Успехи прикладной физики

Выполнена экспериментальная оценка влияния электрических режимов работы интегральной микросхемы линейного стабилизатора напряжения положительной полярности с номинальным выходным напряжением Uвых = 9 В («ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ») на дозовую радиационную стойкость с помощью разработанного аппаратно-программного комплекса на основе рентгеновской установки РИК–0401. Экспериментально установлено, что наиболее чувствительными параметрами стабилизатора напряжения к эффектам поглощенной дозы являются выходное напряжение и минимальное падение напряжения. Получены аналитические зависимости основных параметров стабилизатора напряжения от величины поглощенной дозы при радиационном облучении.

Реализована поддержка трассировки пути в разработанном симуляторе трехмерных динамических сцен. Данный метод позволяет получить физически корректные изображения с учетом многократных взаимодействий электромагнитных волн с телами. Представлены результаты расчета нескольких сцен и оценка быстродействия аппаратно-ускоренной трассировки пути в видимом диапазоне длин волн.

Рассмотрены два возможных способа получения ФПУ на основе фотодиодных матриц из антимонида индия с улучшенной однородностью: использование структур, выращенных методом МЛЭ, и применение ионной обработки при изготовлении ФЧЭ из объемного материала. Представлены результаты исследований чувствительности в фотодиодных матрицах из InSb при воздействии оптического излучения ИК, видимого и УФ-диапазонов. Установлено, что метод ионной обработки стороны засветки МФЧЭ перед просветлением позволяет существенным образом подавить рекомбинацию фотоносителей на поверхности, а также улучшить адгезию наносимого антиотражающего покрытия (АОП). В результате ионной обработки уменьшается разброс чувствительности (токовой или вольтовой) по площади МФЧЭ в несколько раз.

Приводятся результаты двух фаз завершающих испытаний (конец 2021 – начало 2023 годов) по подготовке к первым экспериментам с круглой плазмой на установке токамак Т-15МД. На этом этапе система СВЧ-нагрева (гиротронный комплекс) установки оснащена одним гиротроном с рабочей частотой 82,6 ГГц и выходной мощностью около 1 МВт. Установлена фокусирующая система ввода СВЧ-излучения, которая может быть использована как для предыонизации рабочего газа, так и для нагрева плазмы. Осуществление СВЧ-пробоя планируется на второй гармонике необыкновенной волны. Испытания, проведённые на гиротронном комплексе Т-15МД, включали в себя юстировку вакуумированного зеркально-волноводного тракта, общая длина которого 37 м, и измерения потерь СВЧ-мощности до входа в камеру токамака. Измерения величины мощности гиротрона производились калориметрическим способом, при этом значение коэффициента передачи СВЧ-линии передачи составило величину не меньше 0,9. Осуществлён ввод СВЧ-излучения в камеру Т-15МД на уровне мощности 0,95 МВт при длительности импульса 125 мс.

Проведены эксперименты по воздействию струи капиллярного плазмотрона на стальные, медные образцы и проволоки из припоя. Энергия, вложенная в разряд, варьировалась от 0,3 до 1,5 кДж. При этом при взаимодействии струи капиллярного плазмотрона с припоем происходило образование компактных долгоживущих светящихся образований (КСО). При воздействии на припой получены КСО с необычно большими размерами внешним диаметром до 1,5 см, внутренним диаметром до 0,5 см и временем жизни до 7 с, которые состоят из ядра и оболочки и обладают плотностью энергии сравнимой с плотностью энергии горючих материалов.

Проведены расчеты температур частиц пыли (на примере углеродных частиц), нагреваемых солнечным и земным излучением, на высотах 65–100 км. Показано, что частицы достигают температур, при которых начинается видимое свечение (Т > 900 K) при высотах, превышающих 70 км. Максимальная температура частиц (Т = 2385 K) и максимальная интенсивность светло-синего свечения достигается на высоте 85 км. Показано, что на этой высоте минимальную температуру имеют частицы с размерами 10 мкм и более. Их температура не зависит от размера и оценивается величиной 300 K. Температура частиц с размерами меньшими 10 мкм увеличивается при уменьшении их размеров. Углеродные частицы с размерами меньшими 210-7 м нагреваются до температур 2385 K, сублимируются и в конечном итоге перестают существовать. Излучения скоплений подобных частиц на фоне темного неба в предрассветное или послезакатное время может представляться наблюдателям в виде светящихся облаков – Серебристых облаков. Пылинки из других материалов сублимируются при меньших температурах и, следовательно, солнечное излучение приводит к выжиганию подобных пылинок, находящихся в околоземном пространстве не только с субмикронными, но и с микронными размерами. На основе проведенных расчетов и анализа литературных данных в работе формулируется следующая гипотеза о природе серебристых облаков: Серебристые облака представляют собой скопления раскаленных наночастиц.

Рассмотрены переходные процессы в сверхпроводниках, протекающие при замыкании ключа (или его размыкании) в электрической цепи на постоянном токе, а также процессы при синусоидальном изменении электродвижущей силы (ЭДС) источника тока. Для описания переходных процессов представлена эквивалентная электрическая схема сверхпроводников в соответствии с двухжидкостной моделью, согласно которой все электроны в сверхпроводнике разделены на два типа – сверхпроводящие и нормальные. При этом впервые введены инерционные индуктивности для сверхпроводящих и нормальных электронов Ls и Ln, характеризующих динамику ускорения различных «сортов» электронов вследствие возбуждения электрического поля при переменных условиях, а также эффективное сопротивление Rn для описания диссипации энергии при возбуждении нормальных электронов. Получены зависимости нормального и сверхпроводящего токов, электрического поля в сверхпроводниках от частоты ЭДС источника тока, вычислены средняя мощность источника тока и тепловыделение за счет джоулевых потерь в сверхпроводнике при возбуждении нормальных электронов в зависимости от частоты и температуры.