Статьи

Описана конструкция и принцип работы импульсного источника протонов на основе отражательного разряда типа Пеннинга с холодным полым катодом. Газоразрядные системы с полым катодом, имеющие малую входную апертуру, обеспечивают формирование неоднородной плазмы с повышенной плотностью на оси разрядной камеры и в области эмиссионного электрода и при этом отличаются относительно низким напряжением горения. Такая разрядная система в полной мере отвечает требованиям, предъявляемым к генераторам плазмы для источников пучков заряженных частиц с высокой плотностью тока. Приведены результаты исследований по влиянию ключевых параметров разрядной системы: давления рабочего газа, магнитной индукции, геометрии полого катода на разрядные и эмиссионные характеристики

Вирус табачной мозаики (ВТМ) использовали в качестве модельного объекта при раз-
работке метода модификации поверхности подложек из слюды, предназначенных для
исследования белок-содержащих частиц нанометрового размера методом атомно-
силовой микроскопии (АСМ). Модификацию поверхности осуществляли методом
магнетронного напыления золота в разряде постоянного тока в аргоне с использова-
нием хрома в качестве материала адгезионного слоя. Адсорбцию ВТМ проводили при
pH 7,4 на трех типах подложек: высокоориентированном пиролитическом графите
(ВОПГ), слюде, модифицированной 3-аминопропилтриэтоксисиланом (АПТЭС), и
слюде с золотым покрытием, сформированным методом магнетронного напыления.
ВОПГ использовали в качестве эталонной подложки. В случае слюды, покрытой зо-
лотом, количество связанных с поверхностью вирусных частиц было примерно в де-
сять раз больше, чем в случае слюды, модифицированной АПТЭС. Высота частиц
ВТМ на слюде, модифицированной АПТЭС, была ниже, чем на ВОПГ и на слюде, по-
крытой золотом. Предложенная методика может быть полезна при разработке био-
сенсорных устройств и при исследовании единичных частиц различных вирусов.

Исследована частотная зависимость энергии и тока ионов на выходе из ВЧ источника плазмы, имеющего геометрию СПД. Показано, что энергия ионов максимальна при работе на частоте 6,8 МГц. Увеличение рабочей частоты сопровождается падением энергии ионов. Ток ионов немонотонно зависит от частоты. При частотах менее 27,12 МГц рост энергии ионов сопровождается падением тока, а падение энергии ростом тока. Увеличение частоты до 27,12 МГц не приводит к росту ионного тока

Измерено распределение интенсивности свечения второй положительной системы азота по высоте в разряде с жидким электролитным катодом при атмосферном давлении в воздухе. Показано, что интенсивность свечения второй положительной
системы азота имеет абсолютный максимум вблизи металлического электрода,
сопоставимый по интегральной интенсивности свечения с интегральной интенсивностью свечения всего остального разряда. Показано, что интенсивность свечения вблизи металлического электрода зависит от состава раствора при разрядном токе более 60 мА. При этом, вблизи металлического электрода вращательная и колебательная температуры, определённые по второй положительной системе азота, не зависят от состава раствора. Вращательная температура монотонно растёт с ростом разрядного тока, а колебательная остаётся практически постоянной.

Представлены исследования и анализ образцов с гетероэпитаксиальной структурой
на основе твердого раствора InGaAs, выращенных методом молекулярно-лучевой эпи-
таксии 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 характери-
стик исследуемых структур. Решением обратной задачи методом подгонки определе-
ны конструктивные параметры структуры и состав активного слоя InGaAs. Срав-
нительный 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 неразрушаю-
щего метода характеризации полупроводниковых структур.

Представлены результаты спектроскопических измерений свечения плазмы микро-
волновых разрядов в экспериментах по синтезу каталитических структур микро и
наноразмеров при воздействии мощных импульсов микроволнового излучения гиро-
трона (длина волны 4 мм, длительность импульса 2–8 мс, мощность до 500 кВт),
на смесь порошков магния Mg и двуокиси титана TiO2 . Эксперименты проводились
в воздухе. Регистрация спектров свечения СВЧ-разрядов выполнялась спектромет-
рами «AvaSpec» различных типов в диапазонах длин волн от 219 нм до 920 нм. Заре-
гистрированы спектральные линии нейтральных атомов и однократно ионизован-
ных ионов магния и титана. Изучались характеристики спектральных линий во
время действия импульса микроволнового излучения и после его окончания. Анализ
полученных результатов показал, что для атомов титана хорошо выполняется
условие частичного локального термодинамического равновесия (ЛТР), что позво-
ляет сделать достаточно надежные оценки электронной температуры плазмы,
величина которой находится в интервале значений 0,2–0,4 эВ. В то же время для
ионов титана ЛТР в микроволновом разряде не выполняется. Сравнимые величины
интенсивности линий атомов и ионов титана в разрядах при электронной темпе-
ратуре 0,2–0,4 эВ, которая более чем на порядок меньше потенциала ионизации
титана, указывают на сильную неравновесность плазмы микроволнового разряда в
порошках. Зарегистрированные в разрядах полосы монооксида титана TiO указы-
вают о протекании в микроволновом разряде плазмохимических реакций.

Проведено исследование золото-рутениевых гальванопокрытий с технологически-
ми антидиффузионными подслоями из сплавов Cо-W и Ni-Mо. Опытными образца-
ми служили контакт-детали серийно выпускаемых герконов МКА-14. Оценено вли-
яние данных технологических подслоев на ряд основных характеристик покрытия,
таких как микротвердость, пористость и шероховатость. Исследовано изменение
состояния поверхности контакт-детали в процессе послойного формирования по-
крытия. Проведены коммутационные испытания партий экспериментальных маг-
нитоуправляемых контактов МКА-14 с тремя типами золото-рутениевого кон-
тактного покрытия в режимах 50 мВ, 5 мкА, 50 Гц и 12 В, 0,25 А, 50 Гц.
Проанализирована динамика изменения их контактного сопротивления в ходе
коммутаций.

Для построения охлаждаемых фотоприемных устройств на основе CdHgTe прове-
дена оценка параметров перспективных двухслойных р+/n, трехслойных p+/ν)/n+ и
барьерных nBn архитектур. Каждая из рассмотренных архитектур является эта-
пом создания более совершенной технологии изготовления фотонных фотоприем-
ных устройств на основе CdHgTe, что обеспечивает их работу при повышенной
температуре. Показано, что уменьшение темнового тока достигается использо-
ванием архитектур с конструируемой зонной диаграммой, включающей поглоща-
ющие слои n-типа проводимости. Проведенные расчеты подтверждают возмож-
ность реализации высокотемпературного режима работы ФЧЭ на основе CdHgTe

Представлены эксперименты по теневой визуализации импульсного разряда атмосферного
давления в квазиоднородном и сильно неоднородном электрическом поле. В них исследуется
(наблюдается) ударная волна, образующаяся при импульсном пробое короткого газового
промежутка атмосферного давления, инициируемого искровым разрядом по поверхности
диэлектрика. Проведен сравнительный анализ особенностей распространения ударной
волны при её возбуждении в разрядных устройствах различной геометрии.

По излучению молекулы оксида титана (TiO) была проведена оценка газокинетиче-
ской температуры плазмы в реакции синтеза микрочастиц диоксида титана
(TiO2 ) с нанесенными на них наночастицами меди (Cu). Реакции синтеза иницииро-
вались СВЧ-излучением мощного гиротрона в смеси порошков диоксида титана и
меди. В результате были получены материалы, включающие в свой состав микро-
размерные частицы диоксида титана округлой формы размером от 10 мкм до
200 мкм с нанесенными на их поверхность наночастицами меди. Концентрация
меди в смесях порошков менялась от 0,1 % до 20 % по весу. Газокинетическая тем-
пература оценивалась по спектру излучения
-системы молекулы TiO в диапазоне
от 700 нм до 720 нм. Полосы в этом диапазоне обусловлены электронными перехо-
дами между молекулярными состояниями А3Ф–Х3
. Увеличение концентрации ме-
ди в смеси порошков не приводило к СВЧ-пробою, пробой произошел при примене-
нии инициатора. Показано, что с изменением концентрации меди синтез
осуществляется при одинаковых газокинетических температурах 5500
 500 К,
которые, таким образом, не зависят от содержания меди в смеси порошков.

Дан обзор новых наиболее интересных результатов, представленных на LI Между-
народной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термо-
ядерному синтезу, состоявшейся с 18 по 22 марта 2024 года в г. Звенигород Москов-
ской области. Проведен анализ достижений в основных направлениях развития
исследований в области физики плазмы в России и их сравнение с работами за ру-
бежом.

Работа посвящена светящимся образованиям (СО), появляющимся в природе в раз-
личных условиях, таких как извержение вулканов, удары линейной молнии в почву и
при геотектонических событиях, при воздействии горячих газов для создания по-
лых сфер, а также в капиллярных разрядах при ударе струи плазмы в обрабаты-
ваемый образец. Экспериментально получены долгоживущие светящиеся образова-
ния с временем жизни более 2 с и размером до 2 см. Построенная теория объясняет
возможность образования светящихся объектов в электрических приборах при вы-
соких перенапряжениях в электрической цепи и при взаимодействии линейной
молнии с линией электропередачи. Согласно ей, светящееся образование представ-
ляет собой заряженную сферу с оболочкой из атомов состава почвы или металлов
с внутренним объёмом, заполненным газообразным или парообразным веществом.
Такие оболочки могут образоваться в электрических приборах и при ударе молние-
вых разрядов в землю, содержащую SiO2 и Al 2 O3 и металлические предметы произ-
вольного состава. Рассчитана внутренняя энергия горячего шарообразного объекта
при передаче ему заряда от линейной молнии. Обсуждается возможность суще-
ствования этого объекта с высокой плотностью энергии вплоть до 10 10 Дж/м3