Статьи

Представлены результаты исследования условий синтеза графена и систем на его основе без использования подложек при конверсии жидких и газообразных углерод-содержащих материалов в гелиевой, азотной или аргоновой плазме, генерируемой электродуговым плазмотроном, при пониженном давлении. С помощью комплекса физико-химических методов установлено, что при синтезе в объеме морфология графена имеет вид смятой бумаги. При изменении геометрии проточной части реактора без использования подложек формируется структура гидрированного графена. Использование азотной плазмы позволяет получить графен, допированный атомами азота или меди. При добавлении спиртов в плазму аргона или гелия происходит синтез термически стабильного окисленного графена. Сделан вывод о возможности применения плазменных условий для одноступенчатого синтеза графеновых материалов.

Предложена модель термоэлектрического холодильного устройства, работающего на основе эффекта Пельтье, которое может быть использовано для получения глубокого охлаждения разного рода микроэлектронных приборов. Выполнен расчет глубины охлаждения этого устройства. Показано, что предложенное устройство может быть значительно более эффективным по сравнению с используемыми в настоящее время термоэлектрическими холодильниками. В статье сделан анализ полученных результатов, даны практические рекомендации.

Приводятся конструкция и технические параметры стенда, предназначенного для исследования характеристик тонкостенных трубок – строу (straw). Описана методика и представлены результаты измерений характеристик строу диаметром 9,8 мм и толщиной стенки 20 мкм. Определена область упругой деформации, которая простирается до натяжения (1,850  0,002) кгс. Натяжение, превышающее эту величину, приводит к упругопластической деформации, при которой возрастают скорость релаксации натяжения и ползучесть материала строу. Измерен модуль упругости материала трубки, составляющий (4,44  0,05)109 Н/м2. Результаты исследований температур-ной зависимость модуля упругости позволяют выбрать оптимальную температуру работы строу-детектора. Определен коэффициент Пуассона материала трубки, тре-буемый для оценки изменения её натяжения в вакууме. Его величина составила 0,338  0,004. Для процесса релаксации впервые рассматривается наличие квазипостоянного остаточного натяжения на временном интервале срока службы детектора, определяемого величиной начального натяжения строу. Представленные результаты показывают высокую точность измерений.

В работе выполнены экспериментальные исследования тепловых полей в газоразрядных лампах, позволившие расчетным путем определить конструктивные характеристики ксеноновой лампы сверхвысокого давления с сапфировой оболочкой. Предложенная конструкция газоразрядной лампы обладает бóльшей надежностью, соответствует по световым параметрам источнику излучения с шаровой кварцевой оболочкой, но по габаритным размерам меньше аналога в два раза.

Впервые разработана методика численного моделирования анализатора винтовых электронных пучков (ВЭП) гиротронов, работающего на принципе тормозящего электрического поля. Методика учитывает трехмерность распределения электрического поля и позволяет проводить анализ схем анализаторов с различной конфигурацией электродов в области торможения электронного пучка с целью определения погрешностей измерений питч-фактора, скоростного разброса и вида функции распределения по осцилляторным скоростям, вносимых за счет сложной трехмерной пространственной структуры тормозящего поля. Методика применима для расчета степени искажения функции распределения при различных входных функциях распределения по осцилляторным скоростям, реализующихся в системах формирования ВЭП с различными топологиями пучков (пограничный, ламинарный, регулярно пересекающийся, перемешанный).

Предложен принципиально новый физический метод получения пористых пленок диоксида кремния в вакуумных условиях. Показано, что процесс самоорганизации, возникающий при модификации пленок диоксида кремния углеродом, приводит к формированию пространственно распределенных пор, изменяющих электрофизические свойства диэлектрических пленок и расширяющих их функциональное назначение. Исследованы электрофизические свойства и структура пористых пленок, полученных в результате самоорганизации при магнетронном распылении составной мишени в атмосфере кислорода. Установлены корреляции между пористостью, структурой и электрофизическими свойствами пористых пленок диоксида кремния, модифицированных углеродом. Выявлено, что формирование пористой структуры способствует повышению селективной адсорбционной способности пленок диоксида кремния преимущественно за счет капиллярной конденсации в мезапорах, а также стимулированной адсорбции.

Рассмотрены физические и технические аспекты реализации альтернативного метода измерения абсолютной спектральной характеристики ИК МФПУ (спектр токовой чувствительности, вольтовой чувствительности и квантовой эффективности) без участия спектральных приборов. Метод основан на многократном измерении выходного сигнала всех ФЧЭ, генерированного модулированным излучением черного тела (МЧТ) при разных его температурах. Cигнал измеряется на фоне суммы постоянных сигналов, обусловленных излучением фона, входного оптического окна, модулятора излучения МЧТ, темновым током ФЧЭ и постоянным сигналом БИС-мультиплексора. На измеренных сигналах ФЧЭ строится система интегральных уравнений Фредгольма первого рода. В ее левой части стоят измеренные сигналы МЧТ, а в правой части системы стоят аналитические выражения, описывающие данные сигналы. Решением системы являются абсолютные значения вышеуказанных спектральных компонент всех ФЧЭ МФПУ. Рассмотрена блок-схема установки измерения, проанализированы функциональные особенности ее работы и обоснованы требования к ее блокам. Показаны дополнительные преимущества нового метода по сравнению с существующими методами.

Описаны методы синтеза, кристаллографические параметры и строение энергетических зон двумерных и квазидвумерных материалов, таких как графен, дихалькогениды переходных металлов IV-VIII групп, бинарные 2D-халькогениды IV, III и II групп вида трихалькогениды Ti, Zr, Hf, Nb, Bi, Sb, 2D-материалы вида AVBV (AsN, AsP, PN, SbAs, SbN, SbP), 2D-нитриды вида AIIIN (A = Al, Ga, In, B), моноатомные 2D-материалы (фосфорен P, плюмбен Pb, станен Sn, германен Ge, силицен Si, антимонен Sb, арсенен As, висмутен Bi, борофен В, окто-нитроген 8-N), функциализированные графен и карбид кремния SiC, двумерные оксиды CO, SiO, GeO, SnO, диоксиды переходных металлов, германия и олова, триоксиды MoO3, WO3, ди- и тригалогениды переходных металлов.

На основе анализа наблюдаемых в эксперименте вольт-амперных характеристик вакуумного диода с инжекцией плазмы поверхностного разряда сделано предположение о том, что первоначально проводящую среду в промежутке «катод-анод» создает ионизация остаточного газа излучением катодного пятна, сформированного на стадии искрового разряда по поверхности диэлектрика. Обнаружены свидетельства справедливости модели аномального ускорения ионов в вакуумном разряде на искровой стадии.

Представлен первый отечественный матричный фотоприемный модуль (ФПМ) SWIR диапазона для активно-импульсных формирователей изображения. В состав ФПМ входит матрица p–i–n фотодиодов на основе гетеро-структуры InGaAs/InP формата 320256 с шагом 30 мкм; большая интегральная схема считывания фотосигналов; термоэлектрический охладитель и герметичный корпус с сапфировым окном. Основной особенностью ФПМ является возможность функционирования в 3-х режимах: пассивный 2D, активно-импульсный 3D (дальномерный), асинхронный бинарный. Гибкое сочетание указанных режимов позволяет получить максимум информации о наблюдаемых объектах. Информация о дальности, формируемая в каждом пикселе ФПМ, в совокупности с яркостными сигналами, позволяет осуществить синтез 3D-изображений объектов. В работе представлены результаты исследования ФПМ, работающего в активно-импульсном 3D (дальномерном) режиме. Приводятся результаты эксперимента по созданию эффекта 3D-изображения, подтверждающие возможность ФПМ детектировать с высоким разрешением разноноудаленные объекты.

Подходы к реализации режима счета фотонов, используемые для одноэлементных лавинных фотоприемников, не в полной мере применимы к матричным многоэлементным лавинным фотоприемникам, таким как кремниевые фотоэлектронные умножители. Поэтому в статье рассмотрены особенности реализации режима счета фотонов применительно к этим фотоприемникам. Показана возможность работы в рассматриваемом режиме серийно выпускаемых кремниевых фотоэлектронных умножителей Кетек РМ 3325 и ON Semi FC 30035, а также умножителей из опытной партии, произведенной ОАО «Интеграл» (Республика Беларусь). Определены важные для реализации данного режима характеристики этих кремниевых фотоэлектронных умножителей, в частности, удельный коэффициент амплитудной чувствительности и зависимость отношения сигнал/шум от величины напряжения их питания.

Представлена методика экстраполяции угловых и энергетических характеристик ионов струи СПД, полученных в условиях стенда, на натурные условия эксплуатации. Исходными данными для экстраполяции являлись тормозные характеристики зондов-энергоанализаторов, измеренные при различных значениях давления фонового газа в вакуумной камере. Для получения достоверного результата из тормозных характеристик были исключены ионы перезарядки, образующиеся в результате взаимодействия ионов струи с частицами фонового газа, и учтено ослабление потока ионов за счет перезарядки. Полученные угловые зависимости откалиброваны по тяге. После этого зависимости плотности тока от давления при фиксированных значениях угла вылета ионов аппроксимировались полиномом второй степени. В качестве искомого значения плотности тока принималось значение аппроксимирующей функции в точке нулевого давления. В результате были получены угловые и энергетические характеристики ионов струи СПД, реализуемые в натурных условиях эксплуатации.