Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 - фізика напівпровідників і діелектриків Інститут монокристалів НАН України, Харків, 2018. Досліджені процеси радіаційного пошкодження кристалів CsI:Tl і роль наведених опроміненням центрів забарвлення в процесі переносу енергії до Tl+-центрів світіння. Встановлено, що на утворення і релаксацію активаторних центрів забарвлення впливає пластична деформація, терміч-на та оптична обробка кристала, а також наявність CO32- - іонів. Абсорб-ційні властивості активаторних центрів забарвлення двох типів інтерпре-туються в рамках моделі, відповідно до якої вони являють собою домiш-ково-вакансiйнi диполi Tl0va+ і Tl2+vс-, в яких електронний Tl0 і дірковий Tl2+ центри збурені сусідньою аніонною і катіонною вакансією, відповідно. При збудженні кристала CsI:Tl світлом з області ближнього ультрафіолету виникає струм об'ємної провідності, що обумовлений переносом електрона з I- на Tl+ іон. Перенос заряду ініціює утворення Tl0 центра і захват зонної дірки домішково-вакансійним диполем CO32-va+ з утворенням однозаряд-ного CO3--іона і вивільненням аніонної вакансії, що в процесі дифузії захо-плюється Tl0-центром. Tl0va+ і Tl2+vс- центри приймають участь у сцинтиля-ційному процесі, отримуючи резонансним шляхом енергію від Tl+ центрів. Деградація світлового виходу опромінених кристалів CsI:Tl обумовлена випромінювальним переносом енергії від Tl+ до Tl0va+ центрів, світіння яких погашено при температурах, що перевершують 200К. Безвипроміню-вальний перенос енергії від Tl+ до Tl2+vс- центрів призводить до довгохви-льового спектрального зсуву і зміни форми сцинтиляційного імпульсу. Ключові слова: йодид цезію, іон талію, центр забарвлення, опромінення, перенос заряду, люмінесценція, поглинання, вакансія.^UThesis for a scientific degree of candidate of science in physics and mathematics by specialty 01.04.10 - Physics of Semiconductors and Dielectrics. - Institute for Single Crystals, Kharkiv, 2018. The radiative damage of CsI:Tl crystals and the role of color centers induced by irradiation in the process of energy transfer to Tl+ luminescence centers are studied. It is found that deformation, thermal and optical processing of the crystal, as well as the presence of CO32- ions affect the processes of formation and relaxation of the activator color centers. The properties of the induced absorption are explained in terms of absorption of impurity vacancy dipoles Tl0va+ і Tl2+vс-, where the electronic Tl0 and hole Tl2+ centers are perturbed by a neighbor anionic va+ and cationic vс- vacancies, respectively. A volumetric conductivity current excited by near-ultraviolet arise due to the transfer of the electron from I- to the Tl+ ion in CsI:Tl crystal. The charge transfer initiates the formation of Tl0 center and the capture of the hole by the impurity vacancy dipole CO32-va+ with the formation of CO3- ion and the release of the anionic vacancy va+ to be captured by Tl0 center in the diffusion process. Tl0va+ and Tl2+vс- centers participate in scintillation process to get energy from Tl+ emission centers by resonance. Degradation of the light yield of а irradiated CsI:Tl crystal is due to the radiative energy transfer from Tl+ to Tl0va+ centers, whose emission is quenching at temperature above 210 K. Non-radiative energy transfer from Tl+ to Tl2+vc- centers results in long-wave spectral shifts and the duration increase of the scintillation pulse. Key words: cesium iodide, ion thallium, color center, charge transfer, luminescence, absorption, vacancy.

Доведено можливість контролю процесу імпрегнування паперової ізоляції шляхом вимірювання струму діелектричної абсорбції та порядку величин часу релаксації та струму міжшарової поляризації шаруватого діелектрика кабелю на напругу 10 кВ. Теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено положення про наявність діапазону значень радіусів закруглення ребер секторної жили, які характеризуються максимальною тангенційною складовою напруженості електричного поля в кабелі з поясною ізоляцією на напругу 10 кВ. Розроблено методику розрахунку максимальної ймовірності виходу параметра, що контролюється, за нормативну межу та контрольну карту максимальної ймовірності виходу параметра за нормативну межу (КМВ); аналітично встановлено дві межі регулювання на КМВ, використання яких не передбачає умовних припущень щодо вірогідності оцінювання максимальної ймовірності виходу параметра за нормативну межу; виявлено співвідношення максимальної вибіркової дисперсії та величини технологічного допуску, що забезпечує максимальну чутливість контролю. Запропоновано метод визначення технологічних допусків для параметрів, який використано під час розробки системи контролю. Створено комплекс апаратури для оперативного контролю параметрів паперової імпрегнованої ізоляції силових кабелів на напругу 10 кВ та розроблено систему оперативного контролю параметрів ізоляції кабельних виробів для всього комплексу технологічних процесів кабельного виробництва.

  Скачати повний текст

Експериментально та теоретично досліджено проблеми формування, релаксації та транспорту електронних збуджень у чистих та домішкових атомарних кріокристалах (АКК), для чого використано методи катодолюмінесцентної спектроскопії в області від 1,2 до 2,5еВ і вимірювання спектрів фотозбудження люмінесценції та часу життя збуджень. Виявлено, що випромінюючі стани АКК містять стаціонарні вільні та/або автолокалізовані Г- та Х-екситони, короткоіснуючі електронні збудження, які формують поляризаційно-гальмове випромінювання в області дальнього ВУФ. Доведено, що транспорт енергії у чистих Xe, Kr та Ar обумовлений дифузією екситонів, а за низьких температур - гарячих екситонів. Отримано дані про користь локалізації електрона в неоні. Наведено нові дані про проблеми формування спектра електронних збуджень у діелектриках з сильною конкуренцією процесів розсіювання на фононах та релаксації на локальних деформаціях гратки.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена питанням вивчення газодинаміки бозе-квазічастинок в чистих монокристалах та в He II. На основі кінетичних рівнянь для бозе-квазічастинок з довільним законом дисперсії здобуто рівняння газодинаміки бозе-квазічастинок. Запропоновано метод, подібний до методу Енскога-Чепмена, розрахунку кінетичних коефіцієнтів, що грунтується на спеціально побудованих системах ортогональних поліномів. Здобуто формули вищої алгебраїчної точності типу Гауса для наближених обчислень інтегралів, що використовують побудовані системи ортогональних поліномів. Побудовано модель зведеного ізотропного кристалу стосовно модулів пружності другого та третього порядків для кристалів усіх сингоній. Розраховано кінетичні коефіцієнти в фононній газодинаміці в кристалічних діелектриках та магнонній газодинаміці ізотропних феродіелектриків та антиферомагнетиків типу "легка площина" з урахуванням порядку числових коефіцієнтів. Обчислено коефіцієнти згасання вторинних хвиль типу хвиль другого звуку в газодинаміці квазічастинок. У фононній газодинаміці, використовуючи здобуті значення кінетичних коефіцієнтів, для кристалу NaF обчислено інтервал існування другого звуку, який співпадає з інтервалом його експериментального спостереження. Для He II розраховано першу та другу в'язкості, коефіцієнт згасання першого звуку з урахуванням непружності розсіяння фононів на ротонах в широкому діапазані температур та тисків.

  Скачати повний текст

Висвітлено теоретичні закономірності кінетики процесів хімічного відновлення деяких металів з водних розчинів на діелектриках та металах, хімічного осадження плівок на Д-основі, що проходять в режимах конвективної дифузії та примусового масоперенесення. Визначено відповідність досліджених систем хімічного відновлення класичним уявленням кінетики каталітичних процесів за умов конвективної дифузії (без перемішування). Обгрунтовано фізичну модель перебігу даних процесів у режимі гідродинамічного масоперенесення, визначено різні фактори для дослідження обраних фізико-хімічних гетерогенних систем. Проаналізовано особливості формування каталітичної поверхні на Д-основі, вплив додаткової активації зазначеної поверхні на швидкість реакції хімічного відновлення, явища прискорення та наступного спаду швидкості процесу хімічного відновлення залежно від швидкості обертання циліндричного зразка. Вивчено вплив домішків органічних молекулярних поверхнево-активних речовин на кінетику процесів хімічного відновлення на каталітичній поверхні та контактного обміну, а також вплив особливості поверхні сформованих осадів на критерії гідродинамічного режиму розчинів на межі розподілу фаз, описано фізичну модель перебігу досліджених процесів. Доведено, що ефект гідродинамічного обмеження швидкості гетерогенної реакції на межі розподілу фаз пов'язаний з проявом ефекту відштовхування реакційно-активних частинок від поверхні зразка внаслідок дії відцентрової сили, закономірно зменшується час хімічної напівреакції, збільшується товщина зменшеного реакційно-активними частинками дифузійного шару, в результаті прояву ефекту екранування знижується величина ефективного заряду реакційно-активних частинок, що забезпечує ефект повного стримання процесу хімічного відновлення.

  Скачати повний текст

Дисертаційну роботу присвячено теоретичному (за допомогою числового моделювання) дослідженню задач, пов’язаних питанням збудження кільватерних полів, питанням прискорення й фокусування згустків заряджених частинок. В роботі йде мова про вивчення збудження кільватерних полів в плазмі, густина якої дорівнює густині електронів в твердому тілі (металах) рентгенівським лазерним імпульсом (потужна електромагнітна хвиля); дослідження формування, властивостей та ролі електронних солітонних каверн в інерційному синтезі, а також згладжування поперечних неоднорідностей в критичній точці за умов взаємодії лазерного імпульсу з неоднорідною плазмою в інерційному синтезі; окрім того, були знайдені параметри для плазмової лінзи, яка дозволила б однаково та однорідно фокусувати послідовності релятивістських позитронних згустків; важливим питанням було дослідження амплітуди кільватерного поля та коефіцієнту трансформації за збудження кільватерних полів послідовністю згустків заряджених частинок в плазмі та діелектрику. Було досліджено збудження поля в плазмі послідовністю згустків електронів в нерезонансному випадку. Вивчається спосіб утримання самоінжективаних згустків в фазі прискорення кільватерної хвилі, а також, вплив зовнішнього магнітного поля на електронні згустки, що збуджують кільватерне поле в плазмі. Розглянуто процес комбінованого лазеро-плазмового прискорення, завдяки якому можливо забезпечити трансфер енергії між самоінжектованими згустками й кільватерною хвилею. Разом з використанням рентгенівських лазерних імпульсів, використання плазми з такими параметрами дозволяє забезпечити збудження кільватерних полів прискорення з амплітудою, що досягає кількох теравольт на метр. Було продемонстровано, що за означених умов кільватерний процес супроводжується формуванням самоінжектованих згустків електронів в області суттєвого негативного просторового заряду, а також формуванням області з підвищеною густиною іонів, яка забезпечує значне поле прискорення. Окрім того, спостерігається так званий режим комбінованого лазеро-плазмового прискорення. Механізм «підлаштування» було досліджено авторами й представлено в результатах дослідження. Завдяки йому, вдалося частково відновити механізм когерентного складання в нелінійному випадку. Вивчалося використання неоднорідної плазми задля підтримки процесу прискорення самоінжектованого згустку й підвищення градієнту прискорення. В дисертаційній роботі розглянуто спосіб збільшення густини електронів плазми, що призводить до динамічного зменшення розміру кільватерного пузиря, вздовж якого рухається згусток електронів.В запропонованій роботі вивчається плазмова лінза для фокусування згустків, що дозволяє однаково та однорідно фокусувати послідовності релятивістських позитронних згустків.В роботі було виконано дослідження амплітуди кільватерного поля та коефіцієнту трансформації за збудження кільватерних полів послідовністю згустків заряджених частинок в плазмі та діелектрику. В роботі досліджено збудження кільватерного поля послідовністю згустків заряджених частинок в діелектричному резонаторі. Виконано числове моделювання інжекції згустків заряджених частинок (електронів) до діелектричного резонатору (стрижень із діелектрика з металевим кожухом) й збудження кільватерного поля. В роботі було продемонстровано, що у випадку інжекції послідовності згустків з певними параметрами, зокрема, з довжиною, що дорівнює 0,5λ довжини кільватерної хвилі, можна отримати значення коефіцієнту TR=2N, де N – це кількість згустків.В роботі шляхом двовимірного числового моделювання вивчено еволюцію кільватерної сили фокусування, що діє на згустки електронів при розповсюдженні електронних згустків у плазмі в залежності від довжини згустку та відстані між згустками для різних профілів струму згустку.В ході дослідження для послідовності довгих релятивістських електронних згустків було знайдено механізм, який призводить до резонансного збудження кільватерного поля навіть у випадках, коли частота інжекції згустків відрізняється від частоти плазми. Досліджено залежність коефіцієнту трансформації та максимального поля прискорення від довжини згустку при незмінному заряду згустку. Також вивчено залежність радіальної сили від довжини згустків та відстані між згустками.^UThe dissertation is devoted to the theoretical (by numerical simulation) research of a number of problems related to the excitation of wakefield, to the investigation of processes of accelerating and focusing bunches of charged particles. The paper deals with the study of excitation of wakefield in plasma, the density of which is equal to the electron density in metals by an X-ray laser pulse (powerful electromagnetic wave); study of the formation, properties and role of electron soliton cavities in inertial fusion, as well as smoothing of transverse inhomogeneities at a critical point under the interaction of a laser pulse with an inhomogeneous plasma in inertial fusion; in addition, parameters were found for a plasma lens that would allow the sequences of relativistic positron bunches to focus uniformly. An important issue was the study of the amplitude of the wakefield and the transformer ratio for excitation of wakefield by the sequence of charged particle bunches (beams) in plasma and dielectric. Excitation of the field in the plasma by a sequence of electron bunches in the non-resonant case was investigated. The process of combined laser-plasma acceleration is considered, thanks to which it is possible to ensure energy transfer between self-injected bunches and the wake wave. The method of restoring the phase synchronization of laser pulses and the wake wave is studied, as well as the influence of the external magnetic field on the electron bunches that excite the wakefield. Together with the use of X-ray laser pulses, the use of plasma with such parameters allows the excitation of wakefields with an amplitude of several teravolts per meter. It was shown that under these conditions the wakefield process is accompanied by the formation of self-injected electron bunches in the region of significant negative space charge as well as regions with high ions density as well as formation of regions with increased ion density, which provides a significant acceleration field. In addition, the so-called combined laser-plasma acceleration mode is observed. The mechanism of “adjustment” was investigated by the authors and presented in the results of the study. Thanks to it, it was possible to partially restore the mechanism of coherent addition in the nonlinear case. The use of inhomogeneous plasma to support the acceleration process of the self-injected bunch and increase the accelerating gradient was studied. The author of dissertation considers a method of increasing the density of plasma electrons, which leads to a dynamic decrease in the size of the wakefield bubble along which the electron beam moves.In the current work, a plasma lens for focusing beams is studied, which allows to focus sequences of relativistic positron bunches uniformly. The study of the amplitude of the wakefield and the transformer ratio for the excitation of wakefield by the sequence of charged particles bunches in plasma and dielectric were performed. The excitation of the wakefield by a sequence of bunches of charged particles in a dielectric resonator is investigated in this work. Numerical simulation of injection of bunches of charged particles (electrons) into a dielectric resonator (a dielectric rod with a metal casing) and excitation of a wakefield is performed. It was shown that in the case of injection of a sequence of bunches with certain parameters, in particular, with a length equal to 0.5λ of the wavelength, it is possible to obtain the value of the transformer ratio TR=2N, where N is the number of bunches.By using two-dimensional numerical simulation, the evolution of focusing force acting on electron bunches during their propagation in plasma has been investigated in dependence on the bunch length and distance between bunches for various current profiles of the bunch. The mechanism for the sequence of long relativistic electron bunches, that leads to resonant excitation of the wakefield even in cases where the frequency of injection of bunches differs from the plasma frequency, has been studied. The dependence of the transformer ratio and the maximum accelerating field on the length of the bunch with a constant charge of the bunch is investigated. The dependence of the radial force on the length of the bunches and the distance between the bunches was also studied.

Роботу присвячено вирішенню актуальної проблеми пошуку та вивченню властивостей кристалічних діелектриків з метою їхнього використання у класичних оптичних пристроях, різних галузях сучасної оптоелектроніки та сенсорики, а також розробки методики прогнозування та синтезу матеріалів із наперед заданими, керованими і стабільними рефрактивними властивостями та наявністю точок інверсії знаку двопроменезаломлення (ІЗД) в широкому температурному та спектральному діапазонах. Робота містить результати експериментальних досліджень рефрактивних властивостей діелектричних кристалів групи сульфатів АВSO4 (де А, В = Lі, К, Na, Rb, NH4) та хлороцинкатів А2ZnCl4 (де А = К, Rb), їх температурно-спектрально-баричних змін та теоретичних розрахунків зонно-енергетичної структури, на основі яких проаналізовано спектри оптичних констант цих кристалів.З'ясовано природу баричних змін показників заломлення nі та двопроменезаломлення nі в широкому температурному (77–1000 К) і спектральному (300–800 нм) діапазонах та встановлено, що баричне зростання nі кристалів зумовлене зменшенням ширини забороненої зони Eg і зміщенням максимуму смуги УФ поглинання в область менших частот та зміною густини ефективних осциляторів кристалів. Виявлена якісна кореляція характеру поведінки експериментально виміряних і отриманих на основі розрахунків зонно-енергетичної структури та з експериментальних ІЧ-спектрів відбивання характеристик оптичної індикатриси кристалів, що дає можливість використовувати методи теоретичних розрахунків оптичних констант в області прозорості поблизу фундаментальної смуги та вакуумного ультрафіолету, яка є складною для експериментальних досліджень кристалічних діелектриків. Розрахунки зонно-енергетичної структури монокристалів, а також повної та парціальної густин електронних станів та природи основних енергетичних груп підтверджено дослідженнями Х-променевих фотоелектронних та Х-променевих емісійних спектрів їх електронної структури.На основі температурно-спектрально-баричних діаграм одновісного стану кристалів запропоновано використання їх в якості п'єзооптичних та термооптичних елементів для кристалооптичних датчиків тиску та температури. Запропоновано та запатентовано пристрій для дослідження оптичної якості монокристалів.^UThe work is devoted to the solving of the actual problem of searching and studying of the crystalline dielectrics properties for their use in classical optical devices and different fields of modern optoelectronics and sensorics; to the development of methods for prediction and synthesis of materials with predetermined, controlled and stable refractive properties possessing points of birefringence sign inversion (BSI) in a wide temperature and spectral ranges. The work contains results of experimental studies of the refractive properties of dielectric crystals of the АВSO4 (where А, В = Li, К, Na, Rb, NH4) sulfates group and А2ZnCl4 (where А = К, Rb) chlorozincates group, as well as doped crystals of triglycine sulfate; their temperature-spectral-baric changes and theoretical calculations of the band-energy structure, on the basis of which spectra of the optical constants of these crystals are analyzed.It is established that the increase of the refractive indices of crystals due to the isomorphic cationic-anionic substitution is caused by the increase of their average ionic radius and the density of the crystal, which causes an increase in the polarization action of the cations and anionsThe isotropic points at the temperature of 300 K and λ0 ≈ 683 nm (α-LiNH4SO4 crystal), and in the short-wavelength spectrum region (β-LiNH4SO4 crystal) are revealed.The nature of the baric changes of the refractive indices ni and birefringence ni in a wide temperature (77–1000 K) and spectral (300–800 nm) ranges is elucidated. It is shown that uniaxial compression increases refraction R and polarizability i of crystals. Baric growth of refractive indices of crystals is caused by the decrease in the effective power of the ultraviolet oscillator and a slight increase in the power of the infrared oscillator caused by the decrease in the band gap Eg and shift of the UV absorption band maximum towards lower frequencies, as well as by change in effective oscillators density of crystals. The factor characterizing the change in the dispersion frequency (change in the type of chemical bond), ie the polarizability itself in comparison with the geometric factor (compression of the sample) is dominant in the total baric increment of refraction R, and, therefore, in the change of refractive index.It is established that the uniaxial pressures can induce the "pseudoisotropic" states in crystals, shift isotropic points along spectral and temperature ranges, and change the temperature interval of existence of the intermediate phase of the K2SO4 crystal. The disappearance of incommensurate phase and the occurrence of paraelectric-ferroelectric PT ("triple point") in chlorozincate crystals under the action of uniaxial pressure is revealed. The mechanism of influence of uniaxial pressures of different geometry on temperature points of PT is presented. The effect of uniaxial pressures on the mechanism of structural phase transitions in ferroics of the sulfate and chlorozincate groups, which consists in various variants of ordering the orientations of tetrahedral groups, is elucidated, and the infrared (IR) reflection spectra of mechanically free and uniaxially loaded crystals are analyzed.Calculations of the band-energy structure of single crystals, as well as the total and partial densities of electronic states and the nature of the main energy groups are confirmed by studies of X-ray photoelectron spectra (XPS) and X-ray emission spectra (XES) of their electronic structure.The method of calculation of spectral dependences of the refractive indices n(λ), birefringence Δn(λ) and absorption k(E) of crystals using Kramers–Kronig dispersion ratios on the basis of the dependences of the real and imaginary part of the complex dielectric function, obtained from band-energy structure and experimental IR reflection spectra, was tested. The qualitative correlation of experimental and calculated curves is revealed. This gives grounds for the use of theoretical methods for calculating optical functions, primarily in spectral regions that are difficult to access for the experiment.Based on the temperature-spectral-baric diagrams of the uniaxial state of α-LiNH4SO4, (NH4)2SO4 and K2SO4 crystals, it is proposed to use them as piezo-optic and thermo-optic elements for crystal-optic pressure and temperature sensors. For experimental optical measurements of the refractive parameters, the device for investigation of the optical quality of single crystals was proposed.Key words: dispersion, refractive index, birefringence, birefringence sign inversion (isotropic point), phase transitions, temperature-spectral-baric diagrams, uniaxial mechanical pressures, IR reflection spectra, piezo-optic coefficients, band-energy structure, density of states, dielectric function, X-ray photoelectron and X-ray emission spectra.

Висвітлено електродинамічні характеристики квазіоптичних діелектричних резонаторів з локалізацією мікрохвильового поля біля провідної площини й обгрунтування можливості вимірювання поверхневого опору тонких плівок високотемпературних надпровідників (ВТНП) у міліметровому діапазоні довжини хвиль з використанням зазначених резонаторів. Визначено частковий спектр і енергетичні характеристики квазіоптичних діелектричних резонаторів (КДР) у формі півкулі та зрізаного конусу, виконаних з ізотропних і анізатропних діелектриків, з провідною стінкою, уздовж якої поширюються моди шепочучої галереї (ШГ).

  Скачати повний текст

Вперше отримано НДО на ВАХ в тонкоплівкових системах Fe/MgO/(Fe+C), Fe/MgO/Ni та Fe/MgO/Co. Це досягалося завдяки забезпеченню неоднорідності товщини діелектрика при виготовлені зразків та вибором металів з різною густиною електронних станів в якості верхнього та нижнього шару досліджуваної гетероструктури. Встановлено, що струм, який протікає через отриманий контакт системи Fe/MgO/(Fe+C), стимулює процеси електроміграції вуглецю в залізі, що впливає на провідність і формування ВАХ системи.Встановлена закономірність, що вища диференційна провідність на початковій ділянці ВАХ, тим нижча напруга за якої виникає область НДО. Тривале знаходження зразка системи Fe/MgO/Fe в атмосфері за кімнатної температури призводить до виникнення у нього випрямляючих властивостей.^UAs part of the work, a negative differential resistance was obtained for the first time in the study of the electrical properties of the Fe / MgO / (Fe + C), Fe / MgO / Ni and Fe / MgO / Co systems. This result can be achieved by ensuring the inhomogeneity of the dielectric thickness in the manufacturing of samples and the choice of different types of metals as the upper and lower layers of the studied heterostructure. It has been experimentally established that the current flowing through the obtained contact of the Fe / MgO / (Fe + C) system stimulates the processes of carbon electromigration in iron. It is established that the faster the current increases, the lower the voltage at which there is a region of negative differential resistance. Prolonged exposure of the sample of the Fe / MgO / Fe system to the atmosphere at room temperature leads to the rectifying properties characteristic.

З використанням кінетичного наближення теоретично досліджено властивості поверхневих циклотронних хвиль різної поляризації, які можуть залежно від орієнтації зовнішнього магнітного поля відносно поверхні плазми та поляризації хвилі, поширюватися вздовж межі плазма - діелектрик або плазма - метал. У гідродинамічному наближенні досліджено поширення електромагнітних поверхневих азимутальних мод поперек зовнішнього аксіального магнітного поля в металевих хвилеводах, що повністю заповнені плазмою. Розглянуто можливість параметричного збудження поверхневих циклотронних хвиль з врахуванням можливої немонохроматичності зовнішнього змінного електричного поля накачки. Побудовано нелінійну теорію взаємодії потоків електронів, що обертаються за азимутом в металевих хвилеводах з плазмовим наповненням, та поверхневих азимутальних мод. Досліджено електродинамічні моделі джерел плазми, що можуть використовувати поширення різних поверхневих циклотронних і азимутальних мод. При цьому враховано можливість передачі енергії поверхневих хвиль до газового розряду не тільки внаслідок омічного механізму дисипації, а також через кінетичне загасання поверхневих циклотронних хвиль та резонансне загасання поверхневих азимутальних мод.

  Скачати повний текст

Вивчено процеси, що відбуваються на межі розділу діелектрик - іонний розплав. З'ясовано умови реалізації електродного потенціалу алмазу, кубічного нітриду бору, нітриду алюмінію. Виміряно потенціали комбінованих електродів з даними матеріалами у розплавах різного хімічного складу. Завдяки встановленій залежності потенціалів даних електродів від кислотно-основних властивостей розплаву доведено можливість керування ними, покладену до основи хімічної та гальванічної обробок діелектриків. Запропоновано нові галогенідно-оксидні та оксидні електролітичні системи. Підібрано умови для нанесення покриття вольфраму, молібдену та його карбіду на алмаз, кубічний нітрид бору та нітрид алюмінію.

  Скачати повний текст

Розглянуто електронні кореляції в узагальненій моделі Габбарда з корельованим переносом та пояснено особливості фізичних властивостей кристалів із вузькими зонами провідності. З використанням узагальненого наближення Гартрі - Фока у методі функцій Гріна розраховано квазічастинковий енергетичний спектр моделі. Проведено послідовний опис переходу метал - діелектрик у парамагнітній фазі, а також побудовано фазову діаграму переходу у координатах тиск - температура. Досліджено концентраційну залежність кореляційних ефектів. Показано важливу роль корельованого переносу та зумовленої ним електронно-діркової асиметрії у вузьких зонах провідності.

  Скачати повний текст

Досліджено особливості застосування операційних підсилювачів rail-to-rail типу у сигнальних перетворювачах мікроелектронних синхронних пристроїв ємнісного типу. Зазначено, що такі сенсорні пристрої є одними з найбільш складних щодо схемної реалізації, що обумовлено необхідністю вимірювати з високою точністю електричну ємність первинного перетворювача сенсорного пристрою. Вперше у процесі побудови rail-to-rail операційних підсилювачів використано інтегрування у вхідному колі двох каскадів на взаємно протилежних за типом провідності низькопорогових метал-діелектрик-напівпровідник-транзисторах, що дозволяє вирішити проблему розширення амплітуди вхідного та вихідного сигналів практично до величини напруги живлення схеми. Створено математичну модель rail-to-rail операційного підсилювача, проаналізовано стабільність таких операційних підсилювачів в схемах ємнісних драйверів, розроблено та досліджено вузли сигнальних перетворювачів мікроелектронних сенсорних пристроїв ємнісного типу.

  Скачати повний текст

Вперше простежено залежність квантового виходу випромінювання вибитих збуджених атомів металу від ступеня заповнення d-оболонки атома металу. Встановлено кореляцію між квантовим виходом випромінювання вибитих збуджених частинок і ступенем іонності хімічної сполуки - зсувом центру ваги електронної хмари зв'язку від середини (ковалентний зв'язок) у бік одного з партнерів. Показано, що за іонного бомбардування металевих сполук спостерігається додатковий (у порівнянні з металом) механізм утворення збуджених частинок, обумовлений розривом хімічних зв'язків. Встановлено істотний вплив процесів електронного обміну (переважно резонансного типу) між збудженою частинкою, що відлітає, і твердим тілом на швидкісний склад збуджених частинок, що відлітають. Зазначено, що випромінювання повільних збуджених частинок спостерігалося тільки для рівнів, розташованих у резонансно заповненій частині зони провідності металів або забороненій зоні напівпровідників і діелектриків; для збуджених рівнів, розташованих у резонансно вільній частині зони провідності металів або зоні провідності напівпровідників і діелектриків спостерігалися тільки швидкі частинки внаслідок існування великої імовірності безвипромінювальної втрати збудження за рахунок процесів електронного обміну. Показано, що розподіл непружної енергії зіткнення за станами збудження частинок, що відлітають від поверхні твердого тіла, відбувається у межах статистичного розподілу непружної енергії за можливими станами збудженої системи, що розпадається: тверде тіло - атом, що відлітає. Відзначено різну константу даного розподілу для різних процесів зіткнення (каскадних та кратних).

  Скачати повний текст

Запропоновано, теоретично обгрунтовано й експериментально досліджено модель утворення поляризаційного спеклу за умов розсіяння поляризованого когерентного випромінювання неоднорідним середовищем з випадково розподіленими параметрами. За методом числового моделювання оцінено адекватність розробленої моделі у широкому інтервалі параметрів неоднорідностей. Запропоновано теоретичну модель багаторазового розсіяння та проведено її числове моделювання. Установлено кількісні характеристики неоднаковості прямого та зворотного розсіяння оптичного випромінювання стохастичними середовищами. Експериментально досліджено матриці Мюллера випромінювання, що розсіяне багатошаровим діелектриком з випадково розподіленими параметрами, яких порівняно з результатами теоретичних розрахунків. Запропоновано метод застосування оптичної системи людського ока, в якому використано кореляційні та поляризаційні характеристики хвилі, що розсіяна випадково неоднорідним середовищем.

  Скачати повний текст

З використанням високовольтного високочастотного розряду атмосферного тиску розроблено метод створення імпульсної плазми великої довжини та малого поперечного перерізу уздовж поверхні діелектричних матеріалів, зокрема всередині напівзакритих каверн великої глибини, ("плазмової струни"). Відносна міра нерівноважності й активності такої плазми значною мірою збільшені у порівнянні з застосуванням дугових сильнострумових розрядів, а щільності енергії на одиницю поверхні значно перевищують можливі значення за умов застосування коронного та бар'єрного розрядів. Розвинуто метод імпульсної обробки поверхні діелектриків газовим розрядом атмосферного тиску типу "плазмової струни", що дозволяє завдяки можливості регулювання часу взаємодії плазми з поверхнею обробляти полімери, чутливі до термічного або ультрафіолетового впливу. Відзначено, що цей метод дає змогу проводити високоефективну плазмову обробку поверхні діелектричних матеріалів (модифікацію поверхні, активацію й очищення, стерилізацію й дезодорацію) протягом дуже короткого часу взаємодії плазми з поверхнею (десяток мілісекунд). За цього термічна й ультрафіолетова складові плазмової дії на поверхню матеріалів значною мірою зменшені у порівнянні з застосуванням дугових сильнострумових розрядів. Розроблено метод просторової стабілізації "плазмової струни" атмосферного тиску на рухливій поверхні діелектрика поздовжнім зовнішнім боковим електродом з рівномірним розподілом щільності струмів зміщення крізь поверхню за довжиною газового розряду у разі спеціальної форми електроду та нерівномірної товщини діелектрика, що його покриває. Створено метод, який дозволяє подовжити імпульсний розряд у діелектричній трубці до 10-ти м за умов атмосферного тиску в аргоні та порівняно низької пікової електричної напруги, що не перевищує 15 кВ. Наведено метод плазмового нанесення тонких плівок оксиду кремнію у разі атмосферного тиску на поверхню полімерів з коефіцієнтом бар'єру (газової проникності) за киснем більше 20-ти (зорема на внутрішній поверхні діелектричних контейнерів). З використанням імпульсних високовольтних електричних газових розрядів атмосферного тиску розроблено метод плазмової генерації струменів активного газу (безструмових і безпотенціальних), призначених для активації й очищення поверхні твердого тіла (провідників, діелектриків, напівпровідників, гібридних матеріалів) на базі застосування та розвитку методу динамічної плазмової обробки.

  Скачати повний текст

Розроблено теоретичні методи розрахунку енергії взаємодії малих частинок, поміщених у розчин електроліту, процесів поглинання електромагнітного випромінювання дисперсними системами на базі частинок сферичної або еліпсоїдальної форм, однорідної або неоднорідної структури з врахуванням у них поверхневих збуджень. Досліджено процеси розсіяння електромагнітного випромінювання аерозольними частинками. Розроблено метод розрахунку енергії парної взаємодії системи малих частинок, які поміщені в розчин електроліту й описуються довільними радіусами та поверхневими потенціалами. Запропоновано нові підходи врахування впливу електролітичного середовища на малі частинки для теоретичного опису їх взаємодії. Розроблено числову методику розрахунку електродинамічних характеристик взаємодії електромагнітного випромінювання з дисперсними системами з структурно-неоднорідними включеннями. Одержано частотні залежності ефективної діелектричної проникності дисперсних систем з двошаровими включеннями типу "діелектрик - напівпровідник", що розміщені в електричному полі. Проведено числові розрахунки, результати яких вказують на можливість контролю значень величин резонансних частот шляхом зміни товщини напівпровідникової оболонки.

  Скачати повний текст

Теоретично вивчено процеси взаємодії світла з композитами на основі нелінійних діелектриків та металів (КНДМ). Досліджено плоскі шаруваті структури та матричні дисперсні системи з двошаровими включеннями сферичної та еліпсоїдальної форми, в яких ядром включення є нелінійний діелектрик з кубічною нелінійністю, оболонкою - метал, а матрицею - лінійний діелектрик без поглинання. Виконано розрахунок пропускаючих та розсіювальних властивостей тонких (~ 1 мкм) плівок на основі КНДМ у разі підключення їх до постійного потенціалу (~ 10 В). Максимальне значення коефіцієнта пропускання T для деяких плівок може досягти значення ~ 70 % за умов T = 5 % та відсутності постійного поля. Особливо детально проаналізовано власну оптичну бістабільність (ВОБ) в КНДМ. Для всіх систем, вивчених автором, досліджено умови виникнення ВОБ, проведено числові розрахунки області їх існування. Показано, що ВОБ виникає лише в області частот, де існують поверхневі плазмони в системі. З'ясовано вплив процесів загасання в КНДМ, форми включень, а також ступеня заповнення на характер виникнення ВОБ в КНДР і на межі існування бістабільності.

  Скачати повний текст

Знайдено в аналітичному вигляді оператори поширення для еволюційного хвилеводного рівняння для середовища з втратами. Ці оператори сформульовані у вигляді, що допускає зворотний у часі аналіз поширення сигналів. Уперше одержано аналітичний розв'язок у часовій області для операторів дифракції на межі розділу діелектриків з втратами. На підставі аналізу операторів дифракції виявлено, що на межі двох ізоімпедансних середовищ сингулярна частина операторів відбиття дорівнює нулю. Це означає, що відбитий сигнал не міститиме моментального відгуку на падаючий імпульс, але через наявність дисперсії та різну швидкість поширення у двох середовищах, після проходження фронту сформується відбита хвиля (пізночасовий відгук). Виявлено, що у разі рівності показників заломлення двох середовищ (швидкостей поширення) не відбуватиметься спотворення імпульсу у процесі дифракції, тобто відбита хвиля та хвиля, що пройшла, будуть повторювати форму падаючої хвлі. Запропоновано алгоритм розрахунку випромінювання імпульсного хвильового пучка (ІХП) струмами на апертурі. За цього, для числового представлення інтегралів за радіальним спектром запропоновано використання оптимальної гаусової квадратурної формули. Одержано відповідну квадратуру для гаусового радіального спектра. Цей підхід реалізовано на прикладі випромінювання ІХП радіально-гаусовим розподілом лінійно поляризованих струмів на площині. За результатами аналізу виявлено, що положення амплітудного центру, створюваного ІХП, залежить від відношення тривалості збуджувального імпульсу до поперечного розміру пучка. Введено поняття часового (аналог фазового) центру для ІХП. Показано, що його формування відбувається на значно більших відстанях, ніж амплітудного центру. За допомогою одержаних операторів дифракції та поширення побудовано математичну модель дифракції ІХП на плоскій межі діелектричного напівпростору з втратами.

  Скачати повний текст

Досліджено ресурсні характеристики секцій конденсаторів з різною товщиною паперового або паперово-лавсанового діелектрика, просоченого касторовим маслом. Проведено ресурсні випробування секцій високовольтних імпульсних конденсаторів (ВІК). Експериментально встановлено залежності ресурсу від товщини ізоляції у діапазоні від 40 мкм до 120 мкм. Проаналізовано одержані результати для негерметичних секцій у порівнянні з даними для герметичних секцій. Розроблено методику вибору раціональної конструкції конденсатора з послідовним з'єднанням груп секцій на підставі проведених ресурсних випробувань та з урахуванням розбіжностей значень ємності та показників надійності. Одержано експериментальну залежність ресурсу секцій з паперово-лавсановою ізоляцією, просоченою касторовим маслом, від товщини діелектрика та відсоткового вмісту плівки, а також від напруженості електричного поля для секцій з однаковою площею обкладок. Розраховано граничні питомі характеристики ВІК. Розроблено й апробовано рекомендації щодо раціонального вибору конструкції конденсаторів. Результати наукового дослідження використано для створення нових типів ВІК - КІМ-120, КІМ-125, КІМ-131, КІМ-136 з підвищеною товщиною діелектрика від 120 мкм до 160 мкм.

  Скачати повний текст