Прикладная физика

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.

Представлены результаты исследований процессов гибридизации кристаллов БИС считывания и МФЧЭ матричных фотоприемных устройств ИК-диапазона, которые проводились на установках с автоколлиматором и без автоколлиматора методом перевернутого кристалла и определена необходимость использования автоколлиматора для различных фотоприемников. На основе проведенных исследований оптимизированы процессы гибридизации. Установлено, что на установке с автоколлиматором надежнее и рациональнее гибридизировать крупноформатные МФЧЭ и БИС счи-тывания формата более 640512, а на установке без автоколлиматора – малогабаритные матричные фотоприемники и многорядные фотоприемные устройства.

Проведены лабораторные эксперименты по воздействию нетермальной плазменной струи на суховоздушный мицелий Phytophthora spp. Антифитофторозную активность аргоновой плазмы учитывали по изменению количества колониеобразующих единиц Phytophthora spp. на плотной питательной среде. Степень ингибирования числа КОЕ превышала 90 %. Выраженность антифунгального эффекта плазменной струи зависела от длительности экспозиции плазмой на суховоздушный мицелий.

Определено влияние активированной плазмой грунтовой воды на всхожесть и про-дуктивность яровой пшеницы (Triticum aestivum L.) в полевых условиях. Растворы ак-тивированной плазмой грунтовой воды, получали в пузырьковом разряде на основе грунтовой воды, которая подвергалась защелачиванию. Сделан анализ структуры урожая и качества полученного зерна. Показано, что стартовый девятидневный полив семян такими растворами ускоряет их прорастание, повышает урожайность на 2,5 % с сохранением качества зерна по сравнению с контрольным вариантом с поливом обычной грунтовой водой. Обработка повысила содержание белка в зерне на 1,7 %. Предложена гипотеза для объяснения полученных результатов.

Предложен способ измерения окислительного воздействия продуктов нетермальной плазмы на обрабатываемую поверхность, основанный на использовании дозиметра Фрикке. Обработку поверхности проводили с помощью источника нетермальной
аргоновой СВЧ плазмы атмосферного давления. Генератор плазмы разработан
в НИЦ «Курчатовский институт» – ВНИИРАЭ (Обнинск). Наиболее выраженный окислительный эффект нетермальной плазмы на обрабатываемую поверхность наблюдался в центре, непосредственно под струей плазмы, составляя пятно воздействия диаметром 11–14 см или 4–5 диаметров плазменного разряда. Получена молярная концентрация трехвалентного железа в центре диска 7,410-5 моль/л, которая снижалась по экспоненциальному закону при увеличении горизонтального расстояния от центра. Полученная в эксперименте функция распределения степени окисления по поверхности позволяет прогнозировать конкретное действие используемого плазмотрона в разных точках обрабатываемого плоского образца

Изучено формирование плазменных диффузных струй (ПДС) красного цвета, инициируемых ёмкостным разрядом в воздухе при давлениях 0,1–10 Торр. При импульсно-периодическом режиме разряда в трубке диаметром 15 см получены данные о размерах и свойствах ПДС, в том числе, встречных с различной и одинаковой полярностью фронта. Приводятся фотографии свечения разряда в различных режимах. Подтверждено, что при одинаковой полярности импульсов напряжения излучение встречных ПДС подавляется. Показано, что во время столкновения однополярных ПДС, формируемых от двух генераторов, яркость свечения разрядной плазмы между кольцевыми электродами увеличивается

Предложена новая методика расчета тепловых излучений субволновых частиц с ис-пользованием зависимости добротности электрически малых радиоантенн (ESA) от их относительных (по отношению к длине излучаемой волны) размеров. Эта зависи-мость характеризует фундаментальный предел минимальных размеров ESA радио-антенн. С помощью предложенной методики проведены расчеты зависимостей мощностей и коэффициентов тепловых излучений графитового и золотого шариков от их размеров. Для сравнения приведены аналогичные зависимости, полученные с помощью двух других методик. Эта методика расчетов тепловых излучений субволновых частиц адекватно описывает зависимости мощности и коэффициента теплового излучения от размеров частиц.

Выполнен анализ мест нахождения координат высотных кольцевых свечений (эль-фов), зарегистрированных на международной космической станции в рамках международной программы «УФ-атмосфера» в 2019–2022 гг. Большинство эльфов зарегистрированы в экваториальной области Земли, что может быть следствием орбиты МКС, а также наличием большого количества гроз в этих областях. Анализ показал, что координаты зарегистрированных 37 эльфов в большей части расположены вдоль границ тектонических плит Земли