Статья: Аналитическое описание характеристик лавинных фотодиодов (обзор) Часть I (2016)

На фоне современных способов проведения масс-анализа статические масс-анализаторы иногда считаются безнадёжно устаревшими и пригодными для решения лишь узкоспецифичных задач. Однако новые технологические решения (в частности, использование сильных постоянных магнитов со сложными профилями наконечников, использование параллельных детекторов высокого пространственного разрешения типа микроканальных пластин и фотодиодных матриц, и т. п.) вполне способны придать новое дыхание этому направлению. В данной статье рассматриваются теоретические способы, как на основе неоднородных статических магнитных полей, однородных по Эйлеру, можно разрабатывать схемы статических масс-спектрографов нового типа. Важно, что указанные массспектрографы характеризуются большим диапазоном масс в спектре, обладают строго линейной линией фокусов и демонстрируют одинаково высокое качество фокусировки (а именно, двойную фокусировку второго порядка по углу, энергии и дополнительно по вертикальному смещению) в любой точке линии фокусов.

Проведено комплексное теоретическое исследование, позволившее оценить степень влияния взаимосвязи сигналов многорядного крупноформатного фотоприемного устройства (ФПУ) на его характеристики. Предложено классифицировать виды взаимосвязи следующим образом, а именно, выделить два вида фотоэлектрической связи: “внутриканальную фотоэлектрическую связь” и “межканальную фотоэлектрическую связь”, а также два вида электрической связи: “взаимосвязь в схеме ВЗН-суммирования” (ВЗН — временная задержка и накопление) и “взаимосвязь внутри блока сопряжения”. Представлены формы выходных сигналов ФПУ, характерные для каждого вида взаимосвязи сигналов. Вычисления проведены для двух различных топологий матриц фоточувствительных элементов. Результаты, полученные в работе, применимы для широкого класса инфракрасных (ИК) ФПУ с режимом ВЗН.

Проведено исследование пространственной структуры и динамики плазмы в разряде сильноточной вакуумной искры методом импульсной тенеграфии. Зарегистрировано формирование полоидальных структур в плазме перетяжки на стадии завершения процесса пинчевания.

Предполагается использовать импульс мягкого рентгеновского излучения для воздействия на мишень, содержащую термоядерное топливо, для ее сжигания и нагрева. Подобные устройства оказываются пригодными для инновационного решения ряда прикладных задач.

В работе представлена модель расчёта геометрии ракурсных контуров на земной поверхности, характеризующих рассеяние коротких радиоволн передатчика мелкомасштабными магнитно-ориентированными неоднородностями электронной концентрации, искусственно созданных в верхней ионосфере в результате работы нагревного стенда. Модель основана на решении системы дифференциальных уравнений, описывающих лучевую траекторию распространения радиоволны в трёхмерно-неоднородной ионосфере. Проведено сравнение результатов, полученных расчётным путём при использовании разработанной модели, с данными, полученными в результате экспериментальных исследований по ракурсному рассеянию декаметровых радиоволн с линейной частотной модуляцией, проведённых на отечественном стационарном среднеширотном нагревном стенде Сура в период 09-14 сентября 2013 г.

Разработана модель для прогноза поглощенных доз в низкоатомной среде при облучении нейтронами высоких энергий. Она основана на обыкновенных дифференциальных уравнениях первого порядка. Их решениями аппроксимированы распределения этих доз в объеме среды. Параметры решений определены по данным измерений. По этим распределениям рассчитаны изодозные карты. На их основе спрогнозированы соответствующие распределения доз. При этом трудоемкая задача расчета и визуализации изодозных распределений сведена к численному решению системы алгебраических уравнений. Для заданных условий результаты моделирования сравнены с результатами измерений. Они хорошо совпадают. Модель найдет применение в радиационной физике и дозиметрии нейтронного излучения.

В работе показана возможность определения стехиометрического состава твердых растворов (1-x)BiFeO3–xPbFe1/2Nb1/2O3 методом рентгенофлуоресцентного анализа на спектрометре РФС-001 с полным внешним отражением рентгеновского излучения (TXRF). Исследовался элементный состав 15 образцов керамики с изменением стехиометрического коэффициента x в диапазоне значений от 0,25 до 0,95. Исследуемая проба представляла из себя мелкодисперсный порошок массой порядка нескольких мг. Описаны ключевые этапы синтеза твердых растворов (1-x)BiFeO3–xPbFe1/2Nb1/2O3. Перечислены основные характеристики TXRF спектрометра РФС-001. Описана подготовка проб к анализу и методика определения стехиометрического коэффициента x на TXRF- спектрометре. Приводится формула расчета стехиометрического коэффициента x по экспериментальным данным значений интенсивностей L-серий рентгеновской флуоресценции висмута и свинца. Проведено сопоставление экспериментально полученных методом рентгенофлуоресцентного анализа коэффициентов х с их значениями, закладываемыми при синтезе твердых растворов. Показано, что метод рентгенофлуоресцентного анализа на TXRF-спектрометре позволяет с высокой точностью контролировать элементный состав, определяющий уникальные электрофизические, магнитные и магнитодиэлектрические свойства высокотемпературных мультиферроиков. Данная методика позволяет уйти от сложной пробоподготовки, необходимой при традиционном рентгеновском флуоресцентном анализе, что уменьшает время анализа и удешевляет процесс контроля качества синтезируемых материалов.

Предложен метод неразрушающего контроля газовых потоков активной среды кольцевого лазера, обусловленных неоднородным тепловым полем в кольцевом резонаторе. Скорость потока определяется через измеряемые величины: эффективную частоту возбуждения электрическим полем, эффективную частоту теплового ухода возбуждённых атомов на стенки разрядной трубки, температуру внешней стенки активной среды и среднюю температуру в корпусе кольцевого лазера. Предлагаемая физическая модель нагрева среды позволяет повысить точность лазерного гироскопа.

Рассматривается задача о распространении в диспергирующей и поглощающей среде импульса, формируемого с помощью параболического рефлектора. Для описания пространственно-временной эволюции импульса используется метод параболического уравнения. Разработанный метод позволяет оценить для ближней и дальней зоны поле импульса в параксиальной области с учетом влияния эффекта дифракции и свойств среды. Получено аналитическое выражение для поля импульса на оси рефлектора. Показано, что для электромагнитного импульса в вакууме это выражение согласуется с известным результатом, что во временной области сигнал в зоне Фраунгофера соответствует производной исходного импульса. Проанализировано влияние поглощения на искажение акустического импульса. Рассмотрена модельная задача о компрессии электромагнитного импульса в холодной плазме без столкновений.

В трехмерной постановке разработана модель для описания распространении низкочастотного излучения в волноводе земля-ионосфера. Построена аналитическая модель. Получены закономерности для электромагнитных полей от расположенного в волноводе или в нижней ионосфере СНЧ-источника. Рассматриваются поля в волноводе, ионосфере и подстилающей поверхности земли. Под поверхностью земли решается задача о рассеянии этого излучения на заглубленной сферической неоднородности. Получены аналитические оценки для пустотной и неоднородности с высокой проводимостью. Для рассеянного излучения исследована структура электромагнитного поля над поверхностью земли. Получено сопоставление начального и рассеянного полей в волноводе в зависимости от исходных характеристик СНЧ-источника, глубины залегания и электромагнитных свойств неоднородности и земли. Результаты расчетов сопоставлены с уровнем естественных шумов в волноводе. Сделаны выводы о возможности зондирования слабо заглубленных объектов. Полученный уровень возмущения начального поля оказывается относительно слабым для проведения аэроразведки, но оставляет возможности для идентификации заглубленного объекта с поверхности земли.

Предметом исследования являются краевые поля электронных спектрографов с однородными по Эйлеру электрическими полями. Большинство рассмотренных ранее оптических схем используют приближение идеального скачка электрического поля для краевой области, что на практике приводит к дополнительным краевым полям, разрушающим идеальные спектрографические свойства исходной оптической схемы. В данной работе показано, как можно организовывать строго однородные по Эйлеру трёхмерные электростатические поля, которые сохранят идеальные спектрографические свойства и обеспечат бессеточный ввод и вывод частиц.