Аналитически определено значение предельного тока транспортировки сильноточного релятивистского электронного пучка (РЭП) в коаксиальном лайнере с сильным магнитным полем. Потенциал центрального электрода в таком лайнере принят равным потенциалу катода, формирующего пучок. Найдены условия формирования виртуального катода в коаксиальном диоде с магнитной изоляцией с двойным катодом, в котором диаметр внутреннего проводника меняется по длине. Экспериментально продемонстрировано явление временно́й компрессии тока РЭП. Увеличение амплитуды тока в 1,5–2 раза при сокращении длительности его импульса от 2,5 нс до ∼ 1 нс обусловлено появлением виртуального катода. Намечены пути дальнейшего изучения динамики РЭП, его временны́х и энергетических параметров, приводящих к формированию виртуального катода и, как следствие, временно́й компрессии РЭП.
The limit transport current of a high-current relativistic electron beam (REB) in a strong magnetic field in a coaxial liner with the potential of the central electrode equal to the potential of the cathode forming the REB has been analytically calculated. The conditions for the virtual cathode formation in a coaxial diode with magnetic isolation and a double cathode, in which the diameter of the inner conductor changes along its length, have been found. The phenomenon of temporal compression of the REB current has been experimentally demonstrated. The current amplitude increase by 1.5–2 times with pulse duration decrease from 2.5 ns to ∼ 1 ns is due to the appearance of the virtual cathode. The directions for further study of the REB dynamics, its temporal and energy parameters contributing to the virtual cathode formation and, as a result, temporal compression of the REB, have been outlined.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
Целью настоящей работы была экспериментальная демонстрация явления увеличения тока наносекундного релятивистского электронного пучка при сокращении длительности импульса РЭП, что можно назвать временно́й компрессией электронного пучка. Конструкция реализует в эксперименте варьирование предельного тока транспортировки Ilim при постоянстве параметров формируемого на катоде РЭП, что немаловажно, и что отличает работу от предшествующих – ВК образуется или не образуется в одном и том же сечении лайнера при постоянстве конфигурации его внешних стенок и соленоидов, создающих магнитное поле. Кроме того, предложены способы грубой и тонкой регулировки для подбора параметров образования ВК. Грубая настройка осуществлялась передвижением центрального электрода с помощью резьбового соединения при развакуумации установки, а тонкая подстройка – при небольшом изменении профиля магнитного поля путем изменения тока в одном из двух соленоидов в течение одной серии экспериментов.
Обоснование и последовательное объяснение физических процессов, происходящих в диоде с описанной конфигурацией электродов, требует дополнительных экспериментов и 3D численного моделирования. В частности, во-первых, необходимо получение более достоверных экспериментальных результатов, в которых будет исключено влияние щелевой диафрагмы (и диокотронной неустойчивости РЭП) на результаты измерений полного тока пучка. Во-вторых, необходимо численное моделирование процессов в диоде с параметрами, не только повторяющими условия проводимого эксперимента, но и при использовании преимуществ численного эксперимента, не ограниченного рамками возможной непосредственной реализации.
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Богданкевич Л. С., Рухадзе А. А. / УФН. 1971. Т. 103. № 4. С. 609–640.
2. Ignatov A. M., Tarakanov V. P. / Phys. Plasmas. 1994. Vol. 1. № 3. P. 741–744.
3. Беломытцев С. Я., Гришков А. А., Кицанов С. А., Коровин С. Д., Полевин С. Д., Рыжов В. В. / Письма в ЖТФ. 2005. Т. 31. № 2. C. 22–26.
4. Донец А. Е., Рогожин В. И., Раваев А. А. / Всероссийская молодежная конференция по управляемому термоядерному синтезу, плазменным технологиям и высокотехнологичной медицине ВМКТ-2925. – Москва, г. Троицк. 2025. С. 161–162. ISBN 978-5-521-24626-7. https://www.triniti.ru/upload/pdf/vmkt_theses_web.pdf
5. Нечаев В. И., Солуянов Е. И., Фукс М. И. / Письма в ЖТФ. 1979. Т. 5. № 2. С. 113–117.
6. Федосов А. И., Литвинов Е. А., Беломытцев С. Я., Бугаев С. П. / Известия вузов СССР. Сер. Фи- зика. 1977. № 10. С. 124–135.
7. Шпак В. Г., Шунайлов С. А., Яландин М. И., Дядьков А. Н. / ПТЭ. 1993. № 1. С. 149.
8. Месяц Г. А., Яландин М. И., Реутова А. Г., Шарыпов К. А., Шпак В. Г., Шунайлов С. А. / Физика плазмы. 2012. Т. 38. № 1. С. 34–51.
9. Еремеев А. И., Кабанов В. С., Стрелков П. С., Федотов А. В., Шкварунец А. Г. / Физика плазмы. 1988. Т. 14. № 8. С. 958–964.
1. Bogdankevich L. S. and Rukhadze A. A., Sov. Phys. Usp. 14, 163–179 (1971).
2. Ignatov A. M. and Tarakanov V. P., Phys. Plasmas. 1 (3), 741–744 (1994).
3. Belomyttsev S. Ya., Grishkov A. A., Kitsanov S. A., Korovin S. D., Polevin S. D., and Ryzhov V. V., Technical Physics Letters 31 (1), 55–57 (2005). https://doi.org/10.1134/1.1859500
4. Donecz A. E., Rogozhin V. I., and Ravaev A. A. Vserossijskaya molodezhnaya konferenciya po upravlyaemomu termoyadernomu sintezu, plazmenny`m texnologiyam i vy`sokotexnologichnoj medicine VMKT-2925. Moscow, g.
Troiczk, 2025. pp. 161–162. ISBN 978-5-521-24626-7. https://www.triniti.ru/upload/pdf/vmkt_theses_web.pdf
5. Nechaev V. I., Soluyanov E. I., and Fuks M. I., Pis`ma v ZhTF 5 (2), 113–117 (1979).
6. Fedosov A. I., Litvinov E. A., Belomytsev S. Y. et al., Soviet Physics Journal 20, 1367–1368 (1977). https://doi.org/10.1007/BF00898924
7. Shpak V. G., Shunailov S. A., Yalandin M. I., and Dyadkov A. N., Instruments and Experimental Techniques 36 (1), 106–111 (1993).
8. Mesyats G. A., Yalandin M. I., Reutova A. G., Sharypov K. A., Shpak V. G., and Shunailov S. A., Plasma Physics Reports 38 (1), 29–45 (2012).
9. Eremeev A. I., Kabanov V. S., Strelkov P. S., Fedotov A. V., and Shkvarunets A. G., Sov. J. Plasma Phys. 14 (8), 958–964 (1988).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Анализ состава и источников поступления осадка на поверхности МКС Василяк Л. М., Пеклевский А. В., Прокопович С. П., Чикирев В. Н., Шубралова Е. В. 7
Обнаружение потенциального электрического поля, индуцированного тороидом с низкочастотным током Томилин А. К., Мисюченко И., Викулин В. С. 13
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Получение чернил из коллоидных нанокристаллов AgInS2 и микроплоттерная печать фоточувствительных структур на их основе Шуклов И. А., Лим В. В., Власов И. С., Троянова М. А., Шалагин А. Ю., Вершинина O. В., Яковлев В. О., Попов В. С., Иванов В. В. 19
Зависимость затухания фотосигнала в фоторезисторах на основе массивов коллоидных квантовых точек HgTe от условий их получения Яковлев В. О., Королева Т. В., Хакимов К. Т., Сапцова О. А., Короннов А. А., Вершинина О. В., Медведев А. Г., Пономаренко В. П., Попов В. С. 28
Влияние микродефектов на вольт-амперные характеристики и шумы кремниевых фотодиодов Болтарь К. О., Вильдяева M. H., Демидов С. С., Климанов Е. А., Конорев Д. С., Макарова Э. А., Молчанов Д. С., Попов К. А., Полунеев В. В., Жукович-Гордеева А. А. 35
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Конверсия СО2 в микроволновом разряде в жидком метаноле Батукаев Т. С., Билера И. В., Крашевская Г. В., Лебедев Ю. А., Шумилов В. К. 43
Воздействие плазмы на резонансное рассеяние магнитного поля диэлектрическим кольцом Доброклонская М. С., Печеркин В. Я., Василяк Л. М. 47
Динамика межфазной границы в системе «вода–масло» при электрическом пробое Панов В. А., Савельев А. С., Куликов Ю. М. 53
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Возможности планетарной схемы обработки для группового шлифования и полирования пластин InSb и матричных модулей Улькаров В. А., Трофимов А. А., Саркисов Н. А., Кузин В. О., Арбузов К. Ю., Размахнин И. Д., Кобыш А. Н., Козлов Р. Ю., Нестюркин М. С. 60
Термо-ЭДС наноразмерных пленок In2O3/SnO Терехова А. С., Зеленский Л. А., Смирнов С. В. 67
ЭЛЕКТРОННЫЕ, ИОННЫЕ И ЛАЗЕРНЫЕ ПУЧКИ
Компрессия импульса тока сильноточного релятивистского электронного пучка на виртуальном катоде Донец А. Е., Рогожин В. И., Раваев А. А., Булейко А. Б., Лоза О. Т., Адамянц Д. А., Муфтахов И. Р. 73
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Автофокусировка изображения в оптико-электронных системах на основе нечеткого ПИД-регулятора Берилло А. А. 82
Характеристики компактного гидроакустического преобразователя высокой удельной мощности в режимах излучения и приёма Бритенков А. К., Боголюбов Б. Н., Травин Р. В., Фарфель В. А., Леонов И. И., Костеев Д. А. 86
Наносенсоры для наблюдения за единичными молекулами цитохрома P450 BM3 Шумов И. Д., Зиборов В. С., Аблеев А. Н., Виноградова А. В., Афонин О. Н., Бухарина Н. С., Ваулин Н. В., Лебедев Д. В., Букатин А. С., Мухин И. С., Сараева И. Н., Арчаков А. И., Иванов Ю. Д. 94
ИНФОРМАЦИЯ
Правила для авторов 101
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
Analysis of the composition and sources of deposition on the ISS surface Vasilyak L. M., Peklevskiy A. V., Prokopovich S. P., Chikirev V. N., and Shubralova E. V. 7
Detection of potential electric field induced by a toroid with low frequency current Tomilin A. K., Misyuchenko I., and Vikulin V. S. 13
PHOTOELECTRONICS
Preparation of inks based on colloidal AgInS₂ nanocrystals and their application in microplotter printing of photosensitive structures Shuklov I. A., Lim V. V., Vlasov I. S., Troianova M. A., Shalagin A. Yu., Vershinina O. V., Iakovlev V. O., Popov V. S., and Ivanov V. V. 19
Influence of the HgTe colloidal quantum dots layers obtaining conditions on the photosignal decay in photoresistors Yakovlev V. O., Koroleva T. V., Khakimov K. T., Saptsova O. A., Koronnov A. A., Vershinina O. V., Medvedev A. G., Ponomarenko V. P., and Popov V. S. 28
The effect of microdefects on the current-voltage characteristics and noise of silicon photodiodes Boltar K. O., Vildyaeva M. N., Demidov S. S., Klimanov E. A., Konorev D. S., Makarova E. A., Molchanov D. S., Popov K. A., Poluneev V. V., and Zhukovich-Gordeeva A. A. 35
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS Conversion of CO2 in microwave discharge in liquid methanol Batukaev T. S., Bilera I. V., Krashevskaya G. V., Lebedev Yu. A., and Shumilov V. K. 43
The effect of plasma on resonant scattering of a magnetic field by a dielectric ring Dobroklonskaya M. S., Pecherkin V. Ya., and Vasilyak L. M. 47
The influence of local conductivity inhomogeneities on the shape of a discharge channel in water Panov V. A., Saveliev A. S., and Kulikov Yu. M. 53
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
Possibilities of a planetary machining scheme for group grinding and polishing of InSb wafers and matrix modules Ul’karov V. A., Trofimov A. A., Sarkisov N. A., Kuzin V. O., Arbuzov K. Yu., Razmahnin I. D., Kobysh A. N., Kozlov R. Yu., and Nestyurkin M. S. 60
Thermo-EMF of nanosized In2O3/SnO Terekhova A. S., Zelensky L. A., and Smirnov S. V. 67
ELECTRON, ION AND LASER BEAMS
Pulse current compression of high-current relativistic electron beam on a virtual cathode Donets A. E., Rogozhin V. I., Ravaev A. A., Buleyko A. B., Loza O. T., Adamyants D. A., and Muftakhov I. R. 73
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
Image autofocusing in optoelectronic systems based on a fuzzy PID controller Berillo A. A. 82
Characteristics of a compact hydroacoustic transducer with high power density in transmission and reception modes Britenkov A. K., Bogolyubov B. N., Travin R. V., Farfel V. A., Leonov I. I., and Kosteev D. A. 86
Nanotechnology-based sensors for monitoring single molecules of cytochrome P450 BM3 Shumov I. D., Ziborov V. S., Ableev A. N., Vinogradova A. V., Afonin O. N., Bukharina N. S., Vaulin N. V., Lebedev D. V., Bukatin A. S., Mukhin I. S., Saraeva I. N., Archakov A. I., and Ivanov Yu. D. 94
INFORMATION
Rules for authors 101
Другие статьи выпуска
Наблюдение за поведением одиночных молекул цитохрома P450 BM3 проводили с помощью двух наносенсоров — электрического нанопорового детектора (ЭНПД) и атомно-силового микроскопа (АСМ). ЭНПД на базе твердотельной нанопоры, сформированной в неорганической подложке на основе нитрида кремния, использовали для регистрации функциональной активности P450 BM3 в реакции гидроксилирования лаурата в присутствии NADPH. Функциональная активность исследованного фермента подтверждена методом спектрофотометрии (СФ). С помощью АСМ визуализировали динамику поведения молекул фермента на поверхности неорганической подложки. Полученные результаты наглядно демонстрируют перспективность использования нанотехнологических детекторов для определения физико-химических свойств ферментов на уровне единичных молекул с целью более глубокого понимания фундаментальных принципов функционирования ферментных систем.
Представлены результаты электроакустических измерений компактного преобразователя со сложной формой цельнометаллического корпуса, как в режиме излучения, так и приёма гидроакустических сигналов. Излучаемая таким преобразователем акустическая мощность превышает 38 Вт для квазигармонических сигналов и достигает 12 Вт для сложных импульсных сигналов. Амплитуда напряжения на выходе преобразователя, работающего в режиме приёма, находится на уровне около 1500 мВ в рабочей полосе частот и 200–400 мВ – вне его рабочей полосы, что в несколько раз выше показателей существующих обратимых гидрофонов при аналогичных значениях принимаемого звукового давления. Применение обратимых компактных преобразователей в составе гидроакустических ретрансляторов, предназначенных для использования на расстояниях до нескольких десятков километров, позволяет снизить массу и габариты таких устройств.
Рассматривается задача повышения точности и быстродействия систем автоматической фокусировки в оптико-электронных системах (ОЭС). Показано, что применение классических ПИД-регуляторов ограничено нелинейностями приводов и нестационарностью наблюдаемых сцен. Предложена структура адаптивной системы, использующей нечеткую логику для динамической настройки коэффициентов ПИД-регулятора. Обоснован выбор функции оценки контрастности методом Тененграда и аппаратной платформы Orange Pi 6 Plus для реализации алгоритмов в реальном времени. Прогнозируется снижение перерегулирования на 20–30 % и времени переходного процесса на 25–35 % при замене классического ПИД-регулятора на нечёткий.
Приведены результаты исследований дифференциальной термо-ЭДС и коэффициента Зеебека наноразмерных пленок In2O3/SnO (ITO), полученных методом магнетронного распыления компактной мишени. Показана зависимость коэффициента термо-ЭДС пленок от температуры, а также объяснена ее корреляция с температурной зависимостью электропроводности. Спроектировано автоматизированное устройство для измерения термо-ЭДС пленок и распределения её по их поверхности в диапазоне температур от 300 до 450 К. Полученные результаты позволяют спрогнозировать возможность дальнейшего применения пленок ITO в электронике.
В работе предложена групповая обработка по планетарной схеме, разработаны конструкторско-технологические решения, и проведен ряд процессов для пластин InSb и матричных модулей. По результатам измерений показана возможность увеличения производительности труда и выхода годных в единицу времени при одновременном снижении материальных затрат.
В работе экспериментально и с помощью численного моделирования в осесимметрич- ной трехмерной постановке рассмотрена задача формирования конической поверхности границы раздела «вода–трансформаторное масло» при подаче высоковольтного напряжения на электроды. Благодаря использованию электродов цилиндрической формы с заруглением торцов удалось провести более детальное численное моделирование, результаты которого хорошо согласуются с данными эксперимента. Показано, что для отслеживания границы следует использовать профили фазовой переменной и нормированной осевой скорости. Предложенный метод моделирования процесса может помочь проводить предварительную оценку устойчивости высоковольтного маслонаполненного оборудования к возникновению локальных электрических пробоев из-за возможного появления влажности.
Экспериментально изучены спектры резонансного рассеяния на основной магнитной моде структур, состоящих из субволнового тонкого диэлектрического кольца и плазмы низкого давления. Плазма создавалась в линейной и спиральной люминесцентных лампах, возбуждаемых плоской СВЧ-волной. Обнаружено, что при включении разряда амплитуда индуцированного кольцом магнитного поля на резонансной частоте кольца значительно уменьшается. Эффект уменьшения реализуется при определенной ориентации разряда относительно кольца. Компьютерное моделирование подтверждает эффект уменьшения индуцированного кольцом магнитного поля на резонансной частоте. Электрический разряд может быть использован для переключения резонансных электромагнитных полей диэлектрических элементов в фильтрах, антеннах, системах перераспределения энергии.
Показана зависимость степени разложения CO2 и концентрации основных продуктов (H2 и CO) от скорости потока CO2 на входе реактора. Максимальная степень разложения CO2 достигла 75%.
Проведено исследование дефектов, вызывающих токи утечки и шумы в р+–n-переходах кремниевых фотодиодов. Установлено, что причиной возникновения туннельной компоненты темновых токов являются локальные дефекты в окисле и примесные преципитаты в ОПЗ p–n-перехода. Протекание туннельных токов приводит к воз- никновению шумов, имеющих широкий спектр, в том числе «взрывного» шума.
В данной работе исследовано влияние условий синтеза коллоидных квантовых точек на количество и типы поверхностных состояний, которые, в свою очередь, определяют быстродействие фотосенсоров на их основе. Показано, что замена этандитиола на β-меркаптоэтанол позволяет повысить быстродействие фоторезисторов на осно- ве ККТ HgTe на три порядка.
Впервые на основе коллоидных нанокристаллов AgInS2 с помощью замены лигандов в растворе были получены чернила, пригодные для изготовления фоточувствительных структур. В рамках исследования была подобрана система стабилизирующих лигандов, с которыми полученный золь в диметилформамиде сохранял стабильность в течении двух недель без существенной агломерации. ИК-Фурье спектроскопия подтвердила полноту замены лигандов. С помощью микроплоттера на основе полученных коллоидных материалов на золотых встречно-штыревых электродах была получена фоточувствительная структура фоторезистивного типа, для которой измерены фотоэлектрические характеристики при засвечивании лазером 405 нм.
Представлены результаты экспериментов по прямому измерению электрического поля в отверстии тороида с переменным током частотой 50 Гц. В первом эксперименте использован экранированный зарядочувствительный датчик в виде металлического стержня. При этом обнаружено, что в случае традиционного одноточечного заземления экран не является эквипотенциальным и полностью блокирует работу датчика. Принудительная эквипотенциальность экрана выполнена с помощью двухточечного заземления, при этом датчик внутри экрана успешно регистрирует переменное электрическое поле. Результат эксперимента объясняется присутствием на оси тороида нестационарного безвихревого вектор-потенциала, который оказывает силовое воздействие на свободные электроны в металлическом зонде. Во втором эксперименте использован ползунковый реостат. Такая схема позволяет отказаться от заземленного экрана и эксперимент максимально упрощается. Выводы, полученные в результате экспериментов, дополняют представление о векторном потенциале и его свойствах и могут быть использованы при решении задач электромагнитной совместимости.
В составе мелкодисперсного осадка, доставленного с поверхности Международной космической станции (МКС), обнаружены частицы космической пыли, частицы ме- теороидного, вулканического и морского происхождения, обогащенные органикой. Эти частицы присутствуют в экзосфере Земли и в условиях корпускулярного, рентге- новского и ультрафиолетового облучения являются агрессивным агентом для мате- риалов поверхности орбитальных станций. Анализ элементного состава осадка на по- верхности МКС позволил оценить влияние обнаруженных элементов на стойкость конструкционных материалов орбитальных объектов, а также установить источ- ники их поступления на поверхность МКС
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