроение, 1974.
- Браже Р. А. Графены и их физические свой-ства. – Ульяновск: УлГТУ, 2016.
- Bunch J. S. et al. // Science. 2007. Vol. 315. P. 490. doi:10.1126/science.1136836.
- Lee C., Wei X., Kysar J. W., Hone J. // Science. 2008. Vol. 321. P. 385–8.
- Браже Р. А., Кочаев А. И., Мефтахутдинов Р. М. // Инжиниринг и технологии. 2016. Т. 1 (1). С. 1.
- Браже Р. А. и др. // Физика твердого тела. 2011. № 7. С. 1406.
- Hasikin K., N. Soin N., F. Ibrahim F. // ICSE Proc. 2010. Malacca, Malaysia. Р. 293.
27. Ali A., Khan A., Karimov Kh. Research Article | Open Access Volume 2018 |Article 9592610 | 12 pages | https://doi.org/10.1155/2018/9592610 - Fan K., Suen J. Y., Padilla W. J. // OPTICS EXPRESS. 16 Oct 2017. Vol. 25. № 21.
- Ledwosinska E. others. Article in materials SPIE – International Society of Optical Engineering 8624, March 2013.
- Low T., Avouris P. // ACS nano. 2014. Vol. 8. № 2. P. 1086.
- Образцова Е. Д., Рыбин М. Г., Образцов П. А. Оптические свойства графена // Углеродная фотоника. – М.: 2017. С. 261–293.
- A. G. Bell, Journal of the Society of Telegraph Engineers, December 8 (1880).
- J. Tyndall, Proc. Roy. Soc. London 31, 307 (1881).
- W. C. Roentgen, Phil. Mag. Ser. 5, 11 (68), 308 (1881).
- W. D. Ηershberger, Phys. Rev. 69, 695 (A) (1946).
- I. S. Gibin and P. E. Kotlar, Applied optics successes 6 (2), 117 (2018).
- H. V. Hayes, Review of Scientific Instruments 7, 202 (1936).
- J. Schol, I. Marphan, M. Munsch and Co. Infrared radiation receivers (Mir, Moscow, 1969) [in Russian].
- M. L. Veingerov, Reports of the Academy of Sciences of the USSR 19 (9), 687 (1938).
- M. J. E. Golay, Rev. Sci. Instrum. 18, 357 (1947).
- M. J. E. Golay, Rev. Sci. Instrum. 20, 816 (1949).
- H. Zahl and M. Golay, Review of Scientific Instruments 17, 511 (1946).
- P. I. Bresler, Elements of theory and calculations of optical – acoustic gas-analyser on the basis of some objective laws of infrared radiation absorptionby gases Вook. Automatic gas analyzers. (Electroprom, Мoscow, 1961) [in Russian].
- F. V. Bounkit and V. M. Komissarov, Аcoust. mag. 19 (3), 305 (1973).
- L. M. Lamishev and K. A. Naugolnykh, Acoust. mag. 22 (4), 625 (1976).
- N. A. Pankratov, Optical-mechanical industry, № 2, 37 (1957).
- N. A. Pankratov, Optics and spectroscopy, № 5 (1957).
- N. A. Pankratov and L. M. Vinogradova, Selective optical-acoustic radiation receivers with optical, electrody-namic and condensing microphone. Alb. “Automatic gas analyzers / ser. ТС-9” Central Institution of scientific-technical information of electrotechnical industry and instrumentation. (Моscow, Izd. CINTI Elektroprom, 1961) [in Russian].
- A. O. Sall, part 1. Optics and spectroscopy, 6, 2 (1959); part 2. Optics and spectroscopy 6, 4 (1959).
- L. E. Andreeva, Elastic elements of devices (Engineering, Moscow, 1981) [in Russian].
- V. I. Vodyanik, Elastic membranes (Engineering, Moscow, 1974) [in Russian].
- R. A. Brage, Graphenes and theis physical properties (UlSTU, Ulianovsk, 2016).
- J. S. Bunch et al., Science 315, 490 (2007) doi:10.1126/science.1136836.
- C. Lee, X. Wei, J. W. Kysar, and J. Hone, Science 321, 385–8 (2008).
- R. A. Brage, A. I. Kochaev, and R. M. Meftakhutdinov, Engineering and Technologies 1 (1), 1 (2016).
- R. A. Brage and Co., Physics of solid body, № 7, 1406 (2011).
- K. Hasikin, N. Soin, and F. Ibrahim, ICSE Proc. 2010, Malacca, Malaysia Р. 293.
27. A. Ali, A. Khan, and Kh. Karimov, Research Article | Open Access Volume 2018 |Article 9592610 | 12 pages | https://doi.org/10.1155/2018/9592610 - K. Fan, J. Y. Suen, and W. J. Padilla, OPTICS EXPRESS 25 (21), (16 Oct 2017).
- E. Ledwosinska and others, Article in materials SPIE – International Society of Optical Engineering 8624, (March 2013).
- T. Low and P. Avouris, ACS nano 8 (2), 1086 (2014).
- E. D. Obraztsova, M. G. Rybin, and P. A. Obraztsov, Optical properties of graphene. Carbonic photonics (M., Мoscow, 2017) [in Russian].
Выпуск

ОБЩАЯ ФИЗИКА
Пахомов Е. П., Ярцев И. М. Потенциал отталкивания, изотермическая сжимаемость и эффективный заряд ионов в бинарных ионных кристаллах…5
Ерофеев М. В., Олешко В. И., Тарасенко В. Ф. Излучение Вавилова–Черенкова в кварце, сапфире и MgF2 инициированного пучком электронов с энергией до 400 кэВ…15
Крылов В. И., Егоршин И. Н. Тормозное излучение электронов, рассеивающихся на кулоновом центре, находящемся во внешнем неоднородном электрическом поле…20
Куликова И. В. Построение ВАХ вакуумного диода на основе численного решение уравнения Власова–Пуассона…27
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Гавриш С. В. Процессы развития и релаксации плазменного канала в импульсно-периодическом цезий–ртуть–ксеноновом разряде…34
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Шишкин М. И., Никулин Ю. В., Ветринцев М. В., Роках А. Г. Оптоэлектронные свойства пленок InSb при обнаружении плазменного резонанса в длинноволновом инфракрасном диапазоне..39
Мирофянченко Е. В., Мирофянченко А. Е., Попов В. С. Способ утонения обратной стороны матричного модуля InSb (100) и его влияние на кристаллическую структуру приповерхностных слоев…46
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Юшков Ю. Г., Бурачевский Ю. А., Золотухин Д. Б., Окс Е. М., Тюньков А. В., Юшков А. Ю. Параметры и свойства электроизоляционного покрытия окиси алюминия, осажденного на металле форвакуумным источником…53
Жидик Ю. С., Чистоедова А. А., Жидик Е. В., Петрюк А. Е. Структура и свойства тонких пленок оксида индий-олово, полученных методом реактивного магнетронного распыления…59
Мазинов А. С., Тютюник А. С., Гурченко В. С. Изменение спектральных характеристик и проводимости пленок фуллерена в зависимости от типа растворителя…64
Каранский В. В., Смирнов С. В., Климов А. С., Саврук Е. В. Электромагнитные свойства Mn-Zn ферритов, модифицированных низкоэнергетическим электронным пучком…71
Панькин Н. А., Сигачев А. Ф., Назаров А. Д., Мишкин В. П. Исследование диаграмм прессования при формовании смеси порошков титана и меди…78
Малкова И. А., Ильиных Н. И. Некоторые закономерности изменения стандартных энтальпий образования соединений системы AIIIBV…85
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Гибин И. С., Котляр П. Е. Мембраны оптико-акустических приемников излучения…90
Соснин Э. А., Липатов Е. И., Скакун В. С., Буренина А. А., Астафурова Т. П., Сурнина Е. Н. Действие УФ-излучения среднего диапазона XeCl-эксилампы на морфогенез и структуру урожая пшеницы сорта Triticum aestivum L…98
GENERAL PHYSICS
Е. P. Pakhomov and I. M. Yartsev Repulsion potential, isothermal compressibility and effective ion charge in binary ion crystals…5
M. V. Erofeev, V. I. Oleshko, and V. F. Tarasenko Cherenkov radiation in quartz, sapphire and MgF2 under the action of electron beam with energy up to 400 keV…15
V. I. Krylov and I. N. Egorshin Bremsstrahlung of electrons scattered by a Coulomb center located in an external inhomogene-ous electric field…20
I. V. Kulikova Vacuum tube diode CVC computation by numerical solution of the Vlasov–Poisson equation…27
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
S. V. Gavrish Processes of development and relaxation of plasma channel in pulse-periodic cesium–mercury–xenon discharge…34
PHOTOELECTRONICS M. I. Shishkin, Yu. V. Nikulin, M. V. Vetrintsev, and A. G. Rokakh Optoelectronic properties of InSb films manifesting plasma resonance in the long-wave infrared range…39
E. V. Mirofyanchenko, A. E. Mirofyanchenko, and V. S. Popov The influence of back thinning technique of the InSb (100) FPA on its geometric characteristics and crystal structure…46
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
Yu. G. Yushkov, Yu. A. Burachevsky, D. B. Zolotukhin, E. M. Oks, A. V. Tyunkov, and A. Yu. Yushkov Parameters and properties of electro-insulating alumina coating deposited on metal by fore-vacuum source…53
Yu. S. Zhidik, A. A. Chistoedova, E. V. Zhidik, and A. E. Petryuk Structure and properties of ITO thin films obtained by reactive magnetron sputtering…59
A. S. Mazinov, A. S. Tyutyunik, and V. S. Gurchenko Changes in the spectral and conducting properties of fullerene films depending on the type of solvent…64
V. V. Karansky, S. V. Smirnov, A. S. Klimov, and E. V. Savruk Electromagnetic properties of Mn-Zn ferrites modified by a low-energy electron beam…71 N. A. Pan’kin, A. F. Sigachev, A. D. Nazarov, and V. P. Mishkin Investigation of pressing diagrams during molding a mixture of titanium and copper powders…78
I. А. Malkova and N. I. Ilinykh Some regularities of changes in the standard enthalpies of formation of compounds of the AIIIBV system…85
PHYSICAL APPARATUS AND ITS ELEMENTS
I. S. Gibin and P. E. Kotlar Membranes of optical-acoustic radiation receivers…90
E. А. Sosnin, E. I. Lipatov, V. S. Skakun, А. А. Burenina, Т. P. Astaphyrova, and Е. N. Surnina Effect of XeCl excilamp UVB radiation on morphogenesis and structure of wheat crop (Triticum aestivum L.)…98
Другие статьи выпуска
Представлены результаты лабораторных и полевых исследований влияния однократной предпосевной обработки семян пшеницы УФБ-излучением эксиплексной лампы барьерного разряда на молекулах XeCl*. Выявлены дозы и сроки посадки после обработки, оптимальные для увеличения морфологических показателей проростков пшеницы. Показано, что при УФБ-облучении проявляет себя гормезис: переход к субдозам обработки обеспечивает долговременный эффект в полевых условиях, увеличивая показатели урожайности пшеницы. Результаты подтверждают характеристику указанного физического метода стимуляции семян как экологически безопасного метода повышения продуктивности растений и качества урожая.
В настоящей работе проведено исследование закономерностей изменения стандартных энтальпии и энтропии образования соединений системы AIIIBV от порядкового номера элемента в Периодической системе. Построены зависимости стандартной энтальпии образования соединений системы AIIIBV от порядкового номера элемента А и элемента B в Периодической системе. Показано, что закономерности изменения характеристик соединений системы AIIIBV – стандартных энтальпий и энтропии в зависимости от положения элемента А и элемента В в Периодической системе аналогичны.
В настоящей работе проведено исследование закономерностей изменения стандартных энтальпии и энтропии образования соединений системы AIIIBV от порядкового номера элемента в Периодической системе. Построены зависимости стандартной энтальпии образования соединений системы AIIIBV от порядкового номера элемента А и элемента B в Периодической системе. Показано, что закономерности изменения характеристик соединений системы AIIIBV – стандартных энтальпий и энтропии в зависимости от положения элемента А и элемента В в Периодической системе аналогичны.
В настоящей работе проведено исследование закономерностей изменения стандартных энтальпии и энтропии образования соединений системы AIIIBV от порядкового номера элемента в Периодической системе. Построены зависимости стандартной энтальпии образования соединений системы AIIIBV от порядкового номера элемента А и элемента B в Периодической системе. Показано, что закономерности изменения характеристик соединений системы AIIIBV – стандартных энтальпий и энтропии в зависимости от положения элемента А и элемента В в Периодической системе аналогичны.
Проведен анализ диаграмм “плотность – давление” при одностороннем холодном прессовании смеси порошков меди и титана в закрытой пресс-форме. Выявлены основные этапы формования, их границы (по прикладываемому давлению) и характерные процессы, происходящие на каждом из них – разрушение/укладка структурных элементов и их упругая/пластическая деформация.
Исследованы электромагнитные характеристики двухслойных градиентных структур Mn-Zn ферритов, полученные электронно-лучевой обработкой. Проведен теоретический анализ и экспериментальное исследование полученных структур «немагнитный проводник–феррит», характеризующиеся повышением коэффициента затухания и уменьшением коэффициента отражения электромагнитной волны в 1,3–1,6 раза. Показана возможность получения тонких приповерхностных слоев, обедненных цинком, с повышенной электропроводностью.
В настоящей работе исследовано изменение спектральных характеристик и проводящих свойств тонких пленок фуллерена, осажденных из растворов ароматических и неароматических растворителей. Наглядно показано, что влияние природы растворителя существенно влияет на морфологию поверхности пленки. Прямые спектры видимого диапазона пленочных структур фуллерена С60 продемонстрировали максимумы коэффициента поглощения в диапазоне 330–500 нм. Расчёт оптической ширины запрещенной зоны явно демонстрирует возможность модернизации атомарной структуры плёнок посредством использования различных типов растворителей. Вольт-амперные характеристики показали увеличение кинетики заряда при облучении пленок фуллерена, осажденных посредством дихлорметана и тетрахлорметана. Дополнительно проведены исследования влияния частоты переменного тока на про-водящие параметры пленочных структур в диапазоне частот 1–100 кГц.
Исследованы электрофизические характеристики наноразмерных пленок оксида индий-олово (ITO), полученных методом реактивного магнетронного распыления мишени In/Sn в кислородосодержащей среде. Приведены результаты исследования изменения электропроводности пленок ITO в широком интервале температур и частот. Определены значения концентрации основных носителей заряда, их подвижности и положение уровня Ферми. Исследованы оптические свойства пленок в широком диапазоне длин волн.
Представлены результаты исследований, направленные на решение проблемы создания диэлектрических покрытий на поверхности проводников для придания им электроизоляционных свойств. Для создания покрытий применялось электронно-лучевое испарение керамики с помощью форвакуумного плазменного источника электронов. Измерены относительная диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, полное сопротивление осажденного электроизоляционного покрытия.
Проведено сравнение двух способов утонения обратной стороны матричного модуля антимонида индия (100) с применением абразивной и безабразивной шлифовки различными аналитическими методами. Показано, что включение дополнительного этапа механической шлифовки позволяет добиться существенного улучшения геометрии матричного модуля после финишной полировки в сравнении с безабразивной обработкой. Среднеарифметическое значение шероховатости поверхности после проведения всех этапов обработки не превышает допустимых значений. С помощью построения карт обратного пространства оценена степень влияния различных способов обработки на кристаллическую структуру материала.
Работа посвящена изучению теплофизических и радиационных процессов в ходе формирования плазменного канала при прохождении серии импульсов тока импульсно-периодического цезий–ртуть–ксенонового разряда.
Показано влияние на развитие и релаксацию плазменного канала режима вспомогательного разряда, температуры и давления паров металлов. Изучены спектральные характеристики при прохождении каждого из импульсов тока.
Работа посвящена изучению теплофизических и радиационных процессов в ходе формирования плазменного канала при прохождении серии импульсов тока импульсно-периодического цезий–ртуть–ксенонового разряда.
Показано влияние на развитие и релаксацию плазменного канала режима вспомогательного разряда, температуры и давления паров металлов. Изучены спектральные характеристики при прохождении каждого из импульсов тока.
В работе представлена апробация численного метода решения уравнений Власова-Пуассона на примере построения ВАХ плоского вакуумного диода с тепловым разбросом носителей заряда по скоростям.
В инженерной практике проектирования электронных пушек для импульсных электровакуумных приборов СВЧ необходимо с высокой точностью определять напряжение запирания. Используемая в оптимизационных расчётах модель эмиттера, основана на представлении эмиссионной поверхности множеством плоских диодов с бесконечной эмиссионной способностью. Каждый плоский диод описывается законом степени 3/2, что приводит к завышению значения напряжения запирания пушки, поскольку не учитывается тепловой разброс электронов по скоростям.
Использование кинетического уравнения для моделирования транспорта носителей заряда в прикатодной области электронной пушки повышает точность определения формы потенциального барьера, обусловленного пространственным зарядом электронного потока в широком диапазоне приложенных напряжений. В отличие от стационарного метода крупных частиц, используемого в оптимизационных расчётах электронных пушек, кинетическое уравнение позволяет моделировать процесс отражения электронов от потенциального барьера и не требует применения интерполяции для расчета плотностей тока и заряда.
Уравнения Власова-Пуассона было решено методом контрольных объёмов.
Получены сечения тормозного излучения, отнесенного к элементу частоты излученного фотона, при рассеянии электрона на одном кулоновом центре, находящемся в стационарном электрическом поле. В найденных сечениях учтено влияние суперпозиции движения излучающих частиц в кулоновом и внешнем электрическом полях. Показано что при определенных условиях появление внешнего электрического поля мо-жет приводить к заметному изменению зависимости сечения от частоты по сравнению со случаем сечения тормозного излучения, вызванного рассеянием электро-на на изолированном кулоновом центре.
Проведены исследования свечения кварца, сапфира и кристаллов MgF2 под воздействием пучка электронов с энергией до 400 кэВ. Во всех образцах зарегистрированы полосы излучения, интенсивность которых в ультрафиолетовой (УФ) области спектра при отсутствии поглощения увеличивается с уменьшением длины волны, а форма импульса излучения в области 200–400 нм соответствует форме импульса тока пучка. Данные полосы были отнесены к излучению Вавилова–Черенкова (ИВЧ). Установлено, что в сапфире и кристаллах MgF2 во время облучения пучком электронов возникает наведённое поглощение, которое существенно влияет на спектр излучения.
С использованием ионной модели химической связи и известных равновесных межъядерных расстояний в кристаллах и в соответствующих им молекулах определены параметры потенциала «некулоновского» (борновского) отталкивания ионов для 128 кристаллов с решеткой типа NaCl. Эти параметры используются для получения новых данных об эффективных зарядах ионов в кристаллах и о сжимаемости кристаллов.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400