Статья: Новые результаты прикладных и фундаментальных исследований по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу в России в 2011 г. (2012)

Рассмотрено влияние размера, формы и поверхности частиц окиси‐закиси кобальта на некоторые электрофизические свойства варисторов на основе оксида цинка с шестикомпонентной добавкой Bi2O3, Sb2O3, Co3O4, NiO, MnO2, SiO2, в частности, на ряд параметров, характеризующих форму их вольтамперной характеристики. Предложена методика определения пригодности окиси‐закиси кобальта для производства варисторов с высоким соотношением U1/ U500.

Показано, что выполнение антенны приемника в виде открытой микрорезонансной структуры на основе планарных спиральных элементов микронных размеров, а термочувствительного элемента с щелью в виде последовательно расположенных и соединенных между собой микроотверстий круговой формы позволяет достичь потерь на отражение –21,03 дБ; коэффициента стоячей волны — 1,19; эффективности преобразования — 99,21 % при шумовой эквивалентной мощности NEP порядка 10-13 Вт·Гц-1/2 на резонансной частоте 1,97 ТГц.

Рассмотрен способ формирования периодической последовательности наносекундных импульсов путем преобразования энергии непрерывных высокочастотных колебаний, распространяющихся по коаксиальной линии. Данный метод аналогичен синхронизации мод лазерного излучения в оптическом диапазоне. Проведено компьютерное моделирование предлагаемого способа, и рассмотрена возможная схема его технической реализации.

Рассмотрено применение “взрывного” метода с использованием обращаемого фоторезиста для создания индиевых микроконтактов с шагом ≤30 мкм, что позволяет в значительной степени устранить недостатки, присущие методу прямой фотолитографии, а именно, неоднородность химического травления по площади образцов и химическое воздействие на нижележащие технологические слои, приводящее к повышенной плотности дефектов.

Экспериментально исследован спектр излучения микроплазменного разряда, возбуждаемого на поверхности титанового образца при воздействии импульсного потока плазмы в режиме поддержания разряда импульсным электрическим током амплитудой 200 А и длительностью 20 мс. На основании анализа более 100 характерных линий излучения атомов и ионов титана в интервале длин волн 350—800 нм сделана оценка электронной температуры в микроплазменном разряде, величина которой находится в интервале 0,5—1,3 эВ.

Показано, что “точечная “ мишень в стандартном вакуумированном волноводе в магнитном поле зеркальной ловушки, образованной двумя дисковыми магнитами, намагниченными соосно в направлении, перпендикулярном вектору электрического поля, является источником тормозного рентгеновского излучения электронов, ускоренных в ЭЦР-разряде, причем с широким спектром энергий квантов до 0,8 МэВ. Мощность дозы источника ~ 1 Р/ч. Источник, питаемый от бытовой СВЧ-печи, имеет небольшие размеры и вес, прост в эксплуатации и пригоден в качестве лабораторного инструмента, в частности, в радиобиологии и интроскопии. Проходя через объект, поле рентгеновского излучения регистрируется цифровой камерой с помощью высокочувствительного рентгенофлуоресцентного экрана, который преобразует его в оптическое изображение.

Исследован поверхностный барьерный разряд в системе, в которой на поверхности диэлектрика расположены металлические электроды в виде ряда параллельных полос. Получены аналитические формулы для вычисления пространственного распределения потенциала и электрического поля в разрядной ячейке. Показано, что для генерации оптимальной конфигурации электрического поля в разрядной ячейке, наряду с физико‐химическими характеристиками диэлектрика, величины подаваемого на электроды напряжения и других параметров системы, следует учитывать геометрию металлических электродов. Полученные результаты применимы также для анализа разрядных ячеек компланарного барьерного разряда, в которых металлические электроды расположены на небольшой глубине в диэлектрике. Результаты представляют интерес, так как барьерный разряд является одним из эффективных способов создания неравновесной плазмы при высоких давлениях для разнообразных технологических применений.

Проведено экспериментальное исследование процессов в низкотемпературной плазме протяженных квазистационарных дуговых разрядов в воздушной среде атмосферного давления между графитовыми электродами. Наряду с традиционной (шнуровой) формой разряда изучены и иные режимы протекания тока: диффузный (распределенный) и диффузношнуровой. Рассмотрены процессы контракции, расслоения и шунтирования. Обнаружены режимы колебаний тока, обусловленные взаимодействием катодной и анодной струй и возникновением потоков плазмы и твердых частиц c локально перегретой поверхности анода.

Проведено численное и аналитическое исследование вторично‐эмиссионного электронного разряда (мультипактора) на диэлектрике в вакууме при различных углах наклона α вектора напряженности электрического СВЧ‐поля относительно поверхности диэлектрика с самосогласованным учетом электрического поля объемного заряда эмитированных электронов. Рассчитана мощность, поглощаемая в разряде, и получены аналитические оценки для средней плотности тока вторичных электронов и средней энергии электронов, бомбардирующих поверхность диэлектрика, в зависимости от угла α и осцилляционной энергии электронов в СВЧ‐поле. Показано, что зависимость поглощенной мощности от угла наклона внешнего СВЧ‐поля имеет минимум при α ~ 20—30°.

Рассмотрено моделирование нагрева нижней экваториальной ионосферы высокочастотным электромагнитным излучением. Получены оценки электронной температуры и ионосферных проводимостей для случаев квазипродольного и квазипоперечного распространения высокочастотной нагревной волны с модулированной низкой частотой амплитудой.

Установлен механизм возникновения пульсаций электрического поля на частоте поля накачки 2,45 ГГц, и показана возможность их влияния на эффективность генерации характеристического излучения в источнике CERA-RX(C).

Представлены характеристики нового гиротронного комплекса МИГ-3 для создания и нагрева плазмы в стеллараторе Л-2М и результаты первых экспериментов с использованием указанного комплекса. Комплекс МИГ-3 включает в себя два трехэлектродных гиротрона (ГИКОМ) нового поколения с рекуперацией энергии электронного пучка, высоковольтный модулятор, обеспечивающий работу обоих гиротронов как в отдельности, так и совместно, а также блок управления и регистрации данных. При одновременной работе обоих гиротронов суммарная удельная мощность, вводимая в плазму, может достигать 5 МВт/м3.

Рассмотрены основные виды оптических покрытий с градиентом показателя преломления вдоль направления распространения света, структуры градиентных покрытий и вакуумно‐плазменные технологии их получения. Обсуждены преимущества метода импульсного реакционного магнетронного распыления и результаты его применения для нанесения субволнового покрытия с продольным наноградиентом показателя преломления.

Показана возможность использования времяпролетных катодолюминесцентных измерений для оценки коэффициента диффузии и подвижности экситонов в одиночных квантовых ямах прямозонных полупроводниковых гетероструктур. Приведены результаты экспериментальных исследований перспективной для практического использования гетероструктуры ZnMgO/ZnO с ZnО‐квантовой ямой. На основе анализа температурной зависимости подвижности экситонов (4,8—180 К) сделаны предположения о механизмах рассеяния, характерных для воздействия гетероперехода на границе квантовой ямы.

Проведено исследование влияния азотно‐вакансионных комплексов и дефектов структуры, таких как дефекты упаковки, дислокации, на дозиметрические характеристики термолюминесцентного чувствительного элемента на основе алмаза: линейность регистрируемого сигнала в зависимости от поглощенной дозы, чувствительность, хранение алмазным образцом накопленной дозы в зависимости от времени. Исследовались алмазные образцы типа IIа, созданные по технологиям HTHP и CVD. Проведены расчеты параметров термолюминесценции для различных образцов.

Исследованы фотовольтаические и оптические свойства композитных пленок 5,10,15,20-тетрафенилпорфирина (TPP) и графена (Gr), полученных методом спин‐коатинга. Проведено измерение фотопотенциала (ФП) пленок в зависимости от массового соотношения TPP и Gr в их составе. Для пленок TPP наблюдали ФП 1,39 мВ; при массовых соотношениях 4:1, 3:2, 2:3, 1:4 для пленок TPP: Gr ФП составлял 1,89; 1,29; 3,0 и 1,51 мВ, соответственно. Гипсохромный сдвиг в полосе Соре относительно значения для монокомпонентной пленки TPP составлял 0,5; 3,5; 3,0 и 6,5 нм, соответственно.

Исследованы электронные состояния системы “квантовая точка—монослой графена— подложка SiO2+n+Si” во внешнем магнитном поле. Получено аналитическое выражение для величины переходящего заряда в такой системе. Рассмотрены электронные состояния системы “квантовая точка—бислой графена—подложка SiO2+n+Si”. Исследуемые системы интересны с точки зрения возможности управления оптическими свойствами квантовой точки с помощью приложенного электрического поля. Кратко затронут вопрос об электронных состояниях системы “графеновая нанотрубка—квантовая нить”.

Представлены результаты экспериментальных исследований динамики филаментации мощных ультракоротких импульсов Ti: Sapphire лазера с длиной волны 800 и 400 нм при их острой фокусировке в воздухе. Получены зависимости положения и размеров плазменного канала, формирующегося в зоне нелинейного фокуса пучка, от мощности в лазерном импульсе. Измерены спектры лазерного импульса при его филаментации.

На основе геометрической оптики получены выражения для оценки изменений амплитуды и пеленга высокочастотных радиосигналов после их прохождения через область ионосферы, возмущенную нагревным стендом.

Рассмотрена теория Ландау бесстолкновительного затухания плазменных волн. Приведены аргументы в пользу того, что в такой задаче под базовым контуром Ландау следует понимать один из двух таких контуров, использовавшихся автором такой теории, однако не тот, для которого такое название широко используется. Для второго контура Ландау найдено место в приближенной аналитической теории слабого затухания волн, а помимо этого в квазистационарной теории ионно‐звуковой турбулентности.