Научный архив: статьи

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.

Дан обзор наиболее интересных результатов, представленных на ежегодной XLII Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, состоявшейся с 9 по 13 февраля 2015 года в городе Звенигород Московской области. Проведен анализ главных направлений исследований в области физики плазмы в России.

Электростатический потенциал заряженного проводящего тора представлен в виде суммы произведений функций Лежандра на гармонические функции. Рассмотрена задача о распределении электростатического потенциала вокруг равномерно заряженного вдоль поверхности непроводящего тора. Решение задачи сведено к вычислению поверхностного интеграла и выражено через эллиптический интеграл первого рода. Обсуждён вопрос о наличии «потенциальной ямы» в центре тора.

Механизм процесса геттерирования генерационно-рекомбинационных центров в кремнии n- и р-типа диффузионным слоем фосфора можно описать сегрегационной моделью, учитывающей образование ионных пар металлическая примесь-фосфор в n+-слое. Расчеты удовлетворительно описывают экспериментальные результаты при условии, что геттерируемая примесь (Fe) в n+-слое является двухзарядным акцептором в положении замещения (Fe2-). При этом эффективность геттерирования возрастает с ростом концентрации фосфора пропорционально (n/ni)2[P+]. Закономерности процесса геттерирования при диффузии бора могут быть описаны сегрегационной моделью, в которой стоком для примесей служит слой боросиликатного стекла.

Представлены физические принципы работы сверхвысокочастотных (СВЧ) p–i–n-фотодиодов на основе полупроводниковых соединений А3B5, а также проведен анализ физических явлений, ограничивающих их характеристики. Рассмотрены конструкции СВЧ-фотодетекторов, разрабатываемых для линий аналоговой оптоволоконной связи и систем радиофотоники для радиолокации.

Рассмотрены основные области применения изделий твёрдотельной фотоэлектроники: системы дневного, ночного и теплового видения, системы дистанционного зондирования Земли, лазерные системы и устройства на оптронных парах, в том числе волоконнооптические и открытые оптические линии передачи информации. Среди гражданских применений выделены медицина, промышленность, энергетика. Без фотоэлектроники нельзя представить и современное вооружение. Рассмотрены тепловые, корреляционные, ультрафиолетовые головки самонаведения, системы астроориентации и астрокоррекции. Важнейшими средствами обнаружения стали системы оптической пассивной и активной локации, их стремительное развитие обусловлено прогрессом инфракрасных матриц. Фактически фотоэлектроника проникла во все сферы деятельности человека

Анализируются варианты построения БИС считывания для сканирующих ИК ФПУ с цифровым режимом ВЗН. Накопление и обработка фотосигнала в цифровом виде позволяют существенно повысить количество каскадов ВЗН и, соответственно, улучшить отношение сигнал-шум на выходе БИС считывания. Рассмотрены две основные архитектуры БИС считывания с цифровым режимом ВЗН: шинно-адресная и конвейерная. Приведены варианты построения однобитных АЦП: преобразователь «фототокчастота», преобразователь «фототок-временной интервал». Отмечены преимущества конвейерной архитектуры: меньшая занимаемая площадь в сочетании с пониженной потребляемой мощностью.

Проведены экспериментальные исследования сильного локального взаимодействия импульсных микроплазменных разрядов с образцами из стали-45 при возбуждении в разрядах импульсных электрических токов с амплитудами от 100 А до 650 А. В результате микроплазменной обработки на поверхности образцов формируется сплошной переплавленный слой на глубину до 20 мкм с развитым микрорельефом, который характеризуется сильно измененными физическими, микрогеометрическими и триботехническими свойствами металла. Созданный в результате воздействия микроплазменных разрядов на поверхности образцов микрорельеф обладает прочностными свойствами, существенно превосходящими соответствующие свойства стальных образцов, подвергнутых стандартной термической объёмной закалке.

Разряд в смеси газов обладает рядом особенностей, которые могут проявляться в экспериментах с пылевой плазмой. Например, при большом отличии атомных весов ионов и атомов, имеет место сильная анизотропия функции распределения ионов по скоростям, что в свою очередь может вызывать значительное изменение свойств пылевых структур. В работе выполнен анализ экспериментов по исследованию пылевых образований в газовом разряде смеси легкого и тяжелого газов — гелия и аргона, и представлены результаты численного моделирования дрейфа ионов и электронов в смеси этих газов, а также процессов зарядки пылевых частиц.

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 двумерной температурной модели анизотропного термоэлектрического холодильника, работающего на основе поперечного эффекта Пельтье, создана теория, с помощью которой при наличии соответствующей компьютерной программы, можно оптимизировать максимальное снижение температуры. В работе приведена иллюстрация схемы этих расчетов.