Статья: Моделирование формирования и транспортировки электронного пучка в газонаполненной электронно-оптической системе с плазменным эмиттером (2015)

Обосновывается необходимость применения новых способов расширения динамического диапазона МФПУ коротковолнового ИК-диапазона. Традиционно применяемые способы обладают низкой эффективностью, особенно для мегапиксельных форматов и с шагом ячеек не более 15 мкм. Наибольшей эффективностью расширения динамического диапазона (более 100 дБ) обладают адаптивные ячейки с индивидуальной подстройкой времени накопления и линейно-логарифмической передаточной характеристикой.

В качестве дешевых источников СВЧ-энергии для микроволновых плазмотронов предлагается использовать генераторы, построенные на базе основных компонентов бытовых микроволновых печей. Разработаны схемы трехфазных высоковольтных источников питания, которые позволяют получать до 3 кВт непрерывной СВЧ-мощности от магнетронов с номинальной мощностью 1 кВт и методы модификации таких магнетронов с воздушного охлаждения на жидкостное. Проведены огневые испытания различных конструкций вихревых плазмотронов, работающих на атмосферном давлении.

Описана установка на основе мощного высоковольтного генератора прямоугольных импульсов и автоматизированного измерительного комплекса для исследования плазменных актуаторов с разветвленной поверхностью барьерного разряда. Экспериментально исследовано влияние параметров электродной системы и толщины актуаторов на скорость электрогидродинамического потока и КПД актуаторов.

Обнаружено и экспериментально подтверждено влияние на физический срок службы газоразрядных ламп низкого давления повышенной температуры кварца около электровводов, что ранее не принималось во внимание. Предложены и опробованы два способа уменьшения влияния данного фактора на срок службы газоразрядных ламп.

Многочисленные исследования показали, что параметры приборов на основе узкозонных полупроводников могут существенно зависеть от обработки и состояния поверхности. Были проведены исследования поверхности (100) InSb после химико-механической и химикодинамической полировки с использованием травителей на основе водных растворов перекиси водорода и винной кислоты. Состав контролировался методами ЭСХА и Оже-спектроскопии. Показано, что образующиеся на поверхности окислы индия и сурьмы зависят от обработки, а в некоторых случаях дополняются соединениями элементов основной матрицы с углеродом.

Приведены результаты исследования характеристик поверхности теллурида кадмия-цинка ориентации {111} после химико-механической полировки с использованием полирующего травителя на основе серной кислоты. Наличие полирующего эффекта травления устанавливалось наблюдением поверхности образцов после химико-механической полировки с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) и профилометров. Шероховатость профилей поверхности определялись при помощи анализа АСМ изображений и профилограмм.

Экспериментально изучены отрицательная фотопроводимость и инфракрасное гашение собственной фотопроводимости в чистых и легированных редкоземельными элементами монокристаллах моноселенида галлия (p-GaSe). Показано, что оба явления в этом полупроводнике обусловлены наличием в его запрещенной зоне двух типов рекомбинационных центров — быстрых и медленных, а их запоминающий характер связан с пространственной неоднородностью материала. Предполагается возможность создания на основе чистых и легированных кристаллов p-GaSe различного типа инфракрасных фоторезисторов.

Исследованы температурные зависимости темновых токов и параметров пороговых фотодиодов на основе «низкоомных» и «высокоомных» кристаллов антимонида индия. Обнаружена смена механизма протекания темнового тока при температуре вблизи 90 К. Показаны и обсуждены преимущества пороговых фотодиодов на основе «низкоомных» кристаллов.

Рассматриваются влияние процессов рекомбинации на вольт-амперные характеристики и возможности уменьшения темнового тока в фотодиодах на основе тройных соединений теллуридов кадмия ртути. Показано, что процессы туннелирования через уровни в запрещенной зоне, зависящие от напряжения смещения, рабочей температуры и уровня легирования, могут являться одним из главных факторов, ограничивающим выходные параметры прибора.

В предложенную ранее математическая модель процессов в стационарном открытом разряде включен учет образующихся в разряде вторичных электронов, что позволило оценить энергетическое распределение пучка убегающих из разряда электронов. Показано, что при высоких напряжениях энергия существенной доли вторичных электронов незначительно отличается от энергии первичных электронов, которая соответствует приложенному ускоряющему напряжению.

В работе представлены результаты математического моделирования PIC-методом пространственного распределения параметров плазмы и ВЧ-полей в индуктивном ВЧ-разряде, помещенном во внешнее магнитное поле. Показано, что с ростом величины внешнего магнитного поля происходит смещение максимальных значений плотности плазмы по радиусу к стенкам источника плазмы, а по оси разряда — от антенны в центральные части разряда. Закономерности изменения плотности плазмы коррелируют с изменениями пространственного распределения ВЧ-поля.

Изложена методика измерения и результаты измерения вольт-кулоновых и вольт-амперных характеристик (ВКХ и ВАХ) объемно-поверхностного диэлектрического барьерного разряда в системе трех электродов при питании коронирующего электрода высоковольтными периодическими импульсами наносекундной длительности и при постоянном потенциале на третьем электроде (высоковольтном коллекторе). Показано, что при импульснопериодическом питании коронирующей системы полярность и значение постоянного потенциала третьего электрода может влиять на вольт-кулоновые характеристики объемноповерхностного разряда и на значения тока, «вытягиваемого» полем третьего электрода из плазмы поверхностного разряда

Экспериментально изучены режимы дугового разряда с круговым движением анодного пятна по торцевой поверхности электрода. Показано, что анодные пятна электрических дуг атмосферного давления на графитовых электродах неоднородны. Наложение внешнего магнитного поля, обжимающего разряд, эти неоднородности существенно сглаживает. Уточнена оценка тока через оптически видимый канал разряда. Получены оценки скоростей опорных пятен и эродирующих с электродов микрочастиц.

В работе описывается двухмерная по координатам и трехмерная по скорости нестационарная кинетическая модель плазмы в газоразрядной камере ионного двигателя, решаемая методом частица-в-ячейке (2D3V-FullPIC). Данная модель предназначена для исследования особенностей горения разряда в зависимости от различных режимов работы, геометрии разрядной камеры и топологии магнитного поля. Приводятся результаты моделирования и выполняется их сравнение с результатами эксперимента.

Проведен анализ прямых энергетических переходов в зоне Бриллюэна соединений группы AIIIBV, четверных соединений InGaAsP. Построена модель диэлектрической проницаемости с учетом влияния Г-, L-, X-переходов на широком диапазоне длин волн.

Используя сравнение экспериментальных данных с результатами расчетов на основе модели процессов геттерирования, показано, что основным механизмом геттерирования генерационно-рекмбинационных центров (ГРЦ) при диффузии фосфора является формирование ионых пар P+-Fe2-. При диффузии бора основным геттером является слой боросиликатного стекла. Определены зависимости эффективности геттерирования от параметров процесса.

Впервые представлены результаты исследования интегральных характеристик эффективности лазерной абляции ферромагнитной жидкости, в т. ч. в канале и в присутствии магнитного поля. Показана возможность существенного снижения удельного массового расхода и увеличения среднемассовой скорости абляционного потока за счет возврата капельной фазы вдоль стенок немагнитного сопла. В итоге зафиксированные удельные импульс и массовый расход достигли значений, соответствующих твердым полимерам.

На основе скоростных уравнений выполнен анализ наведенного поглощения органических соединений. Показано, что наведенное поглощение характеризуется двумя показателями качества: контрастом и критической интенсивностью. Сопоставление результатов расчета с данными экспериментов показывает, что развитые представления адекватно описывают наведенное поглощение органических соединений. Для соединений фталоцианинового ряда (PcPb, PcZn, PcSn, PcSi) и порфирина цинка (PrZn) рассчитаны показатели качества.