Научный архив: статьи

Дан краткий обзор теоретических работ по линейной теории неустойчивости ленточного релятивистского электронного пучка в плоском резонаторе. Эта неустойчивость известна как вынужденное излучение монотронного типа и до последнего времени было хорошо исследовано для релятивистских пучков. Дается обобщение этой теории на случай релятивистских пучков, которое связано с учетом всех волн плазма-пучковой системы, как нарастающих, так и затухающих. В отличие от нерелятивистских пучков, для которых роль затухающих волн пренебрежимо мала, для релятивистских пучков их учет оказывается существенным и приводит к значительному увеличению эффективности вынужденного излучения. В результате релятивистский монотрон представляется как конкурентоспособный прибор релятивистской СВЧ-злектроники

Представлены результаты экспериментального исследования распада плазмы наносекундного СВЧ-разряда в диапазоне давлений воздуха Р - 4–60 торр. Установлено, что распад плазмы протекает в две стадии (быстрая и медленная) и при высоких давлениях на обоих этапах соответствует прилипательному распаду с различной эффективной частотой прилипания. На основании полученных результатов приведены оценки эффективности разрушения фреонов в атмосфере с помощью свободно локализованного СВЧ-разряда

Пергамент - это натуральный материал, состоящий на 95 % из коллагена - наиболее распространенного белка, кроме коллагена в нем присутствует эластин, гликопротеины, жиры и минералы. Молекулы коллагена, сформированные в виде фибрилл, образуют волокна, в промежутке между которыми пустоты. Рельеф поверхности пергамента, как лицевой, так и мездровой стороны, образован коллагеновыми волокнами и фибриллами, ориентированными в различных направлениях. В древности из пергамента изготавливали одежду, обувь, пояса и другие предметы. Сейчас пергаментная кожа широко используется в шитье. В работе исследовано влияние потока низкоэнергетических ионов на износостойкость пергамента из шкур овец. Обработка коллагенсодержащего материала в плазме высокочастотного емкостного разряда пониженного давления позволяет добиться существенного улучшения свойств изделий из него. Установлено, что модификация пергамента в течение 5 мин, давлении в рабочей камере 26,6 Па, расходе плазмообразующего газа (аргона) 0,04 г/с, мощности разряда 1,8 кВт, частоте генератора 15,76 МГц в потоке низкоэнергетических ионов сопровождается созданием более однородной, плотной структуры, характеризующейся порами небольшого размера как в объеме материала, так и на ее поверхности, что подтверждается существенным уменьшением шероховатости, в следствии чего повышается износостойкость пергамента из шкур овец в целом. Сегодня пергамент редко используется в повседневной жизни, однако его продолжают активно применять в шитье, для создания вышивок или уникальных аппликаций, добавляя элементы экзотики и роскоши.

Статья посвящена развитию и экспериментальной реализации метода резонансного ближнепольного подповерхностного СВЧ-зондирования неоднородных сред. В основе этой диагностики лежит зависимость импеданса электрически малой антенны от электродинамических параметров окружающей среды. Если антенна включена в качестве нагрузки в резонансную систему, то по смещению резонансной частоты и изменению добротности можно судить об интегральных значениях диэлектрической проницаемости и проводимости среды в ближнем поле антенного устройства. Для подповерхностной диагностики (томографии) неоднородностей требуется изменять эффективную глубину зондирования или, другими словами, характерный масштаб локализации квазистатического электрического поля в среде. В отличие от волновых методов, ближнепольная СВЧ-диагностика позволяет реализовать субволновое разрешение. В статье обсуждаются конкретные примеры реализации устройств, предназначенных для бесконтактной диагностики плазмы в разрядах атмосферного давления, контрастных диэлектрических объектов и патологических изменений в биологических тканях.

Работа посвящена изучению возможности применения метода плазмохимического синтеза поликристаллических алмазных плёнок в плазме факельного СВЧ-разряда при атмосферном давлении для покрытия рабочей поверхности твердосплавных режущих инструментов с целью увеличения их износостойкости. Режущий инструмент из поликристаллических алмазов находит применение, прежде всего, в станкостроении, автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении, авиастроении при точении цветных металлов, титановых, абразивных алюминиевых сплавов, керамических и композиционных материалов. Лучший способ повысить прочность и устойчивость к износу твердосплавных режущих инструментов состоит в том, чтобы на поверхность твердосплавных или PDC-режущих вставок дополнительно нанести монолитный поликристаллический CVD-алмазный слой. Непосредственному нанесению поликристаллического алмазного слоя на поверхность резцов с хорошей адгезией мешает наличие кобальта, цементирующего режущие инструменты. Обсуждаются вопросов выбора лучшего материала и технологии создания изолирующего слоя между алмазом и твердым сплавом и технологии последующего осаждения на него алмазного покрытия в плазме СВЧ-факела.

Примерно полвека тому назад появились на свет две статьи: в 1963 году статья В. И. Петвиашвили, ученика Б. Б. Кадомцева, в которой был предъявлен частотный спектр турбулентных пульсаций ионно-звуковых (ИЗ) волн; а в 1964 году работа самого Б. Б. Кадомцева, которую можно назвать основополагающей для квазистационарной нелинейной теории ионно-звуковой турбулентности (ИЗТ). В последней работе в простой модели была рассмотрена зависимость от времени ИЗ-пульсаций и благодаря учету вынужденного рассеяния ИЗ-волн на ионах показана возможность существования стационарных турбулентных пульсаций ИЗ-волн, а также был подтвержден спектр Кадомцева—Петвиашвили. В течение изрядного времени этот результат, не давший сведений об угловом распределении турбулентности, противопоставлялся аналитически полученному в 1966 году в квазилинейном приближении, т. е. при учете лишь черенковского эффекта, распределения Л. И. Рудакова и Л. В. Кораблева (РК). Для нас важно отметить, что найденное РК-распределение по углам было получено как нестационарное, а в стационарном пределе оказывалось сингулярным. Прошли годы. В квазистационарной теории ИЗТ начала 80-х гг. уже объединились два подхода: квазилинейная теория, основывающаяся на эффекте Вавилова—Черенкова и нелинейная теория Кадомцева— Петвиашвили, которая ввела в физику ИЗТ эффект индуцированного рассеяния ИЗ-волн на ионах. В приближении разделения переменных удалось построить теорию углового распределения турбулентных пульсаций и ряда эффектов, определяющихся ИЗТ. Возникла надежда на количественное описание ИЗТ. В то же время в её конкретной реализации модель работ Кадомцева—Петвиашвили непригодна для дейтерий-тритиевой плазмы. Необходимая модификация модели ИЗТ дана в работах начала 90-х. О пути к замкнутой теории ИЗТ и самых последних результатах начала нового тысячелетия идет речь в этой статье, где мы вспоминаем о Б. Б. Кадомцеве.

Повышение требований к режущим инструментам, используемым в разных сферах деятельности, начиная от обработки твёрдых материалов до хирургических операций, в отношении твёрдости, химической инертности и стойкости к износу заставляет совершенствовать существующую технологию производства алмазного инструмента, последовательно приближая эти параметры к характеристикам самого алмаза. Вопрос жизнестойкости инструментов наиболее актуален сегодня в нефтегазодобывающей отрасли, где для бурения скальных пород используются вращательные долота, оснащенные PDC (Polycryиstalline Diamond Cutter) фрезами, которые производят спеканием при чрезвычайно высоких значениях давления и температуры.

В обзоре рассматриваются особенности производства PDC-резцов, их характеристики и ограничения по условиям применения. Стойкость PDC-фрез, цементированных кобальтом, ограничена максимально допустимой температурой 700 оС из-за разницы коэффициентов температурного расширения алмазного абразива и цементирующей связки, а также из-за графитизации алмаза кобальтом. Обзор ориентирован на инженеров, связанных с обработкой твёрдых и абразивных материалов. В нём объединены сведения, представленные в российских и зарубежных публикациях по вопросам технологии производства PDC-резцов и их упрочнения методами, СVD-осаждения поликристаллических алмазных плёнок. В заключение обсуждаются возможности применения СВЧ-реакторов ARDIS-100 и СВЧфакела для CVD-синтеза алмазных покрытий.

При исследовании пространственной структуры источников мягкого рентгеновского излучения в плазме микропинчевого разряда наблюдается устойчивое формирование трубчатой области, излучающей в диапазоне L-спектра плазмообразующего элемента. Оценки показывают, что за формирование трубчатого источника мягкого рентгеновского излучения может отвечать аномальное скинирование тока в перетяжке вследствие быстрого возрастания напряженности поля, вызванного аномальным ростом сопротивления плазмы.

Представлены результаты численного моделирования движения частиц плазмы в плазменном ЭЦР-инжекторе CERA-RI-2. Определены области доминирующих потерь частиц плазмы и интенсивность плазменных и ионных потоков.

В работе измерение сопротивления плазменного шнура было использовано для определения эффективного заряда плазмы в двух режимах омического разряда стелларатора Л-2М: до и после проведения процедуры боронизации вакуумной камеры. В режимах без боронизации вакуумной камеры Zeff принимает значения от 4 до 6 и уменьшается с ростом плотности. С введением процедуры боронизации значения эффективного заряда, измеренные по проводимости, лежат в интервале Zeff = (1,5—2) и не проявляют зависимость от плотности. Сравнение значений эффективного заряда, вычисленных по спектру мягкого рентгеновского излучения и по электропроводности, показывает, что в случае, когда фактор превышения меньше 20, оба метода хорошо согласуются. В импульсах, когда фактор превышения больше значения 20, допущение о доминировании одной примеси, а именно, бора, не верно, и вышеизложенный метод требует более сложного анализа.

Представлена вторая часть обзора по спектральной диагностике возбужденных частиц в водородной низкотемпературной плазме (первая часть опубликована в журнале «Успехи прикладной физики» в 2014 г., Т. 2, № 6). Описаны результаты определения поступательной температуры и функций распределения по колебательным и вращательным уровням молекулы водорода в основном и возбужденных состояниях методами лазерной, эмиссионной и абсорбционной спектроскопии в газовых разрядах в водороде. На основе обзора создана база данных по поступательным температурам, функциям распределения молекул водорода по вращательным и колебательным уровням в основном и возбужденных состояниях.

На основе принципа Гюйгенса получено аналитическое выражение для ЭПР неоднородного плазменного цилиндра в случае ракурсного рассеяния радиоволн. Проанализировано влияние длины цилиндра и азимутального угла приемника на интенсивность рассеянного радиосигнала.