Научный архив: статьи

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

Исследовано распределение и поток ультрафиолетового излучения в пространстве
вокруг напольных облучателей открытого типа с различным количеством и распо-
ложением ламп. Разработана расчётная модель облучателя, состоящего из газораз-
рядных амальгамных ламп низкого давления и непрозрачных элементов конструкции
круглого сечения, учитывающая точки расположения и размеры всех поглощающих
элементов конструкции. В результате экспериментов и компьютерного моделирова-
ния было показано, каким образом необходимо располагать газоразрядные лампы для
достижения наилучшего коэффициента использования бактерицидного потока.
Результаты расчётной модели совпадают с экспериментальными результатами.

Впервые экспериментально и теоретически рассмотрено влияние прямоугольной
формы напряжения на удержание диэлектрических заряженных частиц микронного
размера в электродинамической квадрупольной ловушке в воздухе. Проведено сравнение
нижней границы удержания для ловушки с прямоугольной и синусоидальной формой
напряжения. Рассчитаны траектории движения микрочастиц для двух форм напря-
жения при разных амплитудах. Экспериментально и расчетами показано, что при
прямоугольной форме напряжении ловушка удерживает частицы при более низкой
амплитуде напряжения, чем при синусоидальной форме, и их траектории более
устойчивы.

Исследованы механические свойства тонких пленок из сополимера этилена и винила-
цетата, наполненного специально синтезированными наночастицами оксида олова.
Наночастицы оксида олова, синтезированные в плазменном разряде под действием
ультразвуковой кавитации, имеют размер 50–60 нм, а при последующем ультразвуко-
вом воздействии размер частиц снижается до 30–40 нм. С использованием этих двух
видов наночастиц (до и после ультразвукового воздействия) получены и исследованы
образцы пленок из композиционных материалов. Проведены физико-механические ис-
пытания пленки из композиционного материала с различным содержанием наноча-
стиц оксида олова: 1 и 3 % масс. Получены данные о значениях модуля упругости, ко-
эффициента Пуассона, предела пропорциональности, модуля сдвига, предела
текучести, предела прочности и предельной деформации. Результаты механических
испытаний показывают, что ультразвуковая обработка наночастиц оксида олова пе-
ред их импрегнированием в полимерную матрицу положительно влияет на физико-
механические свойства пленок из исследованного композиционного материала.

Экспериментально обнаружена трансформация кольцевой зоны на основе алюминия в
квадратную при термомиграции в кремнии в направлении <100>. Квадратная зона при
ТМ в пластине кремния проявляет синхронное сближение сторон квадрата и форми-
рует замкнутый эпитаксиальный канал пирамидальной формы. Такая трансформа-
ция объясняется асимметрией фронта растворения жидкой зоны относительно гра-
диента температуры. Асимметрия обусловлена огранкой внешнего контура и
подавлением огранки на внутреннем контуре растворения криволинейной зоны. Изгиб
линейной зоны приводит к отрицательной кривизне внутреннего контура растворе-
ния, на котором всегда присутствуют атомные ступени, препятствующие развитию
сингулярной плоскости огранки. Оценка отклонения ограненных участков криволи-
нейной зоны от градиента температуры сделана на основе силовой модели, учитыва-
ющей векторный характер сил сопротивления движению на фронте растворения зон

Исследовано влияние обработки поверхностей тонких пленок на основе оксидов индия
и олова (ITO) в плазме кислорода на свободную поверхностную энергию (СПЭ). Сравни-
вались модификации на основе ITO c углеродными нанотрубками, нанесенных методом
лазерно-ориентированного осаждения, с поверхностями ITO, полученных методом
магнетронного распыления. Исследование проводилось при помощи измерения кон-
тактных углов смачивания с последующим расчетом СПЭ методом Оуэнса-Вендта.
Показано, что при совместном использовании буфера на основе углеродных нанотру-
бок (УНТ) и плазменной обработки поверхностей ITO доступна перестройка поляр-
ных и дисперсионных компонентов СПЭ в диапазонах 0,1–67,5 мДж/м2 и 9,7–
22,7 мДж/м2 . Указанные подходы позволяют расширить функционал модификаций на
основе ITO с УНТ в оптической электронике.

Исследовано изменение спектров диффузного отражения модифицированного нано-
частицами nSiO2 микропорошка mZnO (mZnO/nSiO2 ) при раздельном и одновременном
облучении электронами с энергией 30 кэВ и протонами с энергией 5 кэВ. Проведены
расчеты коэффициента аддитивности (К адд), определяемого отношением значений
суммы аs при раздельном облучении к его значениям при одновременном облучении.
Установлено, что Кадд в зависимости от времени облучения изменяется от 0,95 до
0,92. Расчеты для времени пребывания на геостационарной орбите в течение 7 лет
дают значение К адд = 0,87. Поэтому при наземных испытаниях такого пигмента для
терморегулирующих покрытий космических аппаратов, предназначенных для дли-
тельных сроков полетов необходимо осуществлять совместное действие этих видов
излучений или учитывать значения К адд.

Исследованы излучательные свойства эпитаксиальных слоев GaN, выращенных мето-
дом металлоорганической газофазной эпитаксии на сапфировых подложках. Образцы
возбуждались сильноточным электронным пучком с плотностью энергии
 0,4 Дж/см2 . Установлена корреляция интенсивности суперлюминесценции с плот-
ностью дислокаций. Показано, что с уменьшением плотности дислокаций на длинно-
волновом крыле спонтанной люминесценции формируется пик суперлюминесценции,
интенсивность которой нарастает с уменьшением плотности дислокаций.

Приведены результаты исследования амплитудных характеристик шумовых диодов,
а именно зависимость амплитуды и частоты импульсов шумовых диодов от напря-
жения обратного смещения. В качестве объектов исследования были выбраны крем-
ниевые шумовые диоды производства ОАО «ЦВЕТОТРОН» (Республика Беларусь)
моделей ND102L, ND103L и ND104L. Получено, что увеличение перенапряжения при-
водит к увеличению среднего значения амплитуды шумовых импульсов. Установлено,
что наибольшая стабилизация напряжения питания для поддержания постоянного
значения амплитуды шумовых импульсов необходима для шумовых диодов ND104L, а
наименьшая для ND102L. Установлено, что амплитудные распределения импульсов
шумовых диодов имеют ярко выраженный максимум, который смещается с ростом
перенапряжения в сторону больших значений амплитуд, а величина этого пика
уменьшается с увеличением перенапряжения. Результаты этой работы могут найти
применение при разработке цифровых систем передачи и защиты информации

Разработана математическая модель ширины запрещенной зоны тройных твердых
растворов кадмий-ртуть-теллур, выращиваемых методами молекулярно-лучевой и
жидкофазной эпитаксии, по результатам анализа статистической выборки резуль-
татов контроля спектральных характеристик чувствительности фотодиодов, из-
готавливаемых в ГНЦ РФ АО «НПО «Орион». Проведено исследование температур-
ной зависимости длинноволновой границы чувствительности фотоприемных
устройств на основе структур КРТ, изготовленных методами МЛЭ и ЖФЭ, с исполь-
зованием полученных формул эффективной ширины запрещенной зоны. Полученные
результаты направлены на совершенствование технологии изготовления фотодиодов
на основе КРТ.