Статьи

В работе приведены результаты экспериментального изучения сохраняемости герметичных камер плазменного фокуса (ПФ) с дейтерий-тритиевым и дейтериевым заполнениями. Сохраняемость определяется как поддержание уровня выхода нейтронного излучения при работе камер ПФ в составе импульсных нейтронных генераторов после длительных интервалов хранения. Выделение примесей с внутренних поверхностей камеры ПФ и накопление гелия He3 вследствие распада трития в объеме отпаянных камер ПФ приводит к значительному снижению уровня выхода нейтронного излучения через несколько лет после заполнения камеры рабочей смесью. В статье показано, что сохраняемость камер значительно увеличивается при использовании генератора газа, в котором изотопы водорода содержатся в связанном состоянии, и выделяются во внутренний объем камеры только на время работы в составе нейтронных генераторов. Экспериментально показано, что сферические камеры типа ПФ9 обеспечивают уровень выхода нейтронного излучения Y, близкий к начальному значению Y0 при производстве камер, спустя более чем 10 лет хранения.

Рассмотрены история изобретения и развития газового термометра и появления на его основе оптико-акустических приемников (ОАП), начиная с первых работ Белла, Хейса, Голея и до настоящего времени. Отмечены преимущества ОАП, заключающиеся в постоянной и высокой чувствительности в широкой области спектра и наивысшей среди тепловых приемников обнаружительной способности. Рассмотрены основные характеристики мембран – основных элементов ОАП, проанализированы физические свойства графена как наиболее предпочтительного материала для мембран. Проведены оценки, показывающие, что применение мембран из SLG-графенов позволяет создавать приемники ИК- и ТГЦ-излучения с ячейками порядка десятков микрон, имеющими предельно высокую чувствительность. Предложена новая конструктивная схема неохлаждаемых матричных гелий-графеновых оптико-акустических приемников, обладающих теоретически предельными чувствительностью и быстродействием и расширенным до гелиевых температур рабочим диапазоном.

На основе полученных экспериментальных данных сделан вывод о том, что под действием импульса лазерного излучения в продуктах эрозии электродов зажигается первоначально тлеющий разряд, который в результате развития ионизационно-перегревной неустойчивости испытывает контракцию токового канала и переходит в дуговой. Показан характер зависимости минимальной энергии лазерного излучения, необходимой для инициирования разряда, и пороговой энергии лазерного излучения, при превышении которой лазерное из-лучение эффективно воздействует на возникающую лазерную плазму, от термодинамических параметров материала мишени.

Представлены результаты измерения продольного электрического тока, возбуждаемого в тороидальной плазме стелларатора Л-2М в результате мощного импульсного СВЧ-нагрева (мощность до 600 кВт, длительность импульса до 20 мс). В экспериментах для создания и нагрева плазмы в стеллараторе использовалось СВЧ-излучение гиротронов на частоте 75 ГГц, равной частоте 2-й гармоники электронного циклотронного резонанса для магнитного поля с индукцией В = 1,34 Тл в центре плазменного шнура. Для измерения токов в плазме использовались диагностические системы стелларатора, предназначенные для регистрации изменений во времени поперечного и полоидального магнитных полей. Показано, что наличие в конструкции стелларатора железного трансформатора омического нагрева существенно влияет на временное развитие токов равновесия вследствие значительной индуктивности плазменного шнура. При компенсации индуктивности этих устройств ожидаемая величина возбуждаемого в плазме тока может достигать величины около 7 кА.

В работе представлен анализ данных по сечениям упругих и неупругих столкновений электронов с атомами благородных газов. Рассмотрены транспортное (диффузионное) сечение, сечения возбуждения и ионизации. Для выбранных наборов экспериментальных и теоретических данных найдены оптимальные аналитические формулы и для них подобраны аппроксимационные коэффициенты. Полученные полуэмпирические формулы позволяют воспроизводить значения сечений для них в широком диапазоне энергий столкновения от 0.001 до 10000 эВ с точностью нескольких процентов.

Дан обзор новых наиболее интересных результатов, представленных на ежегодной XLVIII Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, состоявшейся с 15 по 19 марта 2021 года в режиме online. Проведен анализ развития и достижений основных направлений исследований в области физики плазмы в России и их сравнение с работами за рубежом.

В статье приведён обзор аппаратных средств, позволяющих регистрировать удары микрометеороидов и частиц космического мусора о поверхность космического аппарата. Описаны преимущества и недостатки этих средств, приведены примеры экспериментов с ними

Исследовано воздействие низкотемпературной нитевидной микроплазмы на анатомическую целостность мембран клеток растительного сырья. Показано, что микроплазменная обработка позволяет формировать сквозные каналы в структуре растительных материалов и ускорять процесс массопереноса. Воздействие на мембрану клеток растительного сырья приводит к изменению капиллярно-пористой структуры с формированием дополнительных, образованных микроплазменным разрядом пор, ориентированных вдоль направления напряженности электрического поля. Установлено, что зависимость количества разрушенных клеток от интенсивности микроплазменной обработки имеет ограниченный характер и снижается при более длительной обработке растительного сырья. По результатам экспериментальных исследований установлено, что с помощью микроплазменной обработки существует возможность управлять массообменными процессами, важными для дальнейшей переработки растительного сырья, таких как сушка и экстрагирование.

Показана возможность создания квазипериодических наноструктур на поверхности изделий из керамических материалов на основе -Al2O3 при воздействии луча лазера, перемещаемого с помощью двухкоординатного линейного шагового двигателя (ЛШД). Показано, что причиной возникающей неравно-мерности тепловыделения и конвективной неустойчивости расплавленного слоя являются электромагнитные поверхностные волны на границе раздела «проводник–изолятор», при этом «проводником» является слой расплава. Обусловленная ЛШД дискретность перемещения луча лазера позволяет создать на поверхности расплава регулярный волнообразный рельеф, выполняющий роль входной дифракционной структуры для генерации поверхностной волны ТM-поляризации.

Матричные многоэлементные лавинные фотоприемники, работающие в режиме счета фотонов, находят широкое применение для регистрации оптического излучения. Однако характеристики матричных многоэлементных ла-винных фотоприемников в таком режиме работы в настоящее время недостаточно изучены. Объектами исследований являлись опытные образцы Si-ФЭУ с p+–p–n+-структурой производства ОАО «Интеграл» (Республика Беларусь), серийно выпускаемые Si-ФЭУ Кетек РМ 3325 и ON Semi FC 30035. В данной статье приведены результаты исследования характеристик в режиме счета фотонов указанных фотоприемников. Определены зависимости удельного коэффициента амплитудной чувствительности от длины волны оптического излучения, температуры и напряжения питания матричного многоэлементного лавинного фотоприемника.

Проведены исследования генерации пучков убегающих электронов (УЭ) и формирования диффузных разрядов при пробое промежутков с катодом, который имеет малый радиус кривизны. В воздухе и азоте повышенного давления на основе регистрации и анализа характеристик излучения разряда, а также параметров тока пучка УЭ и динамического тока смещения показано, что в зависимости от условий (приведённая напряжённость электрического поля, сорт газа и его давление, конструкция и материал катода, амплитуда и фронт импульса напряжения) реализуется различные режимы генерации пучков УЭ. Установлено, что соотношение скорости фронта волны ионизации (стримера) и убегающих электронов, а также конструкция катода и времени задержки до взрыва катодных микронеоднородностей существенно влияют на режим генерации УЭ. Определены условия реализации различных режимов, приведены осциллограммы импульсов тока пучка и фотографии свечения промежутка.

Зафиксировано появление трех групп заряженных частиц при воздействии импульса лазерного излучения оптического диапазона с интенсивностью ~109 Вт/см2 на металлическую мишень в среде разреженного газа. Результаты измерений электронной температуры образующейся плазмы хорошо согласуются с результатами модельных расчетов для оценки электронной температуры в области поглощения лазерного излучения при параметрах, отвечающих условиям представленных экспериментов.