Архив статей журнала
В статье рассматривается современное состояние и текущие разработки микрокриогенных систем Стирлинга. За последние десять лет новые исследования
открыли потенциал для существенного улучшения и расширения областей применения микрокриогенных машин. Рассмотрены методы компьютерного моделирования криогенных систем. Представлены и обобщены проблемы современных интегральных роторных криогенных систем Стирлинга и улучшения, внесенные в конструкцию коммерческих криогенных машин. Также представлена общая тенденция развития новых микрокриогенных систем.
Кратко описан космический эксперимент «Солнце-Терагерц», проведение которого планируется в 2025–2027 гг. на борту российского сегмента Международной космической станции. Цели указанного эксперимента – изучение Солнца в ранее неисследованном терагерцевом диапазоне, получение данных о терагерцевом излучении Солнца, а также изучение солнечных активных областей и солнечных вспышек. Рассмотрена разрабатываемая для эксперимента «Солнце-Терагерц» научная аппаратура, состоящая из восьми детектирующих каналов, которые чувствительны к излучению различной частоты в диапазоне 0,4–12,0 ТГц. Каждый канал содержит оптический телескоп, систему последовательных фильтров, оптический прерыватель и приёмник излучения с оптоакустическим преобразователем – ячейкой
Голея. С помощью одноканального макета исследовано изменение чувствительности ячеек Голея аппаратуры при изменении их собственной температуры (температурный эффект). Проведена калибровка восьми детектирующих каналов при
использовании имитатора чёрного тела. На основании полученных экспериментальных данных произведена оценка чувствительности аппаратуры.
Рассмотрены варианты конструктивного исполнения n-канального полевого транзистора с управляющим p–n-переходом, интегрируемого в высоковольтный комплементарный биполярный технологический процесс с изоляцией обратносмещенным p–n-переходом. Сформулированы критерии отбора моделей транзисторов по электрическим параметрам. С учетом критериев проведено приборно-технологическое моделирование на подложках объемного кремния. На основе полученных результатов проведен сравнительный анализ nканального и ранее разрабо-танного р-канального полевых транзисторов. Для оценки адекватности модели транзистора проведен ряд измерений статических параметров экспериментальных образцов, в т. ч. в экстремальном диапазоне температур, изготовленных по рассчитанному технологическому маршруту. На основе полученных данных выбран наиболее оптимальный вариант по соотношению статических и динамических параметров.
Для получения фоточувствительного материала HgCdTe методом молекулярно-лучевой эпитаксии предпочтительно использовать изотипные подложки CdZnTe. Одним из методов выращивания таких монокристаллов и подложек является метод Давыдова–Маркова. Кристаллы CdZnTe, выращенных этим методом, характеризуются высокой однородностью параметров и практически полностью могут быть использованы для изготовления устройств и подложек. В рамках работы была показана возможность получения таких монокристаллов CdZnTe и перспективы развития этого направления.
В приближении квазинейтральности проведено теоретическое исследование преобразования скорости междузонной фотогенерации носителей слабым оптическим излучением в гомогенном полупроводнике в электрический ток при отсутствии внешнего электрического поля. Рекомбинация фотоносителей предполагалась примесной. Выведено аналитическое соотношение для коэффициента фотоэлектрического преобразования образцом с блокирующими электронный ток контактами. Исследована зависимость коэффициента фотоэлектрического преобразования от концентрации центров рекомбинации. Показана возможность возникновения фототока несмотря на отсутствие внешнего электрического поля
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