


Том 520, № 1 (2025)
ФИЗИКА
Применение инвариантов для обнаружения слабых сигналов в ближней зоне акустической освещенности
Аннотация
При решении многих практически важных задач гидроакустики используются свойства веерной интерференционной структуры поля интенсивности сигнала, которая в мелком море в координатах “расстояние – частота” в значительной мере определяется близким к единице значением волноводного инварианта β (инварианта С. Д. Чупрова). Ниже свойства волноводного инварианта исследуются в ближней зоне акустической освещенности (БЗАО) глубокого моря, и обнаружено, что его значения неустойчивы – при изменении условий распространения волноводный инвариант изменяется в широких пределах и инвариантом не является. Показано, что в БЗАО более перспективным оказывается использование фазо-энергетического инварианта βef, который в БЗАО с высокой точностью равняется единице и устойчив. Также впервые обнаружено, что в БЗАО при определенных условиях возможно когерентное сложение Фурье-компонент на комплексной плоскости, если при суммировании спектральных составляющих комплексных спектров вдоль гребней вводить поправку на вариацию фазы. При такой обработке в случае стационарной помехи может существенно повыситься вероятность обнаружения слабых сигналов.



Оптический сенсор на основе наноуглерода
Аннотация
Обсуждается возможность создания оптического сенсора на основе углеродных наночастиц, используемых для усиления сигнала комбинационного рассеяния света. В качестве средства усиления могут использоваться углеродные нанотрубки или графеновые хлопья. Указанная возможность подтверждается результатами эксперимента, демонстрирующего эффект усиления сигнала (SERS) при использовании углеродных нанотрубок. Возможность использования для этой цели графеновых хлопьев подтверждается результатами эксперимента, указывающими на наличие у этих объектов плазмонных осцилляций, необходимых для реализации эффекта SERS.



Генерация импульсного излучения терагерцового диапазона в релятивистском гиротроне в режиме умножения частоты
Аннотация
В рамках усредненного подхода исследован режим умножения частоты в релятивистском гиротроне диапазона 300 ГГц. Показано, что в условиях селективного возбуждения колебаний на моде ТЕ33,2 на основной циклотронной гармонике возможна генерация излучения с частотой 1.5 ТГц и мощностью до 1.5 кВт на моде ТЕ165,7 с возбуждением пятой гармоники гирочастоты. Выполнено трехмерное моделирование гиротрона методом крупных частиц, на основе которого показано сужение зоны генерации на основной циклотронной гармонике по сравнению с расчетной в рамках упрощенной модели, что приводит к ограничению мощности терагерцового излучения на уровне 200 Вт.



Лазерная наноабляция алмаза и формирование поверхностных структур атомного масштаба
Аннотация
Проведено экспериментальное исследование режима многоимпульсной (108–109 импульсов) лазерной наноабляции монокристаллического алмаза, который реализуется при интенсивности облучения ниже порога лазерной графитизации и позволяет контролировать глубину лазерной обработки данного материала с точностью до атомного слоя. Полученные зависимости скорости наноабляции от плотности лазерной энергии для различных комбинаций длительности лазерного импульса и длины волны излучения свидетельствуют о том, что скорость фотостимулированного окисления в атмосфере воздуха определяется плотностью лазерной плазмы, созданной внутри материала. Обнаружено последовательное снижение скорости наноабляции при повышении концентрации азотной примеси в алмазе. Установлено, что продолжительность лазерного травления в режиме наноабляции и, соответственно, максимальная глубина создаваемых наноструктур ограничиваются эффектом кумулятивной графитизации.



Маркеры конъюгированныx октадекатриеновых кислот в спектрах комбинационного рассеяния растительных масел: диагностика пуниковой и α-элеостеариновой кислот
Аннотация
Впервые показано, что с использованием метода спектроскопии комбинационного рассеяния света можно определять содержание конъюгированных октадекатриеновых (K-C18:3) кислот в масле, по крайней мере при их содержании более 8 масс. %. Установлено, что по спектрам комбинационного рассеяния можно достоверно различить между собой изомеры K-C18:3 кислот, содержащие сопряженные (в пуниковой и α-элеостеариновой кислотах) и несопряженные (в α-линоленовой кислоте) С=С-связи. Полученные результаты могут быть использованы для развития эффективных и неразрушающих методов анализа состава и качества масел, содержащих конъюгированные октадекатриеновые полиненасыщенные жирные кислоты, и биологических добавок на их основе.



Функции распределения газа солитонов уравнения типа Кортевега – де Вриза
Аннотация
Исследуются статистические свойства разреженного солитонного газа на примере уединенных волн – решений обобщенного уравнения Кортевега – де Вриза. Показано, что существует критическая плотность солитонного газа вне зависимости от типа нелинейности в обобщенном уравнении Кортевега – де Вриза, что связано с отталкиванием солитонов одинаковой полярности. Вычислены первые два статистических момента волнового поля (среднее значение и дисперсия), являющиеся одновременно инвариантами уравнения типа Кортевега – де Вриза. Рассчитаны плотности функции распределения разреженного солитонного газа. Отмечается особенность в этих функциях в области малых значений поля из-за перекрытия экспоненциальных хвостов солитонов.



Разработка концепций создания и применения объемноцентрированного электрического разряда для поджига и стабилизации горения топлив в сверхзвуковых потоках
Аннотация
Предложены концепции создания в сверхзвуковом потоке продольного электрического разряда, не привязанного к стенкам канала, и его применения для решения задач поджига и стабилизации горения в топливовоздушных потоках.



МЕХАНИКА
О решении статических контактных задач для полуполосового штампа на анизотропном композите
Аннотация
Впервые методом блочного элемента строится точное решение статической контактной задачи о действии без трения жесткого штампа в форме полуполосы на анизотропный многослойный композитный материал. Ранее эти важные в конструкционной инженерной практике, электронике, физике, других областях задачи не были решены. Сложность при решении указанных контактных задач с анизотропией, в сравнении с изотропным случаем, состоит в трудности описания спектральных свойств таких математических объектов, как функции Грина и символы интегральных уравнений. Существующими численными методами удается описывать поведение концентрации контактных напряжений на границе штампа в случаях изотропных материалов. Однако построить точное решение о распределении контактных напряжений в анизотропном случае под полуполосовым штампом вместе с особенностями на границе не удавалось. В работе впервые построено решение, отражающее реальное распределение контактных напряжений и их концентраций под штампом. Полученное решение стремится к решениям, получаемым для полосы или четверти плоскости, когда полуполоса вырождается в эти области.



ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
О минимальном содержании примесей кислорода в порошках вольфрама
Аннотация
Проведена теоретическая оценка минимального содержания кислорода в порошке вольфрама и сравнение с экспериментальными результатами для пассивированного порошка. При этом использовалось предположение о сферических размерах частиц и их распределении по логнормальному закону. С помощью этого метода была оценена толщина оксидного слоя в порошках вольфрама, восстановленных при температурах 650, 800 и 950 °C (и со средним размером 1.53, 2.26 и 4.54 мкм), которая оказалась значительно больше мономолекулярного слоя: 50, 10, 5 нм соответственно.



Импульсно-периодический генератор лазерного излучения непрерывного действия
Аннотация
Рассматривается применение усилительного модуля, разработанного для импульсно-периодического усилителя, в качестве активной среды импульсно-периодического генератора лазерного излучения непрерывного действия. Описывается созданная компьютерная модель такого генератора. Приводятся результаты вычислительных экспериментов. Показано, что в этом генераторе в режиме свободной генерации можно получить больше 80 % преобразования энергии накачки в когерентное излучение генератора.



Моделирование структурных элементов широкополосных низкочастотных шумопоглотителей для транспортной техники
Аннотация
Предложен подход, способный на 12-17 дБ и более повысить качество низкочастотного шумопоглощения внутри и вне транспортной техники. В рамках подхода рассматриваются вопросы проектирования композитов с полимерной матрицей и неорганической и/или биополимерной полидисперсной фазой, моделирования, измерения и анализа шумопоглощающих свойств тонких, одно-/двуслойных структурных элементов на основе новых композитов. Валидность подхода подтверждается корректностью применяемых физико-химических и измерительных методов, результатами экспериментального исследования тест-моделей композитов. Результаты могут быть использованы при совершенствовании и перспективном проектировании летательных аппаратов различного назначения, других видов транспортной техники.


