Статья: Электронно-оптический преобразователь изображения с автоэмиссионным фотокатодом (2019)

Описывается разработанное программное обеспечение, позволяющее моделировать нестационарные тепловые режимы коллекторов электронно-оптических систем (ЭОС). Программное обеспечение (ПО) построено на методе контрольных объемов. В качестве источников тепла выступают результаты трехмерного траекторного анализа, выполненные в программном комплексе для статического анализа ЭОС. Это позволяет задавать неравномерное токооседание электронных пучков в коллекторах и более точно рассчитывать их тепловые режимы. Разработан алгоритм сглажива-ния точечных источников на сложной поверхности по гауссиане c заданными пара-метрами. Это решило проблему нефизичных всплесков температуры при мелкой сет-ке на коллекторе и небольшого числа траекторий. В разработанном ПО можно использовать граничные условия I, II и III рода, а так же различные материалы. Временные диаграммы тепловых нагрузок можно задавать с неравномерным шагом по времени. В качестве пре- и постпроцессора использован Gmsh.

Задачей данных исследований является создание материалов, обладающих необходимыми свойствами для регистрации ионизирующих частиц. В связи с поставленной задачей были выбраны образцы, которые служили матрицей для регистрации частиц нейтрино, основанных на создании центров свечения (люминесценции) в них. Таким материалом служил синтин, в который добавляли различные вещества, образующие в них центры люминесценции в заданном диапазоне длин волн. Исследования проводились с помощью газового хроматографа, оснащенным пламенно-ионизационным детектором, спектрофотометром ПЭ-3000 УФ, со спектральным диапазоном от вакуумного ультрафиолетового излучения с длиной волны 190 нм до инфракрасного с длиной волны 1100 нм, люминесцентные исследования проводились, помещая образцы в вакуумную установку для оптических измерений.

Исследовано влияние импульсов слабого магнитного поля на аморфный сплав Al85Fe7Ni5La3, полученный методом спиннингования в виде фольги толщиной 20 мкм. Изучены следующие гистерезисные характеристики аморфного твёрдого раствора до и после магнитоимпульсной обработки: удельная намагниченность насыщения, удельная остаточная намагниченность, коэрцитивная сила и площади петель гистерезиса. Вид и параметры петель магнитного гистерезиса указывают на наличие в сплаве магнитоупорядоченных областей – кластеров, а специфическая форма петель магнитного гистерезиса сплава указывает также на наличие в аморфной фольге наведенной магнитной анизотропии. После магнитоимпульсной обработки лент аморфного сплава Al85Fe7Ni5La3 в результате протекания релаксационных процессов (увеличения степени химического и топологического порядка, снижения степени наведенной магнитной анизотропии) наблюдается существенное изменение значений всех структурно-чувствительных гистерезисных характеристик, в том числе более чем 6-кратное увеличение удельной намагниченности насыщения. Полученные результаты указывают на возможность использования магнитоимпульсной обработки аморфных сплавов для управления их магнитными свойствами.

В работе изучено влияние нанографеноксидов, полученных или из многостенных углеродных нанотрубок под воздействием гамма-радиации, или при карбонизации природного лигнина в процессе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, на структуру и свойства полиметилметакрилата. Показано, что внедрение нанографеноксидов в полиметилметакрилат приводит к изменениям структуры, механических и тепловых свойств образцов.

Проведено рентгенографическое исследование фазового состава, субструктуры и остаточных напряжений в порошковых телах системы Cu–SiC. Они были получены односторонним формованием смеси порошков меди и карбида кремния. Фазовый состав исследуемых материалов представлен кристаллографическими фазами карбида кремния (6H-SiC и 15R-SiC), меди (ГЦК) и её оксида. Смещения дифракционных линий фаз меди и SiC по брэгговскому углу свидетельствуют о наличии сжимающих (для Cu) и растягивающих (для карбида кремния) остаточных напряжений. Анализ соотношений интенсивности дифракционных линий меди и карбида кремния указывает на отсутствие преимущественной ориентации в зернах меди и карбида кремния – отсутствует текстура. Предложен механизм формирования фазового состава, субструктуры и остаточных напряжений в порошковых телах системы Cu–SiC.

Разработана методика вычисления толщин эпитаксиальных слоев GaAs и AlGaAs, применяемых в технологии изготовления матричных фотоприемных устройств с квантоворазмерной активной областью (QWIP), чувствительных в спектральном диапазоне 8–10 мкм. Реализована имитационная модель гетероперехода AlGaAs-GaAs со слоями, имеющими разные степени легирования, для использования в методике электрохимического вольт-фарадного профилирования (ECV). Проведен расчет границы гетероперехода для структур, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, из экспериментально полученных профилей концентрации носителей заряда по толщине структуры. Полученные с помощью данной методики на основе ECVпрофилирования значения концентраций носителей заряда и толщин эпитаксиальных слоев позволили оптимизировать условия роста гетероэпитаксиальных структур с множественными квантовыми ямами для QWIP-фотоприемников.

Рассмотрена концепция построения фоточувствительной униполярной nBn-структуры для фотоприемного устройства (ФПУ) средневолнового ИК-диапазона спектра на основе CdHgTe. Представлена архитектура и рассчитаны ее характеристические параметры: смещение энергии валентной зоны, напряжение плоских зон, поверхностный потенциал  s на границе коллектор/барьер; плотность темнового тока, которая при рабочих температурах Т = 110–160 К составила Jdark = 10-10–10-6 А/см2. Показано, что nBn-архитектура на основе CdHgTe может использоваться для построения ФПУ нового типа с повышенными характеристиками.

Проведен анализ гистограммы темновых токов матриц длинноволновых фотодиодов, изготовленных из гетероэпитаксикальных структур (ГС) Cd0,22Hg0,78Te/CdTe/ZnTe/ GaAs(301). Максимум гистограммы соответствует диффузионным токам для номинальных фотоэлектрических параметров CdHgTe. Имеются единичные фотодиоды с темновыми токами, на порядки превышающими диффузионный ток. Вероятность их появления связывается с V-дефектами структуры ГС, плотность которых составляет величину порядка 103 см-2 и которые представляют собой области нарушеннной структуры CdHgTe с избытком теллура. Имеется достаточно большое количество диодов (десятки процентов) с повышенными темновыми токами. Исследование C-Vхарактеристик МДП на ГС показывает наличие положительного заряда, неоднородно распределенного по поверхности и достаточного для инверсии типа проводимости в отдельных областях. Образование шунтирующего слоя n-типа на поверхности должно приводить к увеличению темновых токов фотодиодов, попадающих в такие области.

В данной работе изучен процесс рекомбинации носителей через мелкие примесные центры бора в кремнии при низких температурах. Основное внимание было уделено теоретическому объяснению «эмпирических» температурных зависимостей времени жизни  (T) носителей в интервале температур (1,74,2) K при концентрациях легирующей примеси nB  1014 см-3 и компенсацией  10 % (nD + nA  1013 см-3). Довольно точно удалось установить, что мелкий возбужденный уровень с энергией связи 5 мэВ (3s-состояние) является почти резонансным. Получены приближенные формулы для коэффициента резонансного захвата.

Работа посвящена исследованию износостойкости (эрозии) материала электродов в плазмотронах постоянного и переменного тока. Ресурс работы электродов определяется многими факторами, такими как состав материала электрода, конструкция электродуговой камеры, температура тела электрода, температура в зоне привязки электрической дуги и способ ее перемещения, характер химических реакций между плазмообразующим газом и материалом электрода. При этом основными факторами, влияющими на эрозионный унос материала, является величина тока в дуге, характер привязки к электроду (катодное или анодное пятно), а также организация газового потока в зоне пятна. При проведении экспериментов использовались плазмотроны постоянного и переменного тока мощностью до 50 кВт, для изготовления электродов использовались медь, нержавеющая сталь и композитный материал состава железо– медь. В работе приведены характерные значения и зависимости величин удельной эрозии плазмотронов различных конструкций в широком диапазоне рабочих параметров.

Приведены результаты экспериментальных исследований по получению высокоапертурных заготовок кварцевых волоконных световодов с повышенным содержанием фтора (до 7 вес. %) и утолщенной оболочкой на основе кварцевого стекла, легированного фтором, при помощи неизотермической плазмы резонансного локального СВЧ-разряда (PCVD-метод). Достигнуты высокие скорости осаждения слоев кварцевого стекла, легированного фтором (вплоть до 3 мкм/мин), и соотношения s/a (где s – диаметр заготовки, a – диаметр сердцевины) на уровне 1,3–1,4 и выше.

Приведены экспериментальные данные о генерации ионов МэВ-ных энергий в разряде типа Z-пинч в среде тяжелых элементов. Приведены оценочные расчеты, которые показывают, что уход убегающих электронов из области перетяжки способен привести к созданию в ней положительного объемного заряда и затем к кулоновскому взрыву плазмы, рождающему частицы высоких энергий.

Установлена возможность одновременной экстракции ионной и электронной компонент плазмы и формирование скомпенсированного по току потока плазмы, создаваемой в узком коаксиальном резонаторе на ЭЦР. Представлены характерные зависимости ионного тока от массового расхода газа (аргон) и вводимой в резонатор СВЧ-мощности.