Экспериментальная физика

Е.Н. Крылевский, С.А. Лазарев, М.А. Моисеевских, К.В. Страбыкин, А.Н. Залялов СПЕКТРОМЕТР МЕТОДА ПОГЛОЩАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРОВ ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СИЛЬНОТОЧНЫХ УСКОРИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОНОВ С ГРАНИЧНОЙ ЭНЕРГИЕЙ ДО 2 МЭВ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

Одной из важнейших характеристик излучения импульсных сильноточных ускорителей электронов является спектр тормозного излучения (ТИ). Знание спектра позволяет судить о процессах, происходящих при взаимодействии ионизирующего излучения с веществом. Очень малая длительность импульсов (до 50 нс)  и высокая интенсивность излучения (плотность потока частиц более 10¹⁵ частиц/(с·см²) не позволяют использовать для измерения спектра ТИ методы с поштучным анализом энергий частиц. И практически единственным методом измерений спектральных характеристик ТИ импульсных сильноточных ускорителей с энергией ускоренных электронов до 2 МэВ является метод поглощающих фильтров.
Целью данной работы являлась разработка спектрометра ТИ основанного на методе поглощающих фильтров для импульсных сильноточных ускорителей с граничной энергией до 2 МэВ. В работе приведено описание конструкции спектрометра, результаты расчетов энергетической зависимости чувствительности спектрометра к электронам и гамма-излучению, кратко описан метод восстановления спектра. Приведены результаты измерений спектров ТИ на сильноточных ускорителях «Гамма», СТРАУС-2.

Р.С. Кузин¹⁾, Ю.Б. Кудасов^1),2), А.С. Коршунов²⁾ КОЛЕБАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ И УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ АЛЮМИНИЯ
1) Саровский государственный физико-технический институт, г.Саров
2) ФГУП «РФЯЦ– ВНИИЭФ», г.Саров

Разработана методика расчёта законов дисперсии фононов из первых принципов.
В частности построены законы дисперсии фононов для ГЦК фазы алюминия. Проведено сравнение с экспериментальными данными. Также построены законы дисперсии фононов для ОЦК фазы алюминия. Построено уравнение состояния с неподвижными ядрами для ГЦК, ГПУ и ОЦК фаз алюминия. Теоретически предсказано два фазовых перехода: из ГЦК фазы в ГПУ, и из ГПУ в ОЦК фазу. Построено «холодное» и «тёплое» уравнения состояния алюминия для ГЦК и ОЦК фаз. Исследована граница устойчивости ОЦК фазы. Найдена граница между ГЦК и ОЦК фазами.

О.А. Лакеева, К.Б. Жогова, Т.А. Морозова, Ю.С. Белова ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИЭТИЛЕНОВОГО ПОКРЫТИЯ, МОДИФИЦИРОВАННОГО МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОГО НАСЛАИВАНИЯ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

В данной работе исследована возможность использования метода молекулярного наслаивания для модификации поверхности полиэтиленовой композиции (ПЭВД + фенозан + углерод технический) с целью повышения ее влагозащитных свойств.
Модификация проведена в Санкт-Петербургском  государственном техническом университете в двух вариантах: в первом случае поверхность полиэтиленовой композиции модифицирована фосфор-, титан-, кремний-, бор-, ванадийсодержащими  наноструктурами и их сочетанием; во втором – элементсодержащими наноструктурами модифицирована поверхность углеродного наполнителя. 
Проведены исследования морфологии поверхности, термических свойств, механических характеристик и влагопроницаемости модифицированного покрытия. 
Показано, что поверхность исходной полиэтиленовой композиции неоднородная: в полимерной матрице неравномерно распределены частицы  наполнителей. При модификации поверхности композиции титансодержащими наноструктурами происходит относительно равномерное покрытие исходной пленки. Однородность поверхности пленки наблюдается и для покрытий, в состав которых входит углеродный наполнитель, модифицированный титансодержащими наноструктурами. Однако для других модификаторов B-, P-, V-, Si-содержащих наноструктур однородность поверхности не достигается. 
Механические характеристики образцов (разрывная прочность и относительное удлинение) в пределах погрешности измерений не изменяются. Значительной потери термической стойкости модифицированных покрытий не происходит. Покрытия, содержащие модифицированный по поверхности технический углерод, имеют  сравнимые или пониженные температуры начала интенсивной потери массы по сравнению с исходной композицией. Для покрытий, модифицированных по поверхности Si, Ti-содержащими наноструктурами и их сочетанием, модификация Si-содержащими наноструктурами понижает температуру начала интенсивной потери массы на величину до ~50^оС, а модификация Ti-содержащими наноструктурами приводит к повышению данного параметра на величину до ~ 10^оС по сравнению с исходной композицией. Влагопроницаемость покрытия, в состав которого входит модифицированный Тi-содержащими группировками углеродный наполнитель, снизилась на ~ 20 %. Для поверхностно модифицированных образцов наиболее существенное снижение паропроницаемости до 40% наблюдается для покрытий с Si- и Ti-содержащими наноструктурами.

П.Ю. Лопатин, А.В. Бессараб, А.А. Горбунов, С.П. Мартыненко ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ СВЕЧЕНИЯ ПИКОСЕКУНДНОЙ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ ПРИ ЕЕ ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКОМ ВОЗБУЖДЕНИИ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

Представлены результаты исследования динамики свечения пикосекундной лазерной плазмы при ее импульсно-периодическом возбуждении. В экспериментах по облучению плоской мишени из сплава W-Re последовательностью 30пс лазерных импульсов проводились измерения временных параметров импульса излучения в диапазоне 0,1-10 кэВ с помощью рентгеновского хронографического электронно-оптического регистратора с пикосекундным временным разрешением. Определены амплитудно-временные параметры эмиссионных токов вакуумных рентгеновских диодов с катодами из нержавеющей стали, титана и алюминия, возникающих под воздействием ультрафиолетового излучения плазмы. Исследовались формы импульсов излучения плазмы в зависимости от временной задержки между импульсами возбуждения и степени перекрытия пятен облучения.

Д.А. Маслов^1),2), Ю.Б. Кудасов^1),2) МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В МОЛЕКУЛЯРНОЙ ПРОВОЛОКЕ
1) Саровский государственный физико-технический институт,
2) ФГУП «РФЯ Ц – ВНИИЭФ»,г.Саров

При протекании тока через некоторые молекулы наблюдается эффект отрицательного дифференциального сопротивления (ОДС). Подобное явление не находит объяснения в простой туннельной теории линейного контакта. В работе была предложена феноменологическая модель корреляционного механизма ОДС. В настоящей работе методом уравнений движения для функций Грина исследована микроскопическая модель корреляционного механизма ОДС. Показана возможность ОДС в рамках данной теории. Рассмотрены приложения к туннельной микроскопии и другим наноконтактам.

И.Н. Агафонов, А.Н. Афанасьев, А.Ф. Иванов, Е.В. Кадигроб, Н.А. Киселев, А.В. Маракулин, Н.И. Миловидов, Л.А. Минашина, С.К. Михель, В.А. Нестеров, С.Р. Усманов, С.С. Устинов РАЗРАБОТКА НЕПРЕРЫВНОГО ИТТЕРБИЕВОГО ВОЛОКОННОГО ЛАЗЕРА ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТЬЮ 100ВТ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ им. академика Е.И.Забабахина», г.Снежинск

В работе рассказывается о разработанном в РФЯЦ-ВНИИТФ волоконном непрерывном лазере, генерирующем мощность до 100 Вт. Рассмотрены основные элементы лазера: модуль накачки, активное волокно, система питания и управления. Также приведено описание системы, примененной для защиты активного волокна от оптического пробоя.  Даны характеристики собранного волоконного лазера.

Н.П. Наумов, В.В. Хвостов ,В.В. Травкин, И.А. Бабков ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВОДОПОДГОТОВКОЙ ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТЕЛЯ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

Представлены результаты разработки программного обеспечения (ПО), управляющего автоматизированной системой управления водоподготовкой линейного индукционного ускорителя, предназначенного для автоматического проведения технологических процессов, необходимых для подготовки водоизолирующей среды в рабочих объемах ускорителя ЛИУ-Р-Т.
ПО осуществляет функции управления и контроля над шаровыми кранами, датчиками давления, датчиками удельной проводимости, насосами и датчиками уровня путем обмена данными и командами с модулями промышленной автоматики фирмы IPC-CON серии I-7000 по интерфейсу RS-485.
Отображение агрегатов системы водоподготовки (СВ) реализовано в виде мнемосхемы, близко повторяющей гидравлическую схему СВ. Для отображения объектов автоматизации на мнемосхеме используются ActiveX элементы, позволяющие отображать текущее состояние соответствующего агрегата и производить управляющие действия .
Основные и часто используемые технологические процессы ПО позволяет выполнять автоматических режимах, а для проведения не предусмотренных в программе операций создан режим управления, в котором оператор может контролировать каждый элемент СВ в ручную. Во всех режимах работы в ПО для обеспечения работоспособности агрегатов СВ производится контроль критических параметров. В случае наступления аварийной ситуации СВ переводится в безопасное состояние.
Для обеспечения возможности последующего анализа последовательности произведенных ПО действий ведется протоколирование всех событий.
Учет двухконтурной гидравлической структуры системы водоподготовки при реализации алгоритмов выполнения технологических процессов позволяет максимально использовать возможности системы и добиться сокращения времени, необходимого для подготовки ускорителя к штатной работе.

А.Н. Панченко, Б.В. Цыганков РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО ДЕТЕКТОРА
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

Представлены результаты разработки электронной системы для измерения температуры калориметрического детектора. В экспериментах с тормозным излучением и с электронным пучком на сильноточных ускорителях часто используются калориметры, измеряющие нагрев металлических поглотителей под действием ионизирующего излучения. В условиях мощного ионизирующего излучения датчиками температуры обычно являются термопары или терморезисторы. Учитывая специфику проводимых экспериментов на линейных индукционных ускорителях, а также требование к разработке прецизионных и воспроизводимых методов измерения созданная система состоит из датчика, волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), преобразователя и регистратора. В зависимости от прилагаемой к детектору температуры меняется выходная частота датчика.
Импульсы по ВОЛС поступают на преобразователь, который обеспечивает быструю конвертацию слабо изменяющегося цифрового сигнала в широком диапазоне частоты с непостоянной скважностью. Проведенный информационный поиск и макетирование на микросхеме LM2917N-8 фирмы National Semiconductor не принесли ожидаемых результатов из-за специфичности применения и не согласованности с выходными параметрами датчика. Поэтому, было принято решение о разработке собственного преобразователя, в качестве основных элементов которого используется: ПЛИС серии МАХ7000 фирмы Altera, которая заменяет несколько десятков дискретных электронных компонентов одной микросхемой при решении подобных задач, и четырнадцатиразрядный ЦАП DAC 904U фирмы Burr-Brown, обеспечивающий высокую скорость и точность преобразования. В качестве регистратора для измерения параметров аналогового сигнала с большей наглядностью используется широко распространенный осциллограф TDS3034B фирмы Tektronix. В настоящее время проводиться макетирование с целью подтверждения заложенных и выявления критических параметров электронной системы для измерения температуры калориметрического детектора.

В.В. Пешехонов, А.В. Белоцерковец, А.А. Буренков, К.В. Воронцов ЛУЧЕВАЯ ПРОЧНОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗЕРКАЛ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

Описана экспериментальная схема исследований лучевой прочности оптических элементов. Приведены результаты исследований лучевой прочности зеркал, выполненных в виде тонкопленочных металлических, металлодиэлектрических покрытий на подложках. Определены зависимости лучевой прочности зеркал от различных факторов: времени и условий эксплуатации зеркал; технологических факторов при изготовлении зеркал; наличия защитных и высокоотражающих покрытий зеркал; материалов покрытий зеркал и подложек; длительности импульса лазерного излучения. Проведено сравнение экспериментальных результатов с расчетами, выполненными по одномерной тепловой модели.

Д.Н. Пивкин, Г.Н. Качалин, А.Ф. Шкапа ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ МАТРИЧНОГО ФОТОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВНУТРИРЕЗОНАТОРНОЙ СЕЛЕКЦИИ НАПРАВЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

Данная работа посвящена исследованию применения матричного фотоприёмного устройства (МФПУ) для внутрирезонаторной селекции направления излучения лазера.
В ходе работы выполнены: обоснование выбора и создание резонатора с возможностью генерации на внеосевых пучках; измерение основных характеристик лазерного излучения экспериментального стенда (формы, длительности и энергии импульса, распределений интенсивности в ближней и дальней зонах), измерение чувствительности МФПУ на длине волны 630 нм; поляризационный анализ узла управления диаграммой направленности с использованием матриц Джонса. В результате выполненных исследований разработана экспериментальная схема и проведена серия экспериментов по управлению диаграммой направленности фотодиссоционного лазера с помощью МФПУ.