195251, St. Petersburg,
Polytechnicheskaya, 29, Scientific-Research complex, room В.3.17.
+7 (921) 971-7617 (10 - 18 )
ntv-nauka@spbstu.ru

Соминский Г.Г., Сезонов В.Е., Задиранов Ю.М.

Полевые эмиттеры, изготовленные из приведенных в контакт нанослоев иттербия и углерода

 «»

Изучена работа полевых эмиттеров нового типа, изготовленных из нанослоев иттербия и углерода, которые были приведены в контакт. Проведены расчеты, позволяющие оптимизировать характеристики такого слоистого катода. В расчетах было учтено наличие переходной области между слоями Yb и C. Определены эмиссионные характеристики катодов, включающих до 40 пар слоев с оптимальной толщиной слоев Yb и C 5 и 2 нм соответственно. Показана возможность получения плотностей тока полевой эмиссии до 10 – 20 A/cм2.

: 996 : 0

Кораблев В.В., Дубов В.В.

Влияние естественных неоднородностей на приповерхностное рассеяние электронов

 «»

Рассмотрено рассеяние электронов малых и промежуточных энергий в приповерхностной области полупроводникового кристалла с учетом естественных неоднородностей потенциала вблизи поверхности. Проведены оценки влияния таких неоднородностей на угловые зависимости и энергетические спектры различных групп электронов, выходящих из кристалла. Ориентационные и резонансные зависимости оказываются наиболее чувствительными к неоднородностям поверхностного потенциала. Эксперименты с поляризованными электронами повышают чувствительность метода. Показано, что предложенную методику можно использовать для получения информации, связанной как с процессами приповерхностного рассеяния, так и с характеристиками кристалла.

: 1303 : 0

Павлов В.В., Краснова Н.К.

Построение полевых структур для транспортировки потоков заряженных частиц

 «»

В работе освещается подход к построению корпускулярно-оптических систем, способных осуществлять транспортировку и преобразование потоков заряженных частиц. В его основе лежит обратная задача, сформулированная на базе уравнения Гамильтона – Якоби. Исследуется движение в плоскости симметрии трехмерного поля. Представленный алгоритм, основанный на аналитических методах, позволяет определять электрические поля, которые обеспечивают движение заряженных частиц по интересующим нас траекториям. Ключом к этому алгоритму служит понятие конформного преобразования из теории функций комплексного переменного. Методика проиллюстрирована примерами. Показаны функции конформного преобразования, порождающие из квадратичного потенциала полевые структуры, которые обеспечивают поворот сфокусированного потока частиц на произвольный угол, трансформацию расходящегося потока в параллельный. Полученные двумерные потенциалы восстанавливались в пространство путем разложения в ряд по поперечной ко- ординате. На основе рассчитанных полевых структур обсуждаются возможные варианты реализации приборов.

: 780 : 0

Копытов Г.Ф., Мартынов А.А., Акинцов Н.С.

Движение заряженной частицы в поле электромагнитной волны и в постоянном магнитном поле

 «»

Решение уравнения движения заряженной частицы в поле электромагнитной волны и постоянном однородном магнитном поле представляет интерес для исследования взаимодействия лазерных импульсов большой интенсивности с твердыми мишенями, в связи с практической разработкой многочастотных лазеров и развитием техники модуляции лазерного излучения. Актуальность проблемы обусловлена широким практическим применением высокотемпературной плазмы, образующейся на поверхности мишени и поисками новых режимов взаимодействия лазер – плазма. Проведен анализ задачи о движении заряженной частицы во внешнем поле плоской, произвольно поляризованной электромагнитной волны большой интенсивности при наличии внешнего однородного постоянного магнитного поля. Получены формулы для средней кинетической энергии релятивистской частицы в зависимости от начальных данных, амплитуды электромагнитной волны, интенсивности волны и ее параметра поляризации. Исследованы различные случаи начальных условий движения заряженной частицы и поляризации волны. Получена зависимость средней кинетической энергии от интенсивности электромагнитной волны в постоянном магнитном поле.

: 1222 : 0

Кудюкин А.И., Борисовский П.А., Гаврилов С.В., Махмудов М.Н., Моос Е.Н., Киселев Г.В., Киселева Л.И., Степанов В.А.

Особенности эволюции морфологии поверхности электродов ла-зера в плазме газового разряда

 «»

Влияние ионно-плазменных потоков на поверхность катода в гелий-неоновой плаз-ме газового разряда изучено методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и электронного микрозондового анализа, включающего анализ атомного состава при про-филировании по глубине и в растровом режиме. Исследования дополнялись моделирова-нием дугового разряда в условиях вакуума дугогасительных камер вплоть до плавления сплавных металлических электродов при критических режимах разряда (в условиях по-вышенной мощности). Во всех случаях выявлены процессы, приводящие к деградации и разрушению поверхности катода.

Ссылка при цитировании: Кудюкин А.И., Борисовский П.А., Гаврилов С.В., Махмудов М.Н., Моос Е.Н., Киселев Г.В., Киселева Л.И., Степанов В.А. Особенности эволюции морфологии поверхности электродов лазера в плазме газового разряда // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. 2017. Т. 10. № 4. С. 92–99. DOI: 10.18721/JPM.10407

: 258 : 0

Бердников А. С., Аверин И. А., Краснова Н.К., Соловьёв К.В.

Квазиполиномиальные трехмерные электрические и магнитные потенциалы, однородные по Эйлеру.

 «»

Электрические и магнитные поля, однородные по Эйлеру, являются удобным инструментом для разработки электронно- и ионнооптических систем. Принцип подобия траекторий в таких полях, который впервые применил Ю.К. Голиков, позволяет более осмысленно и целенаправленно синтезировать спектрографические корпускулярно-оптические системы при использовании полей, принадлежащих этому классу. Данная работа посвящена рассмотрению трехмерных гармонических функций, однородных по Эйлеру, которые могут быть представлены в виде полинома конечной степени по одной из переменных.

: 800 : 0

Кораблев В.В., Дубов В.В.

Формирование угловых зависимостей неупругорассеянных электронов при их квантовом транспорте вблизи поверхности твердого тела

 «»

Рассмотрены особенности формирования угловых зависимостей электронов, вышедших из неупорядоченного твердого тела и испытавших неупругое рассеяние. Такого рода тонкие особенности зависимостей формируются за счет процессов квантового транспорта эмитируемых частиц. Рассмотрены случаи двух- и многочастичных неупругих процессов. Проведены качественные и количественные оценки относительных вкладов различных групп частиц. Показано, что обычно эффекты, связанные с квантовым транспортом электронов, выражены более ярко в случае регистрации электронов, генерируемых внутри твердого тела при неупругом рассеянии электронов первичного пучка. Это относится как к электронам, генерируемым при ионизационных процессах, так и к оже-электронам. Полученные результаты указывают на перспективность использования описанного эффекта в прикладной эмиссионной электронной спектроскопии.

: 976 : 0

Головицкий А.П.

Оценка параметров положительного столба тлеющего разряда среднего давления, содержащего галогены

 «»

Даны методические рекомендации по оценке параметров плазмы положительного столба электроотрицательного тлеющего разряда низкого и среднего давления, содержащего галогены, при помощи несложных аналитических формул, исходя из внешних, легко измеряемых и контролируемых параметров разряда, и без привлечения сложного численного моделирования. Путем сравнения результатов аналитических расчетов с результатами глобальной численной модели названного разряда продемонстрирована пригодность использования аналитических выражений для оценок параметров плазмы реальных разрядов.

: 1037 : 0

Краснова Н.К., Бердников А. С., Соловьёв К.В., Аверин И. А.

О квазиполиномиальных трехмерных потенциалах электрических и магнитных полей.

 «»

Спектрографические электронно- и ионно-оптические структуры в значительной мере расширяют возможности современного энерго- и масс-анализа. Электрические и магнитные поля, потенциалы которых выражаются однородными по Эйлеру функциями, являются эффективным инструментом для разработки новых спектроаналитических систем с заранее заданными функциональными характеристиками. В работе формулируются и обсуждаются методы построения трехмерных гармонических структур, однородных по Эйлеру, которые могут быть представлены в виде полинома конечной степени по одной из переменных. Использованные строго математические подходы значительно расширяют класс квазиполиномиальных потенциалов, обогащая практику современного приборостроения новыми спектроаналитическими конфигурациями.

: 846 : 0

Шашкина А. С., Кривошейкин А.В., Скворцов Н. Н., Воротков М. В.

Фрактальные свойства лавинного пробоя светодиода.

 «»

В статье анализируется существующая модель процессов, протекающих в ходе частичного лавинного пробоя p–n-перехода. Установлено, что данные, полученные в результате экспериментов с обратносмещенными светодиодами, не описываются этой моделью. Обнаруженные фрактальные свойства микроплазменного шума служат основанием для проведения дальнейших исследований, которые должны объяснить характеристики пробоя реальных образцов светодиодов и откорректировать существующую модель лавинного пробоя p–n-переходов.

: 750 : 0

Соловьёв К.В.

Алгоритм траекторного анализа электростатических полей, обеспечивающих угловую фокусировку заданного порядка в плоскости симметрии

 «»

Изучен класс фокусирующих электростатических полей, построенный путем решения обратной задачи корпускулярной оптики. Предложен и протестирован эффективный алгоритм расчета траекторий в таких полях, базирующийся на параметрическом задании потенциалов. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании новых энергоанализирующих устройств с улучшенными характеристиками.

: 810 : 0

Архипов А.В., Габдуллин П.Г., Гнучев Н.М., Давыдов С.Н., Крель С.И., Логинов Б.А.

Полевая эмиссия различных видов нанопористого углерода

 «»

Исследовано влияние технологии приготовления порошков нанопористого углерода на их способность к низковольтной полевой эмиссии электронов. Об- разцы нанопористого углерода, произведенные из разных карбидов путем хлорирования при различной температуре, демонстрировали сходные эмиссионные свойства (пороговые значения электрического поля в диапазоне 2 – 3 В/мкм) при условии, что полученный материал имел пористую структуру с характерным размером пор 0,5 – 1,2 нм и высоким значением удельной поверхности (> 800 м2/г). Вид эмиссионных характеристик большинства образцов отклонялся от предсказаний классической теории Фаулера – Нордгейма. Предлагаемая модель механизма наблюдавшейся низковольтной эмиссии основана на предположении о ключевой роли относительно крупных (20 – 100 нм) углеродных частиц луковичной структуры, которые присутствовали в образцах.

: 1357 : 0

Бондаренко В.Б., Давыдов С.Н., Габдуллин П.Г., Гнучев Н.М., Маслевцов А. В., Архипов А. А.

Электронный спектрометр для исследования полевой эмиссии наноструктур.

 «»

Создан новый электронный спектрометр для исследования низкополевой эмиссии наноструктурированных объектов, в частности нанопористого углерода, нанотрубок и других углеродных структур. Высокая расчетная разрешающая способность прибора получена, в основном, за счет применения оригинального энергоанализатора с высокой дисперсией и замедления анализируемого потока электронов в десятки и сотни раз по энергии. Режимы работы спектрометра опробованы на эксперименте с использованием термоэмиттера в качестве тестового образца. В работе продемонстрировано также, что физические явления, происходящие на поверхности эмиттера, отражаются на виде регистрируемого спектра. Выявлено три режима работы прибора, рассчитанных на уровни эмиссии, отличающиеся друг от друга приблизительно на порядок. Минимальный ток эмиссии, при котором возможна регистрация спектра, составляет примерно 0,1 нА.

: 857 : 0

Савин В.Н., Мольков С.И.

Учет влияния эмиссионных процессов на заряд микро- и наночастиц в пылевой плазме для технологических приложений

 «»

Для описания процесса зарядки пылевой частицы в невозмущенной плазме с учетом различных видов эмиссии (вторичная, ионно-электронная, фото- и термополевая) в промежуточном режиме движения ионов используются уравнения баланса заряда и энергии, а также моментные уравнения и уравнение Пуассона. Такой подход связан с тем, что заряд пылевых частиц, определяемый параметрами указанной плазмы, существенно зависит от эмиссионных эффектов с поверхности частицы. Также значительное влияние на формирование ионного потока на поверхность пылевой частицы оказывают столкновения ионов с атомами и ионизация. Предложенная методика расчета позволяет решить выбранную систему уравнений для произвольных соотношений между длиной свободного пробега ионов, радиуса частицы и дебаевского радиуса. Показано, что эмиссия электронов снижает абсолютное значение заряда пылевой частицы. Столкновения с атомами ведут к торможению потока ионов на поверхность частицы, а толщина области возмущения плазмы растет с уменьшением частоты ионизации.

: 797 : 0

Краснова Н.К.

Генезис потенциальных структур для электронной спектрографии

 «»

В работе предлагается алгоритм синтеза потенциальных структур, пространственно разделяющих поток заряженных частиц на изоэнергетические пучки. Потенциальные аналитические структуры выбираются из класса обобщенно-однородных полей, где специальный механический принцип подобия выполняется приближенно в замкнутой области пространства. Демонстрируются эквипотенциальные портреты этих полей и обсуждаются перспективы.

: 1027 : 0

Лапшин В.Ф., Пелли А.В.

Анализ применимости диффузионного приближения для расчета радиационных характеристик газовых разрядов высокого давления

 «»

В работе выполнен анализ применимости диффузионного приближения для расчетов переноса энергии излучением в газовых разрядах высокого давления. Показано, что диффузионный подход дает асимптотически правильные результаты в случаях оптически прозрачной и оптически плотной плазмы. В случае промежуточных значений оптических толщин различие точного и диффузионного подходов не превышает 20 %.

: 1526 : 0

Золотов С.А., Привалов В.Е.

Влияние геометрии активного элемента на коэффициент усиления

 «»

В статье рассмотрены новые подходы к увеличению коэффициента усиления лазера на смеси He-Ne за счет изменения геометрии активного элемента. Вычислен выигрыш в усилении и оптимальные размеры секций комбинированных активных элементов.

: 1802 : 0

Архипов А.В., Габдуллин П.Г., Мишин М.В.

Вакуумметрический датчик орбитронного типа с наноуглеродным автокатодом

 «»

Предложена электронно-оптическая схема ионизационного вакуумного датчика для использования в составе аппаратуры космического базирования. Схема рассчитана на использование полевых катодов на основе наноуглеродных материалов, что позволяет создать устройство, характеризуемое малым весом и габаритами, низким энергопотреблением, малым временем выхода на рабочий режим. Для увеличения эффективности и чувствительности устройства для ионизации газа в нем используется электростатическая электронная ловушка. Отказ от использования в эти целях магнитного поля обусловлен соображениями экономии веса, а также совместимости с прочим спутниковым оборудованием. Основным содержанием предлагаемой работы явилось решение задачи согласования противоречивых требований к разрабатываемой электронно-оптической системе ловушки – инфинитности электронных траекторий при высокой напряженности электрического поля на катоде, диктуемой использованием полевого катода. Тестирование созданных экспериментальных макетов двух вариантов разрабатываемого датчика продемонстрировало работоспособность предложенной схемы.

: 1276 : 0

Голиков Ю.К., Соловьёв К.В.

Аналитическое сшивание элементов ионно-оптических систем с идеальной пространственно-временной фокусировкой

 «»

В статье дано описание новой идеологии синтеза идеально фокусирующих ионно-оптических систем путем сшивания их элементов без потери качества фокусировки в местах сшивки. Описанная теория применена для построения электростатической ионной ловушки.

: 1596 : 0

Архипов А.В., Дворецкая Н.В., Керн Ш., Лукша О.И., Соминский Г.Г.

Определение энергетического спектра электронов, бомбардирующих твердотельную мишень

 «»

Представлены результаты численного тестирования методики восстановления энергетического спектра электронного потока по результатам измерений спектров тормозного рентгеновского излучения с коллектора. Показано, что при выполнении ряда условий восстановление электронных распределений может быть проведено даже без априорной экспериментальной информации о виде спектров, генерируемых моноэнергетическими потоками электронов в изучаемом приборе — на основании универсальной формулы Крамерса.

: 1861 : 0

Ковалевский Д.В.

Эффекты неоднородности потенциальных барьеров и ограниченности решетки в модели Кронига - Пенни

 «»

При помощи матричного формализма рассчитаны волновые функции состояний непрерывного спектра и энергии поверхностных (таммовских) состояний в модифицированной модели Кронига - Пенни со специальной геометрией потенциала (бесконечно высокий потенциальный барьер в начале координат, ограничивающий область движения электрона положительной полуосью; мощность ближайшего к началу координат G-образного потенциального барьера/потенциальной ямы отлична от мощности всех прочих барьеров). Особо исследован случай размерного квантования в решетке конечной длины.

: 1503 : 0

Мольков С.И., Савин В.Н.

Влияние процессов электронной эмиссии на заряд пылевых частиц в упорядоченных плазменно-пылевых структурах

 «»

В статье на качественном и количественном уровнях рассмотрено влияние эмиссионных процессов и степени шероховатости поверхности на величину электрического заряда пылевых частиц.

: 1923 : 0

Архипов А.В., Мишин М.В., Соминский Г.Г.

Анализатор для сильноточных электронных пучков с разрешением по двум составляющим энергии, положению и времени

 «»

Разработано устройство для экспериментальной регистрации энергетических и пространственных распределений плотных электронных пучков умеренных энергий, транспортируемых в магнитном поле – с типичными параметрами 10 А/см2, 60 кэВ, 100 мкс, 0,1 Тл. Использование метода тормозящего электрического поля позволяет получить детальную, прямую и непротиворечивую информацию об энергетических спектрах электронов. В сочетании с меняющимся магнитным полем в области энергоанализа, метод позволяет раздельно определять аксиальную и поперечную составляющие энергий электронов. Экспериментальное тестирование подтвердило, что энергетическое разрешение анализатора составляет ~1%, как и предсказывалось расчетами, учитывающими неидеальность форм электродов, влияние пространственного заряда и отклонение от адиабатичности условий преобразования энергии в меняющемся магнитном поле. Пространственное и временное разрешение анализатора определяются соответственно размером входной апертуры (~1 мм) и длительностью импульса задерживающего поля (5 –10 мкс).

: 1386 : 0

Архипов А.В., Крель С.И.

Простая модель облегченной полевой эмиссии электронов из наноматериалов

 «»

Представлена упрощенная численная модель процессов, сопровождающих полевую автоэлектронную эмиссию из наноструктурированных материалов. Результаты проведенного моделирования статического режима эмиссии показали, что многие экспериментально наблюдаемые особенности эмиссионных характеристик углеродных пленок могут быть объяснены в предположении о доминировании непрямого механизма переноса электронов в вакуум через промежуточные состояния, локализованные вблизи поверхности.

: 1758 : 0

Карасёв П.А., Карабешкин К.В.

Особенности образования дефектов в кремнии при бомбардировке молекулярными ионами

 «»

В статье рассмотрен молекулярный эффект при бомбардировке кремния ускоренными атомарными и молекулярными ионами различных энергий. Изложены физические механизмы данного эффекта. Описаны результатыэкспериментальных исследований и компьютерного моделирования бомбардировки кремния ионами Р+ и PF+4.

: 1878 : 0

Бакшт Ф.Г., Лапшин В.Ф., Пелли А.В.

Моделирование переноса энергии излучением в аксиально-симметричной плазме газового разряда высокого давления

 «»

В статье излагается метод прямого интегрирования для расчета теплообмена излучением в условиях аксиально-симметричной плазмы высокого давления. Выполнено сравнение с результатами расчета в диффузионном приближении.

: 2071 : 0

Краснова Н.К., Павлов В.В., Соловьёв К.В.

Об одном классе идеально фокусирующих систем для энергетического анализа заряженных частиц

 «»

Обсуждается одна из реализаций метода физических аналогий, при которого силовые линии пары линейных зарядов ассоциируются с траекториями заряженных частиц в некоторой механической системе, а эквипотенциали – с линиями постоянного действия. Метод служит основой синтеза энергоанализаторов заряженных частиц с идеальной фокусировкой.

: 1162 : 0

Дубов В.В., Кораблев В.В.

Рассеяние медленных электронов на флуктуационном потенциале полупроводника

 «»

В работе рассмотрено рассеяние электронов малых энергий на флуктуационных потенциалах вблизи поверхности полупроводника. Полученные результаты позволяют использовать электронную спектроскопию высокого энергетического разрешения для извлечения информации о строении поверхности полупроводника и особенностях приповерхностного взаимодействия в области малых энергий. Особое внимание уделено случаю высоких температур, при которых возникает асимметрия пика отраженных электронов.

: 2214 : 0

Мкртычев О.В., Привалов В.Е., Фотиади А.Э., Шеманин В.Г.

Лазерная абляция нанокомпозитов

 «»

В работе были впервые выполнены экспериментальные измерения пороговой плотности энергии лазерной абляции стеклянных нанокомпозитов с наноразмерными покрытиями различного состава, созданных по золь-гель-технологии. Источником мощного импульсного излучения служил YAG:Nd- лазер. Разработана специальная процедура определения пороговой плотности энергии лазерной абляции по вероятности пробоя пленочного покрытия образца на уровне 0,5. Статистическая обработка результатов измерений для всех образцов позволила получить зависимости пороговых параметров абляционного разрушения от физико-химических свойств наноразмерных покрытий, в частности, от длительности импульса лазерного излучения, пропускания образца в видимой области спектра, толщины покрытия и химического состава пленкообразующего раствора.

: 1159 : 0

Краснова Н.К., Абрамёнок О.А.

Семейство полевых структур с плоскостью симметрии для электронной спектрографии

 «»

В статье изучаются электронно-оптические свойства класса полевых структур для электронной спектрографии, построенных на основе однородных по Л. Эйлеру полей с плоскостью симметрии. Исследуемый класс потенциалов строится на основе потенциалов Донкина, являющихся обобщенными коническими потенциалами. Рассматриваются различные режимы работы спектрографа при движении частиц в плоскости симметрии. На основе разработанного алгоритма полевая структура, определенная на плоскости, восстанавливается в пространстве. Анализируются перспективы электронных спектрографов на основе изучаемых полевых структур.

: 1538 : 0