Статья: Алгоритмы обработки радиофизических сигналов для систем дистанционного мониторинга в гидросфере (2019)

Целью исследования являлось разработать трехмерную модель формы здоровых эритроцитов и патологических стоматоцитов в плазме в интересах моделирования воздействия лазерного изучения на эритроцит и получения оптоакустического отклика от одиночных эритроцитов. Используя сферические гармоники для параметризации морфологии клеток для симметричных и несимметричных объектов в работе проведено моделирование форм здоровых эритроцитов – дискоцитов и патологических форм стоматоцитов. С помощью параметрической модели на примере трехмерных фигур эритроцитов проведено моделирование формируемых акустических сигналов от эритроцитов при оптоакустическом эффекте. Рассчитан акустический сигнал от моделей двояковогнутого эритроцита и стоматоцита для определения формы эритроцитов с помощью оптоакустического метода для лазера ND: YAG с длинной волны 1064 нм. Полученные сигналы имеют различные формы и длительности, что позволяет характеризовать формы источников акустических сигналов, формируемых в результате оптоакустического преобразования. Анализ теоретически полученных акустических сигналов позволяет сделать вывод о применимости регистрации форм эритроцитов с помощью оптоакустического метода.

В работе представлены результаты исследований светоотдачи безртутной цезиевой лампы в режиме импульсно-периодического разряда в широком диапазоне давлений цезия (PCs = 10–750 Торр). Обнаружено, что зависимость светоотдачи  от давления PCs носит сложный немонотонный характер: кривая (PCs) имеет максимум 60 лм/Вт при PCs  100–150 Торр, а при дальнейшем увеличении давления светоотдача после спада до 50 лм/Вт начинает снова возрастать и достигает 70 лм/Вт при PCs 1 атм. Этот неожиданный рост связан с контракцией разряда, наблюдавшейся при PCs > > 300 Торр. Полученные значения светоотдачи в полтора раза превышают достигнутый ранее уровень (46 лм/Вт) и практически вдвое больше светоотдачи ксеноновых ламп, имеющих столь же высокий индекс цветопередачи Ra  90–95.

Предложен алгоритм расчета параметров импульсной газоразрядной лампы и электрических характеристик разрядного контура для решения задач фотоиндуциванного воздействия на среду в проточной системе. На примере модели реактора идеального вытеснения для решения фотобиологической задачи выполнен расчет параметров импульсной газоразрядной лампы, расположенной поперек направления движения среды. Показано, что при определенной частоте следования вспышек, зависящей от размеров реактора и расхода системы, равномерность сообщенной дозы в продольном сечении реактора с импульсной лампой приближается к равномерности поля доз в реакторе с лампой постоянного горения. Решение приведенной системы уравнений позволило рассчитать параметры межэлектродного промежутка лампы, емкость и индуктивность разрядного контура.

Разработано устройство для рафинирования металлургического кремния в плазме электронного пучка в сверхзвуковом потоке газа. Представлено описание и демонстрация возможностей электронно-пучкового метода и плазмы на его основе для удаления примесей из металлургического кремния в условиях формакуумного диапазона давлений. На лабораторном оборудовании получены образцы кремния в вариантах окислительного и безокислительного рафинирования. Показано, что при электроннопучковом переплаве происходит разделение металлических примесей по объему образца. Во всех режимах рафинирования зафиксировано заметное удаление фосфора.

В работе представлены результаты моделирования распыления твёрдого тела пучком газовых кластерных ионов методом молекулярной динамики. Монокристалл Mo бомбардируется кластерными ионами Ar с энергией 10 кэВ и размером от 50 до 2000 атомов при комнатной температуре. Угол падения совпадает с нормалью к поверхности (100) мишени. Проведено две серии моделирования с различными параметрами. В первой из них каждый ион кластера попадает в идеальную поверхность кристалла. Во второй серии моделируется последовательность соударений с учетом эволюции поверхности в результате бомбардировки и экспериментально измеренного распределения размеров кластера. Рассчитаны угловые распределения распыленных атомов для 1000 независимых столкновений и 2000 последовательных столкновений. Показано, что шероховатость поверхности в случае последовательных соударений оказывает влияние на форму угловых распределений. Показаны преимущества использования моделирования последовательности соударений.

Представлены результаты исследования влияния технологических режимов ионноплазменного напыления на микроструктуру и эмиссионные свойства молекулярнонапыленных оксидных катодов (МНОК) малошумящих СВЧ-приборов. Методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) с энергодисперсионной приставкой и атомно-силовой микроскопии (АСМ) исследована морфология поверхности, внутренняя структура, а также элементный анализ эмиссионных покрытий (М-покрытий). Показана зависимость эмиссионных свойств МНОК от условий осаждения покрытий. Плотность М-покрытия и размер зерен возрастают с уменьшением давления рабочего газа, а шероховатость уменьшается.

Представлены результаты аналитического исследования ключевых экспериментов по исследованию динамики обратимого температурно-инициированного фазового перехода «металл-диэлектрик» в диоксиде ванадия, приводящего к появлению аномальных физических явлений в оптических, электрических, тепловых и других свойствах образцов. Особое внимание уделено анализу кривых температурного гистерезиса, являющихся основным источником информации о фазовом переходе и изменению температурного положения фазового перехода. Фазовый переход «металл-диэлектрик» сопровождается аномально большими и быстрыми изменениями электрических, оптических, тепловых и магнитных свойств, открывающими принципиально новые возможности использования уникальных свойств фазового перехода в специальном приборостроении.

Рассмотрены особенности использования квантовых точек на основе полупроводникового коллоидного материала CdSe/CdS/ZnS в качестве фотоактивного компонента для трансдьюсерных слоев люминесцентного сенсора. Установлено, что основным фактором, влияющим на эффективность фотолюминесценции такого слоя является процесс безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения, характерного для систем, содержащих высокие концетрации квантовых точек. Рассмотрен существующий формализм FRET и основные особенности измерения квантового выхода в конденсированных люминесцирующих оптических слоях. Обсуждается влияние процессов, протекающих по механизму FRET, на особенности работы чувствительных слоев сенсоров.

Главным фактором, который влияет на выходные характеристики, является темновой ток фотодиодов, который должен быть минимальным, чтобы снизить шумы и обеспечить высокий уровень фотоэлектрических параметров. Для выявления доминирующих причин генерации-рекомбинации в фотодиодах на основе тройного соединения кадмий-ртуть-теллур (КРТ) в заданном диапазоне напряжений разработана модель расчета темновых токов, обусловленных фундаментальными и иными токовыми механизмами. Определены составляющие темнового тока фотодиодов, изготовленных в гетероструктурах КРТ, выращенных методами молекулярно-лучевой (МЛЭ) и жидкофазной (ЖФЭ) эпитаксии, в диапазоне обратных напряжений смещения от 0 до 40 мВ. В диапазоне от 0 до 20 мВ обратного напряжения смещения характеристики ограничены диффузионной составляющей. Возрастание токов генерациирекомбинации Шокли-Рида-Холла (ШРХ) и туннелирования через уровни ловушек в запрещенной зоне наблюдается при напряжении обратного смещения более 30 мВ.

Получено аналитическое решение параксиального уравнения огибающей электронного пучка (уравнения Ли–Купера), распространяющегося в рассеивающе-тормозящей газовой среде во внешнем магнитном поле. Установлены границы применимости параксиального приближения. Предложен критерий оценки влияния магнитного поля на распространение пучка. Проанализированы частные случаи транспортировки.

Исследована динамика микроразрядов синусоидального барьерного разряда в рельсовой геометрии электродов, вдоль которых продувался воздух при атмосферном давлении.

Цель работы – выяснение роли объемной плазмы и поверхностных зарядов в эффекте «памяти» микроразрядов. На основании анализа изображений микроразрядов, полученных с использованием высокоскоростной съемки, установлено, что перенос плазмы микроразрядов газовым потоком является определяющим в локализации микроразряда в каждом последующем полупериоде приложенного напряжения. Важную роль играет турбулентность потока и наличие в нем вихрей, которые определяют как скорость переноса плазменных каналов, так и вероятность возникновения микроразрядов в конкретном полупериоде. Результаты работы показывают практическую возможность газодинамического управления параметрами барьерного разряда.

Проведено исследование электрических характеристик плазмы и ВЧ-индуктора бесферритных индукционных разрядов в лампах длиной 375 мм и шириной 120 мм, образованных замкнутой кварцевой трубкой с внутренним диаметром 16,6 мм. Разряд возбуждался на частоте 1,7 МГц и мощностях 90–170 Вт в смеси паров ртути давлением 710-3 мм рт. ст. с инертным газом (Ar, 30 % Ne + 70 % Ar) давлением 0,7 и 1,0 мм рт. ст. с помощью изготовленной из литцендрата (w = 1,410-4 Ом/см) 3-витковой катушки индуктивности, размещенной по периметру разрядной трубки. Установлено, что с увеличением мощности плазмы ВЧ-напряжение и ток катушки, мощность потерь в ней и средняя по сечению трубки напряженность электрического ВЧ-поля в плазме уменьшаются, а разрядный ток лампы возрастает. Понижение давления инертного газа уменьшает разрядный ток лампы и повышает ВЧ-напряжение и ток катушки, мощность потерь в ней и напряженность электрического поля в плазме.