Instruments and Experimental Techniques

Представлены результаты калибровки на пучке вторичных электронов ускорителя "Пахра" Физического института им. П.Н. Лебедева РАН сцинтилляционного спектрометра толщиной 0.5X ₀, включающего амплитудную и временную системы регистрации на основе фотоэлектронных умножителей ФЭУ-49 и ФЭУ-85 соответственно. При энергии электронов E ∼ 30 МэВ относительно энергетическое разрешение сцинтилляционного спектрометра составило примерно 5%. При энергии электронов E < 40 МэВ обнаружена нелинейная зависимость среднего канала временного спектра от энергии электронов, при E ≥ 40 МэВ величина среднего канала временного спектра от энергии не зависит.

Для оцифровки сигналов с трековой системы сферического нейтрального детектора, установленного на коллайдере ВЭПП-2000 в ИЯФ СО РАН, была разработана и в 2022 г. установлена новая электроника. Она основана на параллельных АЦП и ПЛИС и обеспечивает частоту оцифровки сигнала около 200 МГц с разрешением 12 бит. Данные передаются с каждой платы в систему сбора данных по сети Ethernet с пропускной способностью 1 Гб / с. Благодаря этому новая электроника значительно превосходит предыдущую по максимальной скорости записи событий. Новая электроника позволяет записывать события на скорости до 1.5 кГц. Для извлечения амплитуды и времени срабатываний был разработан специальный алгоритм обработки осциллограмм. С 2023 г. с новой электроникой ведется набор данных. Измеренное разрешение по параметрам реконструированных треков соответствует следующим требованиям: 0.82° по полярному углу и 0.38° – по азимутальному.

Предложен метод пассивной референсной рефлектометрии, основанный на использовании в тракте референсов с известной локализацией и неизменяемым коэффициентом отражения. Выполнено сравнение способов реализации пассивных референсов. Для повышения надежности идентификации предложено использовать в качестве референса парные неоднородности тракта, формирующие пару откликов с противоположной полярностью. Согласно проведенному модельному и экспериментальному исследованию с использованием коаксиального зонда длиной 519 мм, диаметром экрана центрального проводника 12 мм и 5 мм соответственно, с включением пяти равноудаленных парных референсов сделан вывод о применимости способа пассивной референсной рефлектометрии для определения относительной диэлектрической проницаемости по длине тракта. Для данного зонда при выполнении измерения многослойной среды, состоящей из воздуха, технического масла и дистиллированной воды, экспериментальная погрешность относительной диэлектрической проницаемости составила менее 7.9%, для случаев нахождения границ раздела вблизи референсов – до 34.7%. Таким образом, применение предложенного способа позволяет определить или уточнить относительную диэлектрическую проницаемость слоев, что может быть полезно в задачах уровнеметрии для повышения точности определения уровней и получения сведений о качественных характеристиках слоев многослойных сред.

Показана возможность использования составного газоразрядного прибора на основе комбинации капиллярного разряда и плазменного катода (эптрона) в генераторе импульсов амплитудой до 46 кВ при частоте повторения импульсов до 300 кГц. В схеме использованы два эптрона: в составе удвоителя напряжения и в качестве выходного наносекундного коммутатора. Достигнута эффективность перезарядки удвоителя 85%.

Рассмотрены системы диагностики сильноточного электронного пучка линейного индукционного ускорителя ЛИУ-20, который является основой рентгенографического комплекса. Данный комплекс предназначен для получения рентгенограмм быстропротекающих процессов, проходящих в оптически непрозрачных плотных средах. Получаемые рентгенограммы используются для калибровки расчетных программ и разработки новых физико-математических моделей. Для фокусировки на конверсионной мишени высокоинтенсивного электронного пучка с целью получения качественных рентгенограмм разработаны методики определения положения, тока, энергии, поперечного профиля пучка, а также размеров фокусного пятна на конверсионной мишени.

Разработана акустооптическая ячейка для управления углом поворота плоскости поляризации оптического излучения, меняющая направление угла поворота на противоположное в зависимости от диапазона акустических частот. Ячейка, изготовленная из кристалла парателлурита, позволила менять угол поворота плоскости поляризации примерно на 20° в одну сторону и примерно на 25° в другую при изменении частоты звука в первом случае от 20 до 32 МГц, а во втором – от 38 до 50 МГц. Время переключения от одного положения поляризации до любого другого составляет около 1 мкс.

Разработан лазерный генератор фемтосекундных импульсов, выполненный на кристалле Yb:KGW, с частотой следования 78 МГц и средней мощностью 2.3 Вт. Длительность генерируемых импульсов составляет около 170 фс при ширине спектра по полувысоте, равной примерно 7 нм, с центральной длиной волны 1031 нм. Высокая стабильность средней мощности и дифракционное качество излучения позволяют использовать устройство в качестве прецизионного источника фемтосекундных импульсов для различных мощных усилителей, включая широко используемые усилители на кристаллах Yb:YAG.

Представлен многопараметрический датчик, предназначенный для контроля загрязнения поверхности космического аппарата. Описаны конструкция и структурная схема устройства, включающего кварцевые микровесы для измерения массовых отложений, и импедансный датчик для оценки толщины осажденной пленки и диэлектрических свойств загрязнений. Приведены методы измерения, а также результаты лабораторных испытаний, подтверждающие эффективность предложенного решения. Разработка позволяет оперативно отслеживать степень загрязнения и его характер, что важно для обеспечения надежности работы космических аппаратов в условиях воздействия внешних факторов.

Описана техника реакторного получения и идентификации радиоизотопа ¹⁰³Pd, подобраны условия растворения облученного в реакторе металлического палладия и нанесения его на ионообменную колонку. Получены экспериментальные результаты эффективности смыва ¹⁰³Rh с ионообменной колонки с анионитом Eichrom 1 × 8 с размером частиц 200–400 меш в хлоридной форме для нескольких вариантов его накопления и элюирования. Измерена величина примесной активности ¹⁰³Pd в элюате с ¹⁰³Rh. Продемонстрирована устойчивость работы ионообменной колонки с повторяющимися условиями смыва и накопления ¹⁰³Rh в течение примерно месяца ее эксплуатации.

Предлагается метод измерения абсолютной энергетической чувствительности цифровых регистрирующих матриц в зависимости от длины волны регистрируемого излучения. Принцип метода позволяет игнорировать внутренний программный механизм обработки информации цифровой матрицы. Приводятся результаты апробации метода для случая ПЗС-матрицы, основанного на обработке полученных изображений источников излучения в спектральном диапазоне 0.4–1.1 мкм. Апробация была проведена для источников двух типов излучения – лазерного и лампы накаливания с обсуждением их преимуществ и недостатков. Измеренная чувствительность цифровой матрицы позволяет определять количество энергии зарегистрированного в экспериментах излучения в соответствующих локальных спектральных интервалах, в которых была проведена калибровка. Приводится демонстрационный подсчет энергии рассеянного лазерной плазмой излучения.

Исследования аэродинамики беспилотных воздушных судов требуют моделирование атмосферных течений в лабораторных условиях с учетом нестационарных возмущений. Традиционные аэродинамические трубы не обеспечивают широкого диапазона пространственно-временной неравномерности потока, которая встречается в реальной атмосфере. В настоящей работе рассматривается мультивентиляторный аэродинамический стенд, разработанный в ИТПМ СО РАН, как перспективный инструмент для моделирования атмосферной турбулентности. Проведены измерения характеристик воздушного потока с использованием термоанемометрии и PIV. Были получены данные о турбулентности и неравномерности потока по пространству, а также проанализировано влияние качества потока на аэродинамические характеристики беспилотных воздушных судов. Площадь сечения рабочей части мультивентиляторной установки составляет около 0.7 м², максимальная скорость генерируемого потока равна 10 м/с.