Журнал Вестник НГУ. Cерия Физика. 2013. Том 8, выпуск 1 EN

Квантовая оптика, квантовая электроника

Герасимов В. В., Жижин Г. Н., Князев Б. А., Котельников И. А., Никитин А. К., Черкасский В. С. Исследование дифракции поверхностных плазмон-поляритонов на прямоугольном крае границы металл-диэлектрик в терагерцовом диапазоне

С использованием терагерцового излучения Новосибирского лазера на свободных электронах исследована дифракция плазмон-поляритонов на прямоугольном крае границы золото-диэлектрик. Выполнено сравнение экспериментальных результатов с точным решением двумерной задачи дифракции. На небольших расстояниях от края образца экспериментальные данные хорошо согласуются с теорией. Распределение интенсивности поля за торцом не симметрично относительно поверхности образца и присутствует, в основном, в верхней полуплоскости. В дальней зоне электромагнитное поле переходит в свободно распространяющуюся волну и имеет лоренцевский профиль с шириной, зависящей от мнимой части поверхностного импеданса. Измеренная на длине волны 140 мкм длина распространения поверхностных плазмон-поляритонов по золоту без диэлектрического покрытия и золоту, покрытому слоем ZnS субмикронной толщины, составила десятки миллиметров.

6

Алексеев Д. В., Травин А. В. Измерение распределения температуры на поверхности минералов при лазерном аргон-аргоновом датировании

Разработан пирометрический метод измерения распределения температуры на поверхности природных минералов при лазерном 40Ar/39Ar датировании. Предложенный метод достаточно прост, при этом не требует наличия предварительных сведений о поглощательной способности исследуемого объекта, что особенно важно при исследовании поля температур природных минералов. Метод предполагает формирование двух цифровых изображений объекта на одной частоте. Применение разработанного метода на стандартных лазерных комплексах, предназначенных для 40Ar/39Ar датирования, не требует существенных дополнительных затрат. Для автоматизации обработки данных написана программа на платформе Framework 4.0. Исследовано поле температур в ряде образцов природных минералов при лазерном 40Ar/39Ar датировании. Результаты экспериментов показали, что распределение температуры во время датирования в некоторых образцах существенно неоднородно, что может приводить к возникновению не учитываемой ошибки в значении его возраста, величина которой может быть в несколько раз больше аналитической погрешности. Таким образом, результаты измерений указывают на необходимость контроля однородности распределения температуры в образцах минералов при лазерном ступенчатом 40Ar/39Ar датировании.

16

Радиофизика и электроника

Кузиков С. В., Песков Н. Ю., Плоткин М. Е. Открытый брэгговский резонатор с гауссовым волновым пучком для мощного мазера на свободных электронах сантиметрового диапазона длин волн

Предложен резонатор для тридцатигигагерцового мазера на свободных электронах (МСЭ), обладающий высокой модовой селективностью. Резонатор состоит из двух брэгговских рефлекторов с перекрывающимися полосами отражения и разделенным для селекции широким в масштабе длины волны промежутком. Отражатели синтезированы методом связанных волн. Рабочая мода в области зазора между рефлекторами представляет собой гауссов пучок малого диаметра, так что ее поле оторвано от стенок, а потери излучения через зазор малы. В то же время конкурирующие моды претерпевают на зазоре существенные дифракционные потери. В расчетах продемонстрировано трехкратное превышение добротности рабочей моды над добротностями находящихся в пределах брэгговской полосы паразитных мод. В изготовленном модельном резонаторе для имитации открытого участка использовалась уширенная цилиндрическая секция волновода, покрытая поглощающим материалом – альсифером. При тестировании модельного резонатора на низком уровне мощности в брэгговской полосе наблюдалось единственное высокодобротное колебание с частотой, соответствующей расчетной для рабочей моды.

24

Арбузов В. С., Горникер Э. И., Козырев Е. В., Кондаков А. А., Петров В. М., Пилан А. М., Трибендис А. Г. Система мощного высокочастотного питания ускоряющих резонаторов Новосибирского микротрона-рекуператора для ЛСЭ. Делитель большой непрерывной мощности на основе прямоугольного волновода

Статья посвящена высокочастотной системе для передачи мощности и ее распределения между ускоряющими резонаторами микротрона-рекуператора для ЛСЭ Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения СО РАН (Новосибирск). Система деления построена на основе прямоугольного волновода, связанного с каждым резонатором коаксиальной линией посредством коаксиально-волноводного перехода (КВП). Показано, что при определенном выборе размеров волновода и КВП эквивалентная схема КВП может быть представлена источником тока. Проведен расчет свойств такой системы деления и показаны ее преимущества. Обсуждены экспериментальные результаты и опыт эксплуатации устройства. Приведены основные конструктивные параметры волноводного делителя 600 кВт непрерывной мощности, работающего на частоте 180,4 МГц.

32

Физика жидкости, нейтральных и ионизованных газов

Губанов Д. А., Запрягаев В. И., Киселев Н. П. Структура течения сверхзвуковой недорасширенной струи с вдувом микроструй

Выполнено экспериментальное и численное исследование структуры течения сверхзвуковой недорасширенной струи с поперечным вдувом шести микроструй. Данные эксперимента и расчета удовлетворительно согласуются. Вдув микроструй способствует сокращению длины начального газодинамического участка. Микроструи способствуют генерации продольных крупномасштабных вихрей, придающих внешнему слою смешения струи «грибовидную» форму. Регистрируется диссипация продольных искусственно созданных вихрей, генерируемых микроструями, во второй газодинамической «бочке». Впервые выполнено детальное исследование сложной ударно-волновой структуры сверхзвуковой недорасширенной струи, взаимодействующей со сверхзвуковыми микроструями. Зафиксирована сложная система скачков уплотнения и волн разрежения, распространяющихся от места соприкосновения микроструй с основной струей, взаимодействующих между собой и с элементами ударно волновой структуры основной струи.

44

Абдуракипов С. С., Дулин В. М., Маркович Д. М. Экспериментальное исследование динамики когерентных структур в затопленной струе при периодичном воздействии

Исследуется динамика когерентных структур, а также их размеры и интенсивность, на начальном участке затопленной круглой струи при периодичном возмущении начальной скорости потока с использованием оптического метода Particle Image Velocimetry (PIV) для измерения полей мгновенной скорости и статистического метода Dynamic Mode Decomposition (DMD). PIV измерения проводились с частотой 1,1 кГц. Применение метода DMD к набору измеренных полей скорости позволило определить характерные частоты турбулентных пульсаций, содержащихся в DMD спектре, для различных областей потока и проанализировать масштабы соответствующих этим частотам пространственных когерентных структур, содержащихся в DMD модах. Дополнительные расчеты спектров турбулентных пульсаций показали хорошее совпадение частот главных гармоник с характерными частотами доминирующих DMD мод. Суперпозиция динамических мод DMD разложения позволила приближенно описать процесс нелинейного взаимодействия когерентных структур различного масштаба: формирование вихрей, их квазипериодичное попарное объединение с модуляцией амплитуды образующихся гармоник.

56

Анисимов М. П., Петрова-Богданова О. О. Эвтектические и перитектические линии для квазиравновесий бинарных систем с частичной растворимостью компонентов

Схематично построены топологии поверхностей скорости зародышеобразования над диаграммами фазовых равновесий с эвтектическими и перитектическими точками. Теоретическими методами получение топологий таких поверхностей пока не представляется возможным. Отдельные эвтектические и перитектические точки, эмпирически обнаруженные ранее в неравновесных условиях, являются частными случаями полученного в данной работе результата. Показано, что в общем случае возникают линии эвтектических и перитектических составов, зависящих от глубины вторжения данной фазы в область равновесных состояний другой фазовой модификации.

65

Станкус С. В., Хайрулин Р. А., Мартынец В. Г., Молородов Ю. И. Плотность перфторгексана в окрестности критической точки испарения

Методом гамма-просвечивания исследована плотность н-перфторгексана на линии равновесия жидкость-пар в интервале температур 293,83–449,18 К. Определены критические температура 449,22 ? 0,05 К; плотность 613,8 ? 2 кг/м3 и индекс кривой сосуществования 0,349 ? 0,005. Получены аппроксимационные уравнения температурной зависимости плотности жидкой и паровой фаз. Проведено сопоставление полученных результатов с известными литературными данными. Отмечено влияние гидростатического эффекта, связанного с высокой сжимаемостью вещества в окрестности критической точки испарения.

73

Корнилов В. И., Бойко А. В. Моделирование толстого турбулентного пограничного слоя с помощью поперечных струй

Выполнены экспериментальные исследования, направленные на изучение возможности моделирования толстого несжимаемого равновесного (по Клаузеру) турбулентного пограничного слоя на плоской пластине ограниченной длины с помощью поперечных струй. Показано, что в исследованном диапазоне параметров потока и расхода вдуваемого газа струи воздуха из нескольких рядов отверстий разного диаметра существенно утолщают турбулентный пограничный слой на относительно небольшой длине от области вдува. В большинстве случаев осредненные и пульсационные параметры пограничного слоя принимают характерные для естественно развивающегося турбулентного пограничного слоя значения начиная с расстояния порядка 22 толщин исходного пограничного слоя от положения вдуваемых струй. Профили средней скорости искусственно образованного турбулентного пограничного слоя с хорошей точностью аппроксимируются в переменных закона стенки, справедливых в каноническом пограничном слое, и обобщаются единой зависимостью с использованием эмпирического масштаба скорости для внешней области. Пульсационные параметры потока в целом также близки к таковым в каноническом пограничном слое. Обнаружено, однако, систематическое отклонение продольной компоненты пульсаций скорости от канонических значений с увеличением интенсивности вдува, которое свидетельствует об ограничении данного подхода и необходимости дальнейшего совершенствования используемой для этой цели методики моделирования.

78

Бардаханов С. П., Завьялов А. П., Лыгденов В. Ц., Лысенко В. И., Скиба С. С., Номоев А. В., Манаков А. Ю., Сызранцев В. В., Романов Н. А., Калашников С. В., Труфанов Д. Ю. Синтез гидрофобизированных нанопорошков диоксида кремния

Разработана методика получения нанопорошков диоксида кремния, состоящих из наночастиц, для которых определены размер, форма, внутренняя и поверхностная структура и физико-химические свойства. Определена степень гидрофильности полученных порошков. Предложен и оптимизирован метод модификации поверхности (гидрофобизация) наночастиц. Замена поверхностных OH-групп на СН3-группы проведена путем продувки паров SiCl2(CH3)2 над поверхностью модифицируемых порошков. Содержание углерода в модифицированных порошках достигло 3,2 %. Проведено сравнение модификации для нанопорошков, полученных двумя разными методами. Показано, что порошки «аэросил» проходят модификацию быстрее, чем аналогичные по степени гидофильности порошки «таркосил». Кроме того было показано, что гидрофобизованный аэросил содержит большее количество углерода (до 5,9 %). Методом ИК-спектроскопии показана полная замена OH-групп на органические группы на поверхности порошков. Показано, что поверхностные органические группы представлены в виде нескольких комбинаций фрагментов, а не только простых СН3-групп.

92

Лысенко В. И., Горев В. Н., Литвиненко Ю. А., Бардаханов С. П. Получение и свойства керамики из нанопорошка оксида железа

Исследованы возможности получения керамики из нанодисперсного порошка оксида железа (II, III). С помощью установки горячего прессования создана керамика с мелкозернистой (порядка 1 мкм и меньше) структурой.
Исследованы свойства полученной керамики методом сканирующей электронной микроскопии, а также определены микротвердость и прочность керамики.

99

Физика твердого тела, полупроводников, наноструктур

Хайрулин Р. А., Абдуллаев Р. Н., Станкус С. В. Плотность тройного сплава висмутиндий-олово эвтектического состава в жидком состоянии и в области плавления кристаллизации

Методом просвечивания образцов узким пучком гамма-излучения исследована температурная зависимость плотности жидкого сплава висмут–индий–олово эвтектического состава (57,20 вес. % Bi; 24,79 вес. % In;
18,01 вес. % Sn) при температурах от линии ликвидуса до 950 К. Измерен скачок плотности при фазовом переходе «твердое тело – жидкость». Установлено, что поведение термических свойств расплава хорошо описывается законами идеального раствора.

104

Анисимов А. Г., Бардаханов С. П., Завьялов А. П., Зобов К. В., Лысенко В. И., Мали В. И., Труфанов Д. Ю. Влияние условий спекания на структуру и свойства керамики из наноразмерных порошков оксида кремния

В работе проведены исследования керамики, полученной из различных порошков оксида кремния. Опробованы два разных метода получения керамики: при последовательном прессовании и спекании, а также метод спекания в электрическом поле (SPS). Для керамики, полученной разными методами, проведено сравнение микротвердости, прочности и размеров зерна. При классическом методе спекания порошков наблюдается рост микротвердости и прочности при уменьшении размера исходных частиц порошка, хотя наблюдаемый размер зерен в керамике примерно одинаков для всех типов порошков. Стеклование образцов керамики, созданной методом SPS, происходит при значительно меньшей температуре (1 100 °С), чем при последовательных операциях прессования и спекания (1 550 °С). Значения микротвердости керамики, полученной двумя различными методами, оказались близкими (~ 2 ГПа). Величина предела прочности на сжатие (0,25 ГПа) образцов, полученных методом горячего прессования, лишь незначительно превышает величину предела прочности образцов, созданных традиционным способом (0,23 ГПа). Если при последовательных операциях прессования и спекания получается керамика с микронным размером зерна, то методом SPS зёрна полученной керамики имеют размер порядка 300 нм. Это говорит о перспективности спекания нанопорошков методом SPS, при котором сохраняются наноструктурные параметры порошка в консолидированном материале.

107

Физика химическая, биологическая, медицинская

Ломзов А. А., Иванова К. А., Пышная И. А., Дмитриенко Е. В., Пышный Д. В. Сравнительное исследование влияния водных растворов 2,2,2-трифторэтанола и этанола на
структурную организацию, кинетические и термодинамические особенности формирования межмолекулярных комплексов олигодезоксирибонуклеотидов

Проведено сравнительное исследование структурной организации, термодинамических и кинетических особенностей формирования комплексов олигодезоксирибонуклеотидов в присутствии 2,2,2-трифторэтанола и эта-
нола в водных растворах (объемная доля спирта от 0 до 50 %). Показано, что при добавлении в раствор 50 % v/v спирта значительных изменений в спектрах кругового дихроизма олигонуклеотидов и их комплексов не происходит, и они сохраняют профиль, характерный для В-формы ДНК. Исследование термостабильности ДНК- дуплексов показало, что увеличение объемной доли этанола в растворе до 50 % приводит к линейному снижению температуры плавления межмолекулярных ДНК-комплексов. В случае введения 2,2,2-трифторэтанола в водный раствор олигонуклеотидов наблюдается нетипичная зависимость термостабильности ДНК-дуплексов от доли фторсодержащего сорастворителя. При увеличении доли этого спирта с 0 до 20 % происходит линейное снижение температуры плавления комплекса. Дальнейшее увеличение объемной доли 2,2,2-трифторэтанола (вплоть до 50 %) не приводит к изменению термостабильности дуплексов. Установлено, что дестабилизирующий эффект обоих сорастворителей обусловлен увеличением константы скорости диссоциации комплекса и имеет, главным образом, энтропийную природу. На примере комплексов олигонуклеотидов длиной 8, 12, 15 и 20 пар оснований показана возможность прогноза термостабильности ДНК-дуплексов с использованием модели, учитывающей изменение числа молекул растворителей, взаимодействующих с нуклеиновыми кислотами при формировании комплекса в водных растворах этанола (до 50 % v/v) или трифторэтанола (до 20 % v/v), с точностью 1,3 и 0,6 градуса. С использованием данной модели установлено, что добавление спиртов в раствор приводит к увеличению числа молекул воды, связывающихся с парой нуклеотидов при формировании межмолекулярного комплекса (в присутствии этанола или трифторэтанола 0,51 ± 0,09 или 1,33 ± 0,12 соответственно). В то же время спирты взаимодействуют с олигонуклеотидами в одноцепочечном и двухцепочечном состояниях одинаково.

115

На правах рекламы

Шиганов А. SiGe-технологии для высокоскоростных осциллографов LeCroy

125

Сведения об авторах

132

Информация для авторов

135

Вернуться на главную