Прикладная физика

Описан алгоритм управления силовым понижающим-повышающим преобразователем постоянного напряжения. Предложенный алгоритм может найти применение в системах электропитания разных устройств во многих областях техники, например, при организации заряда аккумуляторной батареи с контролируемым током заряда на борту летательного аппарата с гибридной силовой установкой посредством мощных импульсных силовых преобразователей понижающего-повышающего типа, а также при обеспечении вторичного электропитания оборудования и функциональной аппаратуры летательных аппаратов со стабилизированными напряжением и предельным значением тока в нагрузке.

Представлены результаты исследования особенностей работы трехфазного плазмотрона переменного тока мегаваттной мощности при использовании в качестве рабочего тела углекислого газа. Получены данные по вольтамперной характеристике плазмотрона, а также по скорости уноса наиболее теплонапряженных узлов: электродов и конфузоров. Данные по уносу получены путем взвешивания исследуемых узлов после циклов их работы. Режимы работы плазмотрона варьировались в диапазоне: дуговая мощность: 0,92–1,2 МВт, ток: 345–400 А, расход углекислого газа 110 г/с. Проведено сравнение скорости уноса электродов и конфузоров при работе плазмотрона на CO2 и воздухе.

Приводятся результаты исследований метрологических характеристик первичных измерительных преобразователей мощности электромагнитных колебаний в волноводных трактах, находящихся в эксплуатации более 20 лет. Показано, что при конструировании и дальнейшем использовании термисторных первичных преобразователей в составе новейших образцов измерительной техники стабильность калибровочного коэффициента сохраняется на протяжении 4 лет.

Экспериментально показана возможность модернизации аналоговых приборов с помощью контроллера Arduino Uno, на примере измерителя ИЛД-2М, который был апробирован в установке для измерения влияния плотности энергии импульсного лазерного излучения с длиной волны  = 355 нм на коэффициент отражения различных материалов. Для калибровки использовался измеритель энергии лазерного излучения NOVA II, с помощью которого был найден коэффициент соответствия между энергией измеренной NOVA II и напряжением на выходе ИЛД-2М. Обозначены основные
проблемы, оказавшие влияние на необходимость усовершенствования аналогового оборудования. Модернизация позволила провести обработку результатов эксперимента с помощью современных компьютерных технологий.

Проведены серии производственных варок для исследования нейтрального оптического стекла марки НС6 в электрических печах в сосудах объёмом 150 мл. Исследовано влияние соотношения между химическим составом вводимых в шихту красителей оксидов железа и спектральными коэффициентами пропускания и ослабления полученных нейтральных стёкол заданной марки.

Рассмотрена классическая структура nBn-фотодиода, детектирующего излучение в средневолновом инфракрасном (ИК) диапазоне спектра, изготовленного на основе InAsSb. Проведен расчет поглощения в гетероструктуре в каждом слое с учетом особенностей поглощения в активном слое InAsSb, таких как, эффект Бурштейна-Мосса и правило Урбаха. Проведен расчет квантовой эффективности и спектральной характеристики чувствительности с учетом многократных отражений на интерфейсах гетероструктуры и особенностей поглощения на свободных носителях в подложке GaSb. Определена оптимальная толщина активного слоя nBn-фотодиода при раз-личных значениях времени жизни неосновных носителей заряда. Показано достижение высоких значений удельной обнаружительной способности ФПУ в BLIP-режиме.

Выполнен теоретический анализ и экспериментальные исследования влияния пара-метров разрядного контура на электрические свойства и характеристики излучения импульсной цезиевой лампы. Показаны определяющая роль корректирующей индуктивности на время формирования плазменного канала в течение одного импульса то-ка и характеристики излучения источника ИК-излучения. Даны рекомендации по вы-бору параметров разрядного контура для получения оптимальных значений пиковой силы и длительности излучения цезиевой лампы в среднем ИК-диапазоне.

Предложена новая методика расчетов коэффициентов поглощения субволновых частиц (СЧ). В этой методике поток излучения представляется набором пространственных спектральных мод, которые поглощаются СЧ в соответствии с произведением ei×f(D, l). Причем при l £ lcutoff f(D, l) = 1, а при l > lcutoff f(D, l) = (2D /l)2, где: D – диаметр СЧ, l – длина волны, lcutoff  – длина волны отсечки, ei  – интегральный коэффициент поглощения «большого» тела из материала аналогичного материалу СЧ. Проведены расчеты коэффициентов излучения и поглощения СЧ, находящейся в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Для сравнения, наряду с предложенной методикой, была использована методика расчетов коэффициента поглощения СЧ, основанная на учете глубины проникновения излучения в материал СЧ. Показано, что выполнимость закона Кирхгофа для СЧ зависит от диаметра частицы и от температуры окружающей среды. При «больших» D коэффициенты излучения и поглощения равны (закон Кирхгофа выполняется), однако, при уменьшении D коэффициент поглощения становится больше, чем коэффициент излучения (закон Кирхгофа не выполняется).

Представлены исследования и анализ образцов с гетероэпитаксиальной структурой на основе твердого раствора InGaAs, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложке GaAs. Определены состав и толщины слоев структуры метода-ми фотолюминесцентной спектроскопии при комнатной температуре и растровой электронной микроскопии соответственно. Измерены спектры пропускания на ИК Фурье-спектрометре. Разработана аналитическая модель спектральных характеристик исследуемых структур. Решением обратной задачи методом подгонки определены конструктивные параметры структуры и состав активного слоя InGaAs. Сравнительный анализ экспериментальных и теоретических данных показал небольшой разброс значений для толщины (менее 65 нм) и состава поглощающего слоя (менее 0,04). Показана корректность и быстродействие разработанного неразрушающего метода характеризации полупроводниковых структур.

Представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований пленения одиночный заряженной частицы в горизонтально ориентированной линейной электродинамической ловушке Пауля при атмосферном давлении в воздухе. Получены траектории устойчивого и неустойчивого движения. Обнаружено, что эти два типа траекторий отличаются характером их развития на начальном этапе при захвате частицы ловушкой.

Представлены результаты обработки клубней картофеля продуктами плазмы апокампического разряда. Показано, что такая обработка может снизить их контаминацию и как результат, создать благоприятные условия для формирования урожая. Для этого проведена предпосевная обработка клубней картофеля двух сортов «Гала» и «Королева Анна», которые помещались в контейнер, где зажигали апокампический разряд в воздухе атмосферного давления.

На сегодняшний день одной из важных и актуальных задач науки электродинамики является исследование характеристик рассеяния различных электродинамических объектов со сложной формой. Среди них можно выделить полые структуры, которые входят в состав антенных систем и конструкций различных технических объектов. Их вклад в уровни электромагнитных полей в области передней полусферы может быть достаточно большим. Корректное решение характеристик рассеяния электромагнитных волн связано с использованием соответствующих математических методов. С одной стороны, они должны давать, по возможности, меньшую ошибку, с другой стороны размерность получающейся задачи должна быть такой, чтобы получить решение за относительно небольшое время. Исследованы характеристики рассеяния полых структур на основе метода интегральных уравнений. Проводится сравнение на основе методики тонкого экрана, дающее меньшее значение размерности задачи, и с учетом конечной толщины стенок. Определено значение толщины стенок, для которого возможно использование первого подхода. Представлены результаты проведенного моделирования.

Сформулирована модель массивной частицы, подверженной действию силы Ампера в неоднородном магнитном поле, позволяющая оптимизировать движение контрагированной дуги по поверхности контакта с целью его минимального повреждения.