Прикладная физика

Произведено формирование облика системы управления двунаправленного инверторного привода синхронного двигателя с постоянными магнитами (СДПМ). Приведённая система позволяет осуществлять управление электродвигателем как в режиме генерации крутящего момента, так и в режиме рекуперации мощности, обеспечивая высокую эффективность работы и безопасность функционирования СДПМ в обоих случаях.

Рассматриваются особенности плазмохимического процесса получения карбида вольфрама с использованием плазмотрона переменного тока, синтез проведен в плазме водорода и метана. Процесс получения карбида вольфрама заключается в следующем: порошок оксида вольфрама WO3 подвергается воздействию плазменного потока H2 и CH4 с максимальной температурой до 10000 K. В большинстве экспериментов, расход газовой смеси составил до 0,02 г/с, мощность плазмотрона до 3 кВт. Для полученных образцов были проведены рентгенофазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия и элементное картирование. Установлено, что при синтезе получен карбид вольфрама WC, его размеры находятся в пределах 5–20 мкм.

Приводятся результаты исследования эволюции спектров УФ-люминесценции в ансамблях вискеров и тетраподов ZnO при возбуждении быстрыми электронами с энергией 60 кэВ. Показано, что увеличение времени воздействия и фокусировка пучка электронов на ансамбль кристаллически совершенных вискеров ZnO приводит только к уширению УФ-полосы в длинноволновую область спектра люминесценции. Аналогичное воздействие на ансамбль тетраподов ZnO с низким кристаллическим качеством приводит к длиноволновому смешению и уширению УФ-полосы спектра люмигнесценции. Наблюдаемые эффекты связаны с травлением поверхности структур ZnO в процессе воздействия быстрых электронов и увеличением концентрации междоузельного цинка.

Представлены результаты эксперимента по электронно-лучевому осаждению керамических покрытий оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия с использованием форвакуумного плазменного источника электронов. Методом растровой электронной микроскопии получены данные о морфологии и элементном анализе поверхности покрытий. Структурно-фазовый состав образцов выявил наличие кристаллической структуры синтезированных покрытий с содержанием моноклинной и тетрагональной фаз. Методом Оливера-Фарра получены значения твердости и моду-ля упругости покрытий.

Представлены результаты плазмохимической обработки водной суспензии хитозана и показано влияние полученных продуктов на всхожесть семян гороха и на раннее развитие растений. Исследовано действие разряда постоянного тока в воздухе с использованием в качестве катода обрабатываемой суспензии, а также разряда в парогазовых пузырьках у поверхности электрода, погруженного в суспензию («подводного» разряда). Определены скорости накопления водорастворимых продуктов и их энергетические выходы. Показано, что использование модифицированных суспензий увеличивает всхожесть семян и скорость начального развития растений при посеве в грунт.

Проведено исследование адмитансных характеристик структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП), в качестве полупроводника в которой использовалась nBn-структура на основе эпитаксиальных слоев Hg1-xCdxTe, выращенных методом МЛЭ со сверхрешёткой в барьерной области. Построены зависимости концентрации основных носителей заряда и величины произведения дифференциального сопротивления области пространственного заряда (ОПЗ) на площадь структуры от температуры. Определены параметры границы раздела Al2O3/Hg1-xCdxTe, такие как плотность и характерное время перезарядки поверхностных состояний. На температурной зависимости дифференциальной проводимости ОПЗ обнаружены две группы максимумов, на основании положения которых определены энергии активации носителей заряда, одна из которых соответствует ширине запрещенной зоны контактного слоя.

Проведен анализ существующих аналитических моделей расчета коэффициента поглощения. Выделены их преимущества и недостатки. Разработана новая аналитическая модель коэффициента поглощения антимонида индия, учитывающая эффект Бурштейна-Мосса, правило Урбаха и температурную зависимость межзонного поглощения. Проведен сравнительный анализ экспериментальных спектров пропускания и поглощения InSb с результатами расчета.

Экспериментально исследовано активное броуновское движение одиночных пылевых частиц в трехмерной разрядной ловушке постоянного тока под действием лазерного излучения. В эксперименте использовались сферические частицы меламин формальдегида (МФ), часть поверхности которых имела медное покрытие (янус-частица). Про-ведено сопоставление анализа среднеквадратичного смещения микрочастиц при использовании двухмерного и трехмерного методик диагностики их пространственного положения. Определена средняя кинетическая энергия движения пылевых частиц при различной интенсивности лазерного воздействия. Выполнены оценки энергобаланса пылевых частиц и влияния их вращения на характер движения.

Получены новые данные о тричеловском режиме коронного разряда в воздухе атмосферного давления. При квазистационарном напряжении отрицательной полярности на промежутке остриё (катод из стали) – плоскость реализован импульсно-периодический режим, при котором с малой паузой генерируется два импульса (пика) тока с различной длительностью, задержкой и амплитудой, а также переходный режим с увеличенной длительностью импульсов Тричела. Показано влияние на форму импульсов тока и длительность паузы между ними напряжения и дополнительного конденсатора, включаемого параллельно промежутку.

Представлены результаты экспериментальных исследований разрядной системы на основе импульсного (200400 мкс, 525 Гц) сильноточного (530 А) планарного магнетронного разряда с мишенью диаметром 125 мм и дополнительной инжекцией электронов из вакуумного дугового разряда. Инжекция электронов в магнетронный разряд осуществляется с обратной стороны распыляемой мишени через центральное отверстие, что обеспечивает дополнительное ускорение инжектируемых электронов в катодном слое магнетронного разряда и увеличение энергетической эффективности разрядной системы. Исследован масс-зарядовый состав ионов генерируемой плазмы при снижении рабочего давления вплоть до предельно низкого уровня 0,2 мТорр. Получены условия обеспечения высокой доли ионов материала мишени в генерируемой плазме, в том числе в диапазоне низких значений рабочего давления, где стандартный магнетронный разряд характеризуется увеличением доли ионов рабочего газа и переходит в высоковольтную слаботочную форму.

Исследуются влияние степени эрозии медного анода плазмотрона постоянного тока и области плазменной струи на процессы формирования медьсодержащего композитного приповерхностного слоя. Обнаружено, что при использовании штатного режима работы плазматрона с малой скоростью эрозии медного анода формирования медьсодержащих фаз в приповерхностных слоях не происходит, независимо от области плазменной струи. При использовании режима усиленной эрозии медного анода в приповерхностных слоях обработанных образцов формируется медьсодержащая композитная структура, состав которой зависит от положения в плазменной струе. Предложенная методика формирования структур с активным приповерхностным слоем различной функциональности, путем варьирования материала анода, может найти широкое применение в современных технологиях.

Компактная схема инерциального электростатического удержания с обратной полярностью на основе наносекундного вакуумного разряда (НВР) позволяет ускорять ионы до энергий, необходимых для ядерных реакций. Например, ионы дейтерия ускоряются в поле виртуального катода (в потенциальной яме) и при их встречных столкновениях c энергиями 100 кэВ может иметь место ядерный DD-синтез. Если потенциальная яма в вакуумном разряде оказывается наполненной дейтерий-содержащими кластерами, то появляется дополнительный канал DD-синтеза «ускоренный ион – кластер». В данной работе обсуждается и исследуется роль кластерной мишени при генерации DD-нейтронов в НВР.

Проведено моделирование формирования оптоакустического сигнала при распространении в образце жидкости содержащей неоднородные слои. Слоистая структура представлена в виде n слоев в которых происходит формирование акустического сигнала в результате оптоакустического эффекта. Полученные значения акустических давлений в слоях на основе разработанной нейронной сети с глубоким обучением позволяют восстановить изображения ткани, в которой происходило оптоакустическое взаимодействие. Используемая нейронная сеть с глубоким обучением обладает уникальными преимуществами, которые могут облегчить клиническое применение оптоакустического метода, снизить время вычислений и адаптировать к любой конкретной задаче.

Экспериментально и методом компьютерного моделирования исследованы спектры резонансного рассеяния на основной магнитной моде субволновой линейной структурой из двух диэлектрических плоских тонких колец, расположенных вдоль волнового вектора, и возбуждаемых токами смещения падающей плоской электромагнитной волны СВЧ-диапазона. В спектрах рассеяния магнитного поля в дальней волновой зоне, ближней волновой зоне и около центров колец наблюдается расщепление резонансной частоты, в отличие от одиночного кольца. Измеренные спектры совпадают со спектрами, полученными при компьютерных расчетах во всех точках измерений.

На поверхности металлического электрода, погруженного в плазму с электронной температурой Te  10 эВ и плотностью плазмы ne от 1010 см3 до 1013 см3 рассчитывается электрическое поле при значениях отрицательного электрического потенциала 0 электрода при больших значениях параметра |e0|/Te >> 1. Полученная асимптотическая формула для величины поля при |e0|/Te >> 1 существенно отличается от классических формул расчета электрического поля и дебаевской длины экранирования поля вблизи поверхности электрода в плазме, которые справедливы при условии |e0|/Te << 1. Показано, что при |e0|/Te >> 1 вблизи электрода в плазме модифицированный дебаевский слой может на два порядка превышать классическую дебаевскую длину. Для расчета электрического поля на поверхности электрода в плазме предложена в явном виде обобщённая формула, справедливая в широком диапазоне значений параметра 0 < |e0|/Te < 104 при отрицательных значениях потенциала электрода до 10 кВ.