ТРУДЫ
XIII МЕЖВУЗОВСКОЙ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ
МОЛОДЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ
"КОНЦЕНТРИРОВАННЫЕ ПОТОКИ ЭНЕРГИИ
В КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКЕ
ЭЛЕКТРОНИКЕ, ЭКОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ"
19-20 ноября 2012 г.
Школа посвящается 120-летию со дня рождения
Д.В. Скобельцына
и 100- летию открытия космических лучей
Web-вариант издания "Труды Межвузовской научной школы молодых специалистов
"Концентрированные потоки энергии в космической технике электронике, экологии и
медицине", Москва, 2012.
Рассматривается влияние пространственного заряда на обменное
взаимодействие сгустков электронов и позитронов в задачах гамма-электроники,
посвященных исследованию взаимодействия потоков заряженных частиц с
электромагнитными полями в γ-диапазоне длин волн. Показано, что вид
распределений профилей и уровней потенциала Ф существенно зависит от
распределений профилей и уровней волновых функций электронов и позитронов.
Взаимодействие зарядов приобретает вид кооперации мод с увеличением роли
низшей аксиально-симметричной моды.
Ceramic-like oxide coatings up to 300 mm
on zirconium obtained by plasma treatment in electrolyte have been shown high
thermal resistivity and low heat conductivity under high thermal testing with
using of plasmatron nitrogen plasma irradiation. The SEM, XRD and NBS techniques
have been used to study the coating structure and its changes at thermal
testing.
Керамикоподобные
оксидные покрытия на цирконии толщиной до 300 мкм получены методом микродугового
оксидирования и показали высокую стойкость и низкую теплопроводность в
высокотемпературных испытаниях на плазмотроне в потоке азотной плазмы. Методами
растровой электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и спектрометрии
ядерного обратного рассеяния получены и обсуждаются данные по структуре покрытий
и ее изменениях при тепловых испытаниях.
Приводятся результаты экспериментального исследования влияния ионного
облучения на автоэлектронную эмиссию (АЭЭ) и комбинационное рассеяние
поверхностей высокоориентированного пиролитического (ВОПГ) графита УПВ-1Т и
стеклоуглерода СУ-2000. Облучение образцов проводили ионами Ar+ c
энергиями 30 кэВ при различных температурах и углах падения ионов на мишени.
Показано, что необходимым условием для появления низковольтной АЭЭ
поверхности УПВ-1Т является облучение при повышенной температуре. Найдено,
что облучение грани (001) УПВ-1Т при температурах T
= 250 и 400оС приводит к появлению низковольтной АЭЭ с пороговыми
значениями напряженности поля от 3 до 17 В/мкм. Для стеклоуглерода показано,
что ионное облучение также может привести к низковольтной АЭЭ его
поверхности.
The effect of high-fluence 30
keV Ar+ ion irradiation on Raman spectra and field
emission of highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) has been studied. The
field emission is strongly depends on the irradiation geometry and target
temperature, and Raman spectroscopy reflects these dependences. The least
threshold 3 V/μm of field emission has been found after normal ion
irradiation of HOPG at temperature of 250oC.
Проблема «долгоживущих» компонентов,
контактирующих с плазмой (ККП) для стационарных токамаков-реакторов может быть
решена с помощью концепции, основанной на излучении неполностью ионизованного
лития (некорональная излучательная мода), который непрерывно циркулирует между
плазмой и ККП. Это позволяет охладить границы плазмы и, таким образом, защитить
ККП от высоких потоков мощности. Концепция реализуется, когда литий,
инжектируемый посредством плазменных эффектов с горячей области, собирается на
холодной поверхности в тени. Обе зоны покрыты капиллярно-пористой структурой (КПС)
и соединены для предотвращения накопления лития в камере токамака и обеспечения
саморегенерации поверхности ККП. Был разработан и установлен на Т11-М жидкостный
литиевый лимитер новой конструкции с «эмиттерной» и «коллекторной» областями.
Он представляет собой длинный вертикальный цилиндр. Конструкция лимитера
обеспечивает следующие возможности: изменение начальной температуры поверхности,
компенсация уноса лития, защита литиевой поверхности от загрязнений и т.д.
Первая экспериментальная кампания (около 500 плазменных разрядов)
продемонстрировала должную работу лимитера, регенерацию литиевой поверхности и
удержание лития. Основной особенностью новой конструкции стал устойчивый переход
разряда токамака Т11-М в Н-моду с рекордным значением средней плазменной
плотности около 6∙1019 м-3.
A problem of "long-living" plasma facing components (PFC) for steady state
tokamak-reactors can be solved with a concept based on the radiation of none
fully stripped lithium atoms (non-coronal radiation mode) which permanently
circulate between plasma and PFC surface. It permits cooling of boundary plasma
and thus PFC protection from high power flux. Concept is realized when Li is
injected under plasma effect from the hot region and collected on cold surface
in shadow. Both zones are covered with capillary porous structure (CPS) and
connected for prevention of Li accumulation in tokamak chamber and ensuring of
PFC surface self-regeneration. Liquid lithium limiter of new design with
“emitter” and “collector” regions has been developed and installed into T-11M.
It represents long vertical cylinder. Limiter design provides the following
capabilities: change in initial surface temperature; lithium runaway
compensation; protection of lithium surface pollution, etc. The first
experimental campaign (~500 plasma shots) has demonstrated the limiter proper
operation, lithium surface self-regeneration and lithium confinement. The basic
feature of new design became steady transition of T-11M discharge to H-mode with
record value of average plasma density about of
6∙10 19 m-3.
Целью
данной работы являлось повышение эффективности ВЭК за счёт улучшения
однородности гранулометрического состава смеси порошков палладия и
интерметаллического соединения Pd5Ba.
В результате проведённых исследований были определены оптимальные
зернистость исходных порошков и пористость прессованных катодов для
магнетронов с безнакальным запуском.
В рамках
версии частица-состояние конечного ядра многочастичной модели оболочек (ЧСКЯ
ММО) был выполнен расчет дипольного резонанса в ядре 54Fe.
Результат вычисления согласуется с экспериментальными данными.
С целью выявления возможной деминерализации или ее отсутствия
исследовано пространственное распределение коэффициента поглощения
рентгеновского излучения и элементного состава в хвостовых позвонках хрящепалых
гекконов (Chondrodactylus turneri),длительно находившихся в условиях микрогравитации. Обоснована
возможность локализации скоплений атомов тяжелых элементов.
With a view to understand the
possible demineralization or without it was searched the
distribution ofthe
absorption coefficient of X-rays and elemental compositionin Chondrodactylusturneri which was in
microgravity for a long time. Was substantiated a possibility oflocalization ofclustersof atoms of heavyelements.
Целью проекта является исследование нового типа оптически активных наноразмерных
антистоксовых фосфоров (НАФ), легированных редкоземельными элементами Er3+,
Yb3+, Tm3+. НАФ эффективно возбуждаются на длине волны 975 нм, что позволяет
использовать их для оптической диффузионной томографии биоткани. Это связано с
тем, что линия возбуждения НАФ попадают в окно прозрачности биоткани, а линия
люминесценции, отстроенная в антистоксовую область, позволяет избежать сигнала
автолюминесценции биоткани и повысить соотношение сигнал-шум. Кроме того одна из
интенсивных линий ФЛ (800 нм) попадает в окно прозрачности биоткани. На основе
этих соображений сформулирован новый подход к созданию оптического диффузионного
томографа.
In this letter, we report deep imaging using highly efficient upconverting
nanocrystals β - NaYF4:Yb3+Tm3+ in a
phantom and real biological tissue epi-illuminated with near-infrared
semiconductor laser radiation. It was found that imaging with such
nanocrystals leads to an exceptionally high degree reconstruction of the
optical data due to stitching in one tips collecting and illuminating
fibers. High contrast imaging of biological tissue with a penetration depth
of ~12 mm was achieved. The method holds great promise for deep high
contrast visualization of optical molecular probes with more then 2 times
better spare resolution in comparable well known CCD registration.
Синтезированы новые «трехцветные» наноразмерные антистоксовые фосфоры (НАФ)
NaYF4 одновременно легированные Yb3+, Tm3+
и Er3+. НАФ эффективно возбуждаются на длине волны 975 нм, что
позволяет использовать их для оптической диффузионной томографии биоткани.
Нанофосфоры обладают интенсивными линиями люминесценции вблизи 475 нм, 530
нм, 660 нм и 800 нм. Свет перечисленных длин волн имеет различные
коэффициенты затухания и светорассеяния в биологических тканях, что
позволяет по соотношению интенсивностей фотолюминесценции на этих длинах
волн определять локализацию маркированной НАФ области по глубине (Z
координата). Анализ томографических данных дает возможность получать 3D
изображения биотканей на глубинах более 1 см. Результаты исследования могут
найти применение в медицине для функциональной оптической диагностики
патологических очагов (злокачественных опухолей), маскируемых сопутствующими
воспалительными или фиброзными процессами.
Разработан метод контактной УФ фотолитографии, позволяющий создавать на
печатной плате массивы полимерных волноводов с высоким аспектным отношением
из жидких, способных к фотополимеризации фторсодержащих композиций.
Особенность разработанного метода заключается в том, что для формирования
световедущих жил волноводов применяется коротковолновое УФ излучение с
длиной волны в диапазоне от 250 до 320 нм. Выбор актинического излучения
проводился с учетом коэффициента поглощения света в композиции таким
образом, чтобы эффективная глубина проникновения УФ света в композицию
равнялась целевой высоте волновода. Предложен способ визуализации ИК
излучения при его распространении в полимерном волноводе. Изготовлены
массивы полимерных волноводов на печатной плате, импрегнированные
эффективно люминесцирующими антистоксовыми наночастицами.
В работе
представлены результаты по изучению влияния среднего вакуума (20Па),
ультрафиолетового изучения и тепловых режимов на газовыделение полимерных
композитов. Рассмотрена кинетика потери массы композитов при различном времени
выдержки в специализированной установке для технологических и специальных
испытаний образцов в условиях приближенных к околоземному космическому
пространству. Экспериментально доказано, что потеря массы всех композитов
увеличивается со временем выдержки в камере, а после определенного момента
остается неизменной.
В статье
описывается алгоритм решения обратной задачи теплопроводности, когда по заданным
свойствам материала и требуемым размерам закаленной зоны требуется определить
режимы обработки КПЭ и параметры эквивалентного теплового источника.
Рассматривается нелинейная оптимизационная задача: минимизировать время
технологического цикла (максимизировать скорость обработки) для гарантированного
достижения некоторой определенной эксплуатационными условиями глубины
термической обработки.
The article describes an algorithm for solving the inverse problem of heat
conduction, when the material properties and desired depth of hardened zone are
given and processing mode using concentrating flow of energy and parameters of
the equivalent heat source are required to determine. The paper reviews
nonlinear optimization problem that is to minimize time of technological cycle
(to maximize processing speed) to achieve a certain depth of the thermal
processing defined by operating conditions.
В работе рассматривается многоэтапная модель, включающая в себя все основные
стадии технологического процесса обработки поверхности образца электронным
пучком, выведенным в атмосферу. В работе описаны численные алгоритмы расчета и
разработан программный комплекс, позволяющий моделировать процесс
электронно-пучкового теплофизического воздействия на среду распространения и
различные материалы.
The paper deals with a multi-stage model which includes all the basic steps
of the sample surface hardening using electron beam in atmosphere. This
paper describes the numerical calculation algorithms and software system
that allows you to simulate the process of electron-beam thermophysical
impact on the propagation medium and the various materials.
Проведено моделирование физических процессов, происходящих при селективном
лазерном спекании с инжекцией порошков. Основное внимание уделено исследованию
кинетики фазовых превращений, моделируемой уравнением Колмогорова.
Проанализировано влияние распределения концентрации частиц на характеристики
спекаемого слоя. Так же учтено тепловое влияние нагретых частиц порошка.
Обнаружено качественное различие поведения процесса кристаллизации расплава при
низкой и высокой скоростях охлаждения. Поскольку плавление происходит с заметным
перегревом, а кристаллизация с переохлаждением, зона расплава имеет границу, не
совпадающую с изотермой температуры плавления. Результаты могут быть
использованы для предсказательного моделирования и оптимизации процесса
селективного лазерного спекания.
Unsteady heat transfer with simultaneous phase change at laser cladding process
with coaxial metal powder injection is investigated numerically. The main
attention is devoted to investigation of nonlinear kinetics of phase change,
modeled by Kolmogorov-Avraami equation. Free boundary of melt pool is tracked by
level-set method. Thermal influence of powder on melting pool is considered.
Qualitative difference were found in behavior of crystallization process with
low and high cooling speed. Also it is determined that taking in to account the
kinetics of phase change results in melt pool boundary and melting temperature
mismatch. Numerical model can be used in process prediction and optimization.
Проведено
экспериментальное исследование зависимости параметра кристаллической решетки
и размеров областей когерентного рассеяния ОЦК – сплавов систем Fe
–(Cr,
V,
Mo). Показано,
что увеличение атомного радиуса легирующего элемента приводит к
значительному увеличению параметра решетки сплавов и к уменьшению размеров
ОКР. Отмечено, что полученные данные находятся в хорошем согласии с
результатами компьютерного моделирования исследованных сплавов.
Представлены результаты исследования влияния гипомагнитных условий,
характерных для дальнего космоса, на развитие эмбрионов японского перепела.
Инкубирование яиц проводилось в системе колец Гельмгольца, обеспечивающих
ослабление магнитного поля в 80-100 раз, и в гипомагнитной камере, ослабляющей
поле в 1000 раз. Эксперименты длительностью 4 суток, выполненные с
использованием системы колец Гельмгольца, подтверждает отрицательное действиегипогеомагнитных условий на развитие живого организма. Результаты
4-х и 10-ти суточных экспериментов, выполненных с использованием гипомагнитной
камеры, мало отличались от контрольных, выполненных в условиях без ослабления
геомагнитного поля. Предполагается немонотонная зависимость воздействия
гипомагнитных условий на развитие эмбрионов.
Прогресс в
технике генерации лазерного излучения в рентгеновском и
вакуумно-ультрафиолетовом диапазоне сделал возможным наблюдение новых явлений,
теоретическое описание которых нуждается в развитии. В статье представлены
результаты исследования одного из простейших нелинейных недипольных процессов,
возможных в атомном континууме, – последовательной двойной двухфотонной
ионизации (ПДДИ), и показана возможность наблюдения нелинейных недипольных
эффектов в ПДДИ атома неона.
The
development of technique of high-frequency laser radiation generation allows to
observe a new phenomena, which call for development of their theoretical
description. The paper contains the results of investigation of the simplest
nonlinear process occurring in atomic continuum i.e. sequential two-photon
double ionization (TPDI). We predict that nonlimear nondipole effects may be
observed in sequential TPDI of neon.
Методом
численного решения нестационарного уравнения Шредингера изучается фотоионизация
атома водорода интенсивными фемтосекундными импульсами с несущей частотой,
находящейся в резонансе с возбуждением n = 2 состояний. Результаты расчета спектра
фотоэлектронов свидетельствуют об ограниченности недавно предложенного
модельного подхода к этой задаче. Продемонстрировано влияние формы импульса на
спектр фотоэлектронов.
Photoionization
of hydrogen atom by intense femtosecond pulses with carrier frequency in
resonance with excitation of the n = 2
states is studied by
numerical solution of the time-dependent
Schrödinger
equation. The results of the calculations for
the photoelectron spectrum point to limitations of recently proposed model
approach to this problem. An influence of the pulse shape on the photoelectron
spectrum is demonstrated.
Рассмотрен один из возможных нелинейных процессов в атомах под действием
светового импульса диапазона рентгеновского и вакуумно-ультрафиолетового
излучение от лазера на свободных электронах. Для исследуемого процесса
последовательной трёхфотонной двойной ионизации атомов инертных газов в
рамках дипольного приближения и второго порядка теории возмущений
разработано теоретическое описание угловых распределений фотоэлектронов.We consider one of the possible nonlinear
processes in atomsby the X-rayand extreme-ultraviolet
light pulsesat the free-electron laser facility.
For the sequentialthree-photondoubleionization ofrare gas atoms we
propose
theoretical description of photoelectron angular distributions
in the
dipole approximation within the second order perturbation theory
В работе описывается разработанный программный комплекс для
моделирования экспериментов по исследованию фотонуклонных реакций методом
измерения остаточной активности. Подробно описывается расчет: сечений и
выходов фотонуклонных реакций, количества ядер-продуктов фотонуклонных
реакций и продуктов их распада, спектров гамма-квантов, образующихся в
облученном образце, и спектра, измеряемого детектором. Приводится сравнение
результатов моделирования с результатами экспериментов.
Описана методика исследования процессов образования кратеров в
пластичных мишенях с использованием импульсной газодинамической установки
при скоростях удара бомбардирующих частиц ~ 0,05 – 5,0 км/с.
Экспериментально подтверждена эффективность методики , установлена связь
параметров кратеров с величиной кинетической энергии бомбардирующих частиц.
Работа посвящена экспериментальному и теоретическому моделированию
процесса эрозии различных полимеров и полимерных композитов под действием
потока атомарного кислорода. Проведено сравнение результатов математического
моделирования и лабораторных экспериментов. Исследована зависимость
устойчивости полимерных композитов к воздействию атомарного кислорода от
степени диспергирования защитных частиц наполнителя.
В работе описаны физические явления, возникающие при электризации
космических аппаратов в горячей магнитосферной плазме. Дано описание
основных принципов, на которых базируется работа пакета программ COULOMB-2,
применяемого для анализа электризации космических аппаратов в различных
условиях. Программный комплекс позволяет участь при проведении расчетов
особенности конструкции космических аппаратов и свойства материалов,
находящихся на их поверхности. Приведены примеры результатов расчетов.
Анализируется разработанная и изготовленная автоматизированная
метрологическая установка для тестирования высоко добротных лазерных кольцевых
гироскопических резонаторов и лазерных зеркал. В основу работы установки положен
метод сравнения и коррекции выходных сигналов пропускания Лоренцовской формы
тестируемого и эталонного резонаторов. Повышение точности измерений достигается
за счет введения фильтрации
пульсаций напряжения, подаваемого на
пьезокорректоры задающего лазера и кольцевых резонаторов, а также
за счет обработки сигналов с применением регрессионного анализа по алгоритму
Левенберга-Марквардта и дальнейшего усреднения результатов при многократном
измерении с расчетом величины среднеквадратичного отклонения от среднего
значения. There aredescribedthe developed automatically metrology device for high quality laser
gyro ring cavities test. Used measurement method is based on the comparison of
measured losses results of the etalon cavity and under test cavity. The high
accuracy of this metrology device is came up due to filtration of the voltage
pulsations on the piezo-trandusers of the laser sources and ring cavities
mirrors, and also
due to the signals processing in whish are used the regression analyses
algorithm of Levenberg-Markvardt and the algorithms of measured results
averaging.
В работе проведены исследования влияния обратного рассеяния излучения в
кольцевой резонатор лазера при конструировании датчика лазерного гироскопа.
Показано, что при заданных коэффициентах пропускания выходного зеркала
резонатора величина зоны нечувствительности к поворотам при малых скоростях
может увеличиваться на величину до 100 Гц, что необходимо учитывать при
оптимизации конструкции.
There areanalyzed the effect
of the radiation back scattering into ring cavities from outside cavity
objects on a process of a laser gyro sensor design. It’s shown that the
cavity locking may be increased on 100Hz and these results must be taken
into consideration on the design optimization.
В работе представлен метод определения структурного совершенства эпитаксиальных
слоев нитридов III группы на основе нахождения тензора
микродисторсии с помощью высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии. На
основе компонент тензора найдены концентрации основных типов дефектов пленки
GaN. Также были рассчитаны размеры областей
когерентного рассеяния слоя нитрида.