Рассмотрен монитор для контроля натяжения трубок в строу детекторах. Его работа основана на измерении резонансной частоты трубки при электростатическом возбуждении колебаний относительно опорного электрода. Высокая чувствительность монитора позволяет регистрировать резонансную частоту с точностью 0,1 Гц. Величина натяжения вычисляется с использованием полученной автором аналитической зависимости, которая в диапазоне натяжений 250—1200 гс имеет ошибку менее 3,5 %. Достигнутая точность подтверждается экспериментальными данными. Устройство отвечает самым высоким требованиям к созданию строу детекторов и может использоваться для измерения натяжения проволочек. Работа выполнена в Лаборатории ядерных проблем имени В. П. Джелепова.
A device and a method for controlling tension of tubes in straw detectors are presented. The method is based on measuring the resonance frequency of a tube at electrostatic excitation of its oscillations relative to the reference electrode. The high sensitivity of the device allows the resonance frequency to be detected with an accuracy of 0.1 Hz. The tension is determined using analytical dependence obtained by author. The relative error of the experimental data against the analytical dependence in the range of tensions 250—1200 g is below 3.5 %. The achieved accuracy is confirmed by experimental data. The device meets the highest requirements for the creation of straw detectors, and it can be employed for measuring tension of wires. The work was performed at the Dzhelepov Laboratory of Nuclear Problems.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 22155216
Представленная система измерения натяжения проволочек адоптирована к измерению натяжения трубок строу детекторов. Включение в систему регистрации опорного электрода позволяет применить электростатическое возбуждение колебаний трубки для определения ее резонансной частоты, характеризующей натяжение. Способ возбуждения колебаний надежно работает в диапазоне натяжений трубок, используемых для детекторов, и удобен в применении.
Устройство имеет высокую чувствительность и позволяет измерять резонансную частоту с точностью 0,1 Гц. Его можно использовать для измерения натяжения сигнальной проволочки. В этом случае сигнал возбуждения подается на проволочку при заземленном катоде.
Получена зависимость резонансной частоты трубки от натяжения для контроля его величины. Показано наличие только нечетных гармоник колебаний строу трубки. Данный вывод подтверждается другими авторами. В диапазоне натяжений 250—1000 гс зависимость позволяет определить натяжение с точностью 1 %, что соответствует натяжению в 10 грамм-силы и отвечает самым высоким требованиям к созданию строу детекторов. При натяжении трубки свыше 1000 гс наступает нелинейная деформация трубки, и ошибка определения натяжения возрастает.
Список литературы
1. Technical designed report for the PANDA Straw Tube Tracker.
2. NA62. Technical Design Document.
3. Experimental Proposal for Phase – 1 of the COMET Experiment at J – PARC. KEK/J – PARC – PAC 2012 – 10.
4. Ventsel E., Krauthammer Th. Thin plates and shells: Theory, Analysis and Applications. - Marcel Dekker, Inc., 2001.
5. Amabily M. Nonlinear vibrations and stability of shells and plates. - Cambridge University Press, 2008, p. 29—50.
6. Leissa A. W. Vibration of shells. - Acoustical society of America, 1993.
7. Volkov A. D. // Nucl. Instr. and Meth. 2013. V. A701. P. 80
8. Farshidianfar A., Olizadeh P. // Int. Journal of Mechanics and Applications. 2012. V. 2. No. 5.: P. 74
9. Bozich W. F. Technical Report AFFDL – TR – 67 – 28.
10. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. Наука, Москва, 1999.
11. Мартинсон Л. К., Малов Ю. И. Дифференциальные уравнения математической физики. Москва, МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002.
12. Pellicano F. // Journal of Sound and Vibration. 2007. V. 303. P. 154.
13. Yamaki N. Elastic stability of circular cylindrical shells. - North-Holland Series in Applied Mathematics & Mechanics, 1984.
14. Flugge W., G. Chiang C. M. // Int. J. Solid Structures. 1971. V. 7. P. 1109.
15. Volkov A. D. Study of wire oscillation processes in stretching measurement. Preprint E13-2005-198, JINR, Dubna, 2005.
1. Technical designed report for the PANDA Straw Tube Tracker.
2. NA62. Technical Design Document.
3. Experimental Proposal for Phase – 1 of the COMET Experiment at J – PARC. KEK/J – PARC – PAC 2012 – 10.
4. E. Ventsel and Th. Krauthammer, Thin plates and shells: Theory, Analysis and Applications. (Marcel Dekker, Inc., 2001).
5. M. Amabily, Nonlinear vibrations and stability of shells and plates. (Cambridge University Press, 2008).
6. A. W. Leissa,. Vibration of shells. (Acoustical society of America, 1993).
7. A. D. Volkov, Nucl. Instr. and Meth. A701, 80 (2013)
8. A. Farshidianfar and P. Olizadeh, Int. Journal of Mechanics and Applications. 2 (5), 74 (2012)
9. W. F. Bozich, Technical Report AFFDL – TR – 67 – 28.
10. A. A. Tikhonov and A. A. Samarsky, Equations of Mathematic Physics (Nauka, Moscow, 1999) ]in Russian].
11. L. K. Martinson and Yu. I. Malov, Differential Equations of Mathematical Physics (MGTU, Moscow, 2002) [in Russian].
12. F. Pellicano, Journal of Sound and Vibration 303, 154 (2007).
13. N. Yamaki, Elastic Stability of Circular Cylindrical Shells. (North-Holland Series in Applied Mathematics & Mechanics, 1984).
14. W. G. Flugge and C. M. Chiang, Int. J. Solid Structures 7, 1109 (1971).
15. A. D. Volkov, Preprint E13-2005-198, JINR, Dubna, 2005.
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Марченко В. М., Шакир Ю. А. Кинетика излучения Er2O3 при лазерно-термическом возбуждении 335
Романов А. В., Степович М. А., Филиппов М. Н. Особенности разработки и использования модели процесса генерации спектров вторичной флуоресценции конденсированного вещества 341
ЭЛЕКТРОННЫЕ И ИОННЫЕ ПУЧКИ
Бушуев Н. А., Григорьев Ю. А., Бурцев А. А., Навроцкий И. А. Формирование ламинарных электронных потоков в триодных электронных пушках с многоострийными автоэмиссионными миникатодами в ячейках управляющей сетки 347
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Дирочка А. И., Корнеева М. Д., Филачёв А. М. Направления развития современной фотоэлектроники (обзор по материалам XXIII Международной конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения) 353
Патрашин А. И., Балиев Д. Л., Болтарь К. О., Бурлаков И. Д., Лазарев П. С., Полунеев В. В., Яковлева Н. И. Аналитическая модель МФПУ для коротковолнового диапазона ИК-спектра 0,9—1,7 мкм 367
Яковлева Н. И., Болтарь К. О., Седнев М. В. Исследование фотодиодных лавинных элементов матричных фотоприемных устройств на основе гетероэпитаксиальных структур InGaAs 374
Селяков А. Ю., Бурлаков И. Д., Филачёв А. М. Корреляционная теория фотоиндуцированных случайных полей концентраций и токов подвижных носителей заряда в ИК-фотодиодах 383
Бурлаков И. Д., Другова А. А., Холоднов В. А. Принципы аналитического метода оптимизации параметров структуры лавинных гетерофотодиодов с разделенными областями поглощения и умножения 393
Жегалов С. И., Соляков В. Н. Нейронная схема формирования изображения для ФПУ с микросканированием 398
Матевосян Л. А., Авджян К. Э., Петросян С. Г., Маргарян А. В. Фотоэлектрические свойства гетероперехода (p)InSb-(n)CdTe 403
Ли И. И. Устройство считывания для многоэлементных ИК ФПУ третьего поколения 407
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Волков А. Д. Контроль натяжения трубок в строу детекторах 413
ПЕРСОНАЛИИ
Силин В. П. Б. Б. Кадомцев и теория ионно-звуковой турбулентности 420
Рухадзе А. А. Роль Б. Б. Кадомцева в судьбе А. А. Власова — объективность, смелость и благородство 434
ИНФОРМАЦИЯ
Правила для авторов 436
Бланк для подписки на 2014 г. 438
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
V. M. Marchenko, Yu. A. Shakir Kinetics of Er2O3 emission under laser-thermal excitation 335
A. V. Romanov, M. A. Stepovich, M. N. Filippov Development and use of the model for generation process of secondary fluorescence spectra at con-densed matter 341
ELECTRON AND ION BEAMS
N. A. Bushuev, Yu. A. Grigoriev, A. A. Burtsev, I. A. Navrotsky Forming of the laminar electron flows in triode electron guns with multiple tip field-emission mini-cathodes in control grid cells 347
PHOTOELECTRONICS
A. I. Dirochka, M. D. Korneeva, A. M. Filachev Lines of modern photoelectronics development (review on proceedings of the XXIII International conference on photoelectronics and night viwion devices) 353
A. I. Patrashin, D. L. Baliev, K. O. Boltar, I. D. Burlakov, P. S. Lazarev, V. V. Poluneev, N. I. Yakovleva Analytical model of the 0.9—1.7 μm FPA 367
N. I. Iakovleva, K. O. Boltar, М. V. Sednev Investigations of ADP FPA photodiodes formed in InGaAs heterostructures 374
A. Yu. Selyakov, I. D. Burlakov, A. M. Filachev Correlation theory for the random fields of concentrations and currents of mobile charge carriers in the IR photodiodes 383
I. D. Burlakov, A. A. Drugova, V. A. Kholodnov The principles of analytical method of optimization of structure parameters of avalanche heterophotodi-odes with separate regions of absorption and multiplication 393
S. I. Zhegalov, V. N. Solyakov The neural scheme of formation of the image for FPA with microscanning 398
L. A. Matevosyan, K. E. Avjyan, S. G. Petrosyan, A. V. Margaryan Photoelectrical properties of (p)InSb–(n)CdTe heterojunction 403
I. I. Lee Readout circuits for third-generation multi-element IR FPA 407
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
A. D. Volkov Tubes tension control in straw detectors 413
PERSONALIA
V. P. Silin B. B. Kadomtsev and a theory of the ionacoustic turbulence 420
A. A. Rukhadze The role of B. B. Kadomtsev in the fate of A. A. Vlasov — objectivity and nobility 434
INFORMATION
Rules for authors 436
Subscription to the Journal. 2014 438
Другие статьи выпуска
Рассмотрена пионерская роль известного отечественного ученого А. А. Власова в формировании основных представлений о вибрационных свойствах плазмы, нашедших отражение в форме «уравнения Власова». В силу ряда обстоятельств работы Власова долгое время были недооценены. Сегодня, в частности, отмечается значение уравнения Власова для описания бесстолкновительного поглощения плазменных волн за счет их взаимодействия с электронами.
Примерно полвека тому назад появились на свет две статьи: в 1963 году статья В. И. Петвиашвили, ученика Б. Б. Кадомцева, в которой был предъявлен частотный спектр турбулентных пульсаций ионно-звуковых (ИЗ) волн; а в 1964 году работа самого Б. Б. Кадомцева, которую можно назвать основополагающей для квазистационарной нелинейной теории ионно-звуковой турбулентности (ИЗТ). В последней работе в простой модели была рассмотрена зависимость от времени ИЗ-пульсаций и благодаря учету вынужденного рассеяния ИЗ-волн на ионах показана возможность существования стационарных турбулентных пульсаций ИЗ-волн, а также был подтвержден спектр Кадомцева—Петвиашвили. В течение изрядного времени этот результат, не давший сведений об угловом распределении турбулентности, противопоставлялся аналитически полученному в 1966 году в квазилинейном приближении, т. е. при учете лишь черенковского эффекта, распределения Л. И. Рудакова и Л. В. Кораблева (РК). Для нас важно отметить, что найденное РК-распределение по углам было получено как нестационарное, а в стационарном пределе оказывалось сингулярным. Прошли годы. В квазистационарной теории ИЗТ начала 80-х гг. уже объединились два подхода: квазилинейная теория, основывающаяся на эффекте Вавилова—Черенкова и нелинейная теория Кадомцева— Петвиашвили, которая ввела в физику ИЗТ эффект индуцированного рассеяния ИЗ-волн на ионах. В приближении разделения переменных удалось построить теорию углового распределения турбулентных пульсаций и ряда эффектов, определяющихся ИЗТ. Возникла надежда на количественное описание ИЗТ. В то же время в её конкретной реализации модель работ Кадомцева—Петвиашвили непригодна для дейтерий-тритиевой плазмы. Необходимая модификация модели ИЗТ дана в работах начала 90-х. О пути к замкнутой теории ИЗТ и самых последних результатах начала нового тысячелетия идет речь в этой статье, где мы вспоминаем о Б. Б. Кадомцеве.
Решение основных задач для ИК ФПУ третьего поколения в основном будут определяться прогрессом в области кремниевых устройств считывания, и поэтому разработка кремниевых устройств считывания становится одним из основных приоритетов для всех фирм, занимающихся разработкой тепловизионных систем.
Разработана лазерная технология изготовления фотоприемника ближнего и среднего инфракрасного диапазона длин волн на основе гетероперехода (p)InSb-(n)CdTe. Приведены результаты исследований фотоэлектрических свойств гетероперехода. Реализованное значение обнаружительной способности на максимуме спектральной чувствительности составляет D* λ (4,8; 2000; 1) ≈ 1,8×1011 см·Гц½·Вт-1, что не уступает фотонным приемникам на основе p─n-переходов.
Рассматривается нейронная схема формирования изображения для ФПУ с микросканированием. Нейронная схема реализует градиентный метод обработки и обеспечивает распараллеливание процесса формирования изображения. Схема обеспечивает коррекцию неоднородности сигналов и устранение влияния дефектных элементов. Нейронная схема улучшает качество изображения и повышает скорость обработки. Однородность схемы и вычислительных операций обеспечивают простоту реализации
Представлены принципы аналитической системы физического проектирования лавинных гетерофотодиодов с разделенными областями поглощения и умножения (ЛГФД с РОПУ). Система базируется на аналитических выражениях для поля лавинного пробоя p─n-гетероструктуры и межзонного туннельного тока в ней. Этот ток определяет минимальный уровень шума в ЛГФД с РОПУ на основе прямозонных полупроводников. Рассмотренный метод сильно облегчает оптимизацию уровней легирования слоев гетероструктуры и их толщин. Кроме того, он придает процессу оптимизации существенно более выраженное физическое содержание.
На основе метода Ланжевена рассчитаны корреляторы стационарных фотоиндуцированных случайных полей (СП) концентраций и токов подвижных носителей заряда в ИК-фотодиодах и в гомогенных полупроводниках. Установлено, что корреляторы тепловых и фотоиндуцированных СП концентраций подвижных носителей заряда определяются одинаковыми выражениями при любой структуре p─n-перехода и произвольной полярности приложенного напряжения, в то время как корреляторы СП фотоиндуцированных и темновых токов определяются одинаковыми выражениями только в случае обратносмещенного p─n-перехода с длинной базой.
Проведен анализ гетероэпитаксиальных структур тройных соединений A3B5 для построения матричных фотоприемных устройств, работающих в режиме лавинного усиления. Установлены оптимальные условия работы лавинных фотодиодов для достижения максимальных значений обнаружительной способности и вольтовой чувствительности. Рассчитаны наиболее критичные параметры фотодиодов, работающих в режиме лавинного усиления. Определен шум-фактор лавинного фотодиода при различных значениях скоростей ионизации электронов и дырок.
Построена аналитическая модель коротковолновых инфракрасных матричных фотоприёмных устройств (МФПУ) для работы в диапазоне спектра 0,9—1,7 мкм. С учетом получения высоких выходных характеристик рассчитаны возможные диапазоны изменения темновых токов фоточувствительных элементов (ФЧЭ), допустимый диапазон шумов мультиплексора, сигналы и шумы ФЧЭ, все фотоэлектрические параметры МФПУ. Полученные теоретические значения и зависимости сравниваются с экспериментальными. Получено хорошее совпадение данных, указывающее, с одной стороны, на справедливость модели, а с другой стороны, на корректность проводимой разработки.
Проведен анализ работы (тематики и докладов) 23-й Международной конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения и выставки по тематике конференции, которые состоялись в Москве 28—30 мая 2014 года.
Проведено 3D-моделирование триодных электронных пушек (ЭП) и электроннооптических систем (ЭОС) с многоострийными автоэмиссионными катодами (АЭК) в ячейках управляющей сетки. Определена зависимость между параметрами ЭП и потенциалами управляющей сетки, при которых электрическое поле в отверстиях сетки однородно, что означает равенство напряженностей поля на вершинах микроострий. Таким образом минимизируются линзовый эффект сетки и величина магнитного поля. Представлены расчеты ЭП с магнитным формированием пучков высокой плотности на основе планарных кремний-углеродных АЭК (Si- SiO2-C-Mo).
Работа посвящена разработке математической модели процесса формирования сигнала вторичной флуоресценции. В статье рассмотрены составляющие модели и показаны возможности ее использования на этапе разработки методики проведения количественного рентгенофлуоресцентного анализа.
Экспериментально исследована кинетика излучения ионов Er3+ в поликристаллах Er2O3 в видимой и ближней ИК областях спектра при лазерно-термическом возбуждении импульсами излучения СО2-лазера на длине волны = 10,6 мкм длительностью 30 с или 300 нс. Обнаруженный эффект запаздывания фронта импульса излучения Er3+ относительно лазерного импульса на ~1,5 мкс объяснен расчетной кинетикой излучения и предложен для лазерно-термического измерения времен многофононного возбуждения электронно-колебательных состояний ионов в редкоземельных оксидах.
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