Журнал Вестник НГУ. Cерия Физика. 2012. Том 7, выпуск 4 подробнее EN

Квантовая оптика, квантовая электроника

Бражников Д. В., Бонерт А. Э., А. Н. Гончаров А. Н., Тайченачев А. В., Тумайкин А. М., Юдин В. И., Басалаев М. Ю., Ильенков Р. Я., Шилов А. М. Исследование возможности глубокого лазерного охлаждения атомов магния для создания стандарта частоты нового поколения

Представлен теоретический анализ субдоплеровского лазерного охлаждения атомов 24Mg на переходе 3^3P2 > 3^3D3 в поле двух встречных световых волн, имеющих противоположные циркулярные поляризации. Для
численного моделирования лазерного охлаждения использовался стандартный квазиклассический подход на основе уравнения Фоккера – Планка. Задача была решена вне рамок приближения медленных атомов и для произвольной интенсивности лазерного поля. В ходе исследований проанализированы зависимости силы светового давления и диффузии от скорости атома при различных отстройках частоты и частотах Раби. Для расчета оптимальных параметров лазерного охлаждения исследованы распределения атомов по скоростям и рассчитана зависимость средней кинетической энергии атомов от интенсивности поля и отстройки частоты в различных режимах. В режиме сильного поля был получен многопичковый профиль скоростного распределения, что является следствием различных нелинейных эффектов при поглощении атомами фотонов лазерного поля. Даны дополнительные рекомендации для увеличения времени жизни атомов в метастабильном состоянии 3^3P2, что необходимо для эффективного лазерного охлаждения.

6

Бакланов Е. В., Курбатов А. А. Увеличение отношения сигнал / шум в прецизионной лазерной спектроскопии

Рассмотрена возможность увеличения отношения сигнал / шум в одном из основных методов лазерной спектроскопии без доплеровского уширения – методе насыщенного поглощения. Предполагается использовать встречные пучки излучения лазера в многомодовом режиме. Взаимодействие встречных мод с различными частотами позволит увеличить число атомов газа, эффективно взаимодействующих с полем, а следовательно, и величину узкого резонанса в форме линии. Показано, что для фотонного шума, который принципиально неустраним, отношение сигнал / шум можно увеличить в N раз, где N – число мод. Для других шумов (флуктуации мощности излучения, шумы фотодетектора и т. п.) величина сигнал / шум может возрасти в N раз.

19

Кузнецов С. А., Генцелев А. Н., Гольденберг Е. Г., Кондратьев В. И., Аржанников А. В., Тумм М. К. А., Зелинский А. Г. Создание методами LIGA-технологии микроструктурных ильтров субтерагерцового диапазона и исследование их селективных свойств

В работе рассмотрены особенности применения методов LIGA-технологии при создании квазиоптических фильтров субтерагерцового диапазона на основе самонесущих микроструктур металлического и псевдометаллического типов. С учетом этих особенностей в Сибирском центре синхротронного и терагерцового излучений (СЦСТИ, ИЯФ СО РАН) изготовлены низко- и высокоаспектные индуктивные микроструктуры с топологией дипольных щелей, которые послужили селективными элементами в полосовых пропускающих фильтрах для интервала частот 0,25–0,45 ТГц. С использованием техники ЛОВ-спектроскопии проведена характеризация частотноселективных свойств изготовленных фильтров. Показано хорошее согласие полученных экспериментальных данных с результатами численного моделирования.

25

Беликов О. В., Веремеенко В. Ф., Козак В. Р., Медведко А. С., Купер Э. А. Семейство контроллеров СЕАС для управления источниками питания ускорительно-накопительных комплексов

Ускорительно-накопительные комплексы включают в себя сотни электромагнитов, которые должны быть запитаны от источников тока, перестраиваемых в широких пределах с высокой точностью. В статье описывается линейка контроллеров типа CEAC для таких источников питания, встраиваемых в оконечное оборудование и обеспечивающих требуемые параметры. Баланс между функциями общего назначения и функциями, специфичными для управления физическими установками, позволил минимизировать номенклатуру контроллеров и расширить области применения разработанных устройств. Управление источниками питания осуществляется по моноканалу CANbus.

43

Бехтенев Е. А., Карпов Г. В. Автоматизированный стенд для измерения характеристик электростатических датчиков положения пучков заряженных частиц

Описан стенд для измерения параметров электростатических датчиков положения пучков заряженных частиц. Параметры датчиков снимаются с помощью подвижной антенны, моделирующей пучок заряженных частиц. Перемещение антенны осуществляется по двум координатам с помощью шаговых двигателей. Полная автоматизация измерений облегчает снятие координатных сеток датчиков с высоким пространственным разрешением. Электроника стенда позволяет измерить параметры датчика с высокой точностью. Проведенные серии измерений с датчиками положения пучка продемонстрировали повторяемость результатов на уровне 10–15 мкм, что полностью удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к стенду. Описываемый стенд использовался для контроля качества сборки электростатических датчиков положения пучка.

49

Физика жидкости, нейтральных и ионизованных газов

Зверков И. Д., Козлов В. В., Крюков А. В. Особенности обтекания прямого и скользящего крыла конечного размаха с гладкой и волнистой поверхностью в области критических углов атаки

Работа посвящена изучению несжимаемого течения на поверхности гладкого и волнистого крыла удлинения ? = 3,7 при числах Рейнольдса 1,5 * 10^5 в области критических углов атаки. Крылья с подобными геометрическими параметрами и при данных числах Рейнольдса используются на малоразмерных летательных аппаратах. От того, насколько точно удается предсказывать режимы течения, которые могут возникнуть на крыле на околокритических углах атаки, зависит живучесть летательного аппарата в условиях полета в приземном слое атмосферы. С помощью маслосажевой визуализации показана топология отрывного и присоединенного течений у подветренной поверхности гладкого и волнистого крыла при наличии угла скольжения. По результатам работ видно, что крыло с волнистой поверхностью при отсутствии угла скольжения имеет больший критический угол атаки, чем крыло с гладкой поверхностью. На закритическом для гладкого крыла угле атаки ? = 9? изменение угла скольжения от 15 до 45? приводит к смене режима обтекания с отрывного на присоединенный. На волнистом крыле при этом же угле атаки течение при углах скольжения от 0 до 45? остается присоединенным. На практике это означает, что малоразмерный летательный аппарат с волнистым крылом будет легче пилотировать с помощью автоматических систем, а также реже будет возникать опасный режим штопора.

57

Дулин В. М., Чикишев Л. М., Маркович Д. М., Ханъялич К. Влияние горения на структуру течения закрученной струи

Исследовано влияние горения на структуру течения слабо- и сильнозакрученной пропано-воздушной струи, истекающей в атмосферный воздух. Степень закрутки классифицировалась исходя из наличия / отсутствия устойчивой зоны рециркуляции в потоке без горения. С использованием высокоскоростной стереоскопической системы particle image velocimetry выполнена серия измерений полей мгновенной скорости в центральной плоскости течений бедных и богатых пламен, а также потоков без горения. По измеренным полям скорости рассчитаны распределения средней во времени скорости и среднеквадратичных пульсаций скорости. В случае богатой смеси полученные данные показывают принципиальное влияние горения на характеристики турбулентного течения и на тип распада вихревого ядра.

68

Подрябинкин Е. В., Рудяк В. Я. Моделирование турбулентных течений в цилиндрическом зазоре с эксцентриситетом и вращением внутреннего цилиндра

Систематически изучены установившиеся турбулентные течения ньютоновской жидкости в эксцентричном зазоре между двумя цилиндрами с возможным вращением внутреннего цилиндра. Моделирование проводилось
на основе модели переноса касательных напряжений Ментера в широком диапазоне чисел Рейнольдса, отношений радиусов и эксцентриситета. Получены данные о зависимости поля течения и падения давления вдоль канала от эксцентриситета, расхода жидкости и вращения внутреннего цилиндра в широком диапазоне параметров. Показано, что характеристики течения определяются тем, какое течение – напорное или вращательное – доминирует и обусловливает генерацию турбулентности. При доминировании вращательного течения перепад давления зависит от расхода практически линейно. При доминировании аксиального течения вращение практически не влияет на перепад давления в случае концентричного канала. Развитие возвратного течения в канале с эксцентриситетом имеет определяющее влияние на перепад давления. В случае, когда доминирует вращательное течение, образование возвратного течения сопровождается пороговым перестроением течения при некотором критическом значении эксцентриситета. Для случая концентрических цилиндров построена корреляция, позволяющая с высокой точностью определять падение давления в канале в различных режимах течения.

79

Яковенко С. Н. Бюджет уравнений для напряжений Рейнольдса в области турбулентности, возникающей при обрушении внутренних волн

Результаты прямого численного моделирования используются для получения статистических моментов в квазистационарной области турбулентности, формирующейся в устойчиво стратифицированном течении над препятствием после обрушения внутренних волн. Исследованы эволюция по времени и пространственное поведение компонент тензора напряжений Рейнольдса и бюджета уравнений переноса напряжений Рейнольдса. Такой анализ полезен для изучения области турбулентности и ее энергетических характеристик в терминах статистических моментов, для проверки гипотез замыкания в моделях турбулентности и для оценки геофизически важных величин. В частности, вычисленное глобальное значение эффективности перемешивания составляет около 0,2, как и в океанологических приложениях. Предложены простые алгебраические соотношения между турбулентной кинетической энергией и скоростью ее диссипации. В уравнении для тензора напряжений Рейнольдса, член корреляции пульсаций давления и сдвига скорости обеспечивает перераспределение нормальных компонент напряжений согласно аппроксимации стремления к изотропии, тогда как диссипативный тензор приближенно следует предположению локальной изотропии.

87

Аульченко С. М., Замураев В. П., Калинина А. П. Критериальный анализ нелинейных режимов трансзвукового обтекания крыловых профилей с импульсно-периодическим источником энергии

Обобщены результаты авторов по энергетическому управлению трансзвуковыми течениями. Проведен критериальный анализ режимов обтекания крыловых профилей при наличии внешнего импульсно-периодического
источника энергии. Выбраны четыре критерия, которые относятся к классу критериев гомохронности. Они определяются соотношениями между периодом подвода энергии, скоростью газового потока, скоростью распространения малых возмущений и расстояниями от начала или конца зоны подвода энергии до положения замыкающего скачка в невозмущенном состоянии либо размером зоны подвода энергии. Показано, что условия реализации нелинейного режима могут быть описаны в терминах введенных критериев гомохронности. Получены оценки для минимальной энергии, при которой возможен эффект нелинейного взаимодействия, а также для времени формирования периодического режима. Установлено, что нелинейный эффект имеет преимущественно газодинамическую природу. Показано, что результаты расчетов согласуются с критериальными оценками.

96

Физика твердого тела, полупроводников, наноструктур

Бардаханов С. П., Викулина Л. С., Лысенко В. И., Номоев А. В., Полуянов С. А., Тузиков Ф. В. Анализ нанопорошков методом малоуглового рентгеновского рассеяния

Исследована возможность применения метода малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР) для качественного и количественного анализа нанопорошков. Исследования проведены на восьми порошках диоксида
кремния (в том числе четырех, полученных авторами с помощью ускорителя электронов). Показана, в частности, возможность применения МУРР для определения функции распределения наночастиц по размерам в разных образцах. Примененный способ определения фрактальной размерности позволяет отличать гидрофобные порошки от гидрофильных по значениям отношения фрактальной размерности к удельной поверхности. Метод МУРР позволил установить фрактальность нанопорошков диоксида кремния, определить среднее значение их фрактальной размерности и выявить, что рассеяние рентгеновских лучей обусловлено не поверхностными, а объемными свойствами наночастиц в порошках.

107

Рожин А. А., Кочубей С. А., Рубцова Н. Н., Шамирзаев Т. С., Ковалёв А. А., Семягин Б. Р., Преображенский В. В., Путято М. А., Буганов О. В., Тихомиров С. А. Воздействие ультрафиолетового излучения на наноструктуры с квантовыми ямами GaAs/AlGaAs

Модификация ультрафиолетовым (УФ) излучением оптических свойств полупроводниковой гетероструктуры с квантовыми ямами GaAs/AlGaAs исследована в диапазоне плотностей УФ энергии 0–500 мДж/см2. Показано, что величина сигнала фотолюминесценции квантовых ям падает с ростом плотности энергии УФ излучения; зависимость носит пороговый характер с величиной порога 100 мДж/см2, что совпадает с литературными данными для GaAs по лазерной генерации точечных дефектов. В кинетике отражения образца на длине волны пробного излучения, совпадающей с максимумом линии фотолюминесценции, наблюдалось увеличение скорости электронно-дырочной рекомбинации с ростом плотности энергии УФ импульсов. Острая фокусировка лазерного УФ излучения на поверхность образца приводила к образованию факела, в спектре которого наблюдался дублет нейтральных атомов галлия на длинах волн 403 и 417 нм.

117

Бердников В. С., Кудрявцева М. А. Моделирование сопряженного теплообмена на начальной стадии процесса в методе Бриджмена

Численно исследован сопряженный конвективный теплообмен в плоскодонном графитовом тигле на стадии, предшествующей началу кристаллизации расплава кремния в вертикальном варианте метода Бриджмена. Методом конечных элементов на прямоугольных сетках решена система уравнений термогравитационной конвекции в приближении Буссинеска в переменных температура, функция тока и вихрь в цилиндрических координатах. При фиксированной геометрии расчетной области изучена эволюция пространственной формы течения расплава кремния термогравитационной природы в диапазоне чисел Грасгофа Gr от 1 до 1,3 ? 107. Рассчитаны самосогласованные поля температуры в расплаве, стенках тигля и в газовой прослойке при стационарных граничных условиях.

127

Физика химическая, биологическая, медицинская

Калгин И. В., Чекмарев С. Ф. Самоподобие потоков укладки белков

Проблема укладки белка в функциональное (нативное) состояние – одна из центральных проблем молекулярной биологии, привлекающая внимание биологов, физиков и химиков в течение многих лет. Особый интерес
представляют общие закономерности процесса укладки, поскольку механизмы укладки разных белков могут сильно различаться. Ранее, при исследовании процесса укладки fyn SH3 домена, нами было обнаружено, что при всем многообразии и сложности поведения индивидуальных траекторий укладки, потоки вероятностей укладки обладают выраженным свойством самоподобия, причем распределение потоков носит фрактальный характер. В данной работе мы исследуем это явление на примере другого белка – beta3s, который существенно отличается от fyn SH3 домена как по структуре, так и по кинетике укладки. Кроме того, в отличие от fyn SH3, для которого использовалось огрубленное представление, мы проводим моделирование на атомном уровне разрешения. Показано, что свойства самоподобия и фрактальности потоков укладки хорошо выражены и в этом случае, что дает основание предполагать, что они являются характерными для динамики укладки белков.

136

Информатика, информационно-коммуникационные технологии

Китушин Г. Г. Примеры синтеза фильтров постоянного импеданса третьего порядка

Рассматривается методика синтеза фильтров с постоянным входным импедансом, которые строятся в виде параллельного соединения нескольких лестничных цепей. Приведены примеры синтеза фильтров Чебышева третьего порядка и фильтра с неклассической передаточной функцией.

142

Сведения об авторах

154

Информация для авторов

157

Вернуться на главную