Физика приборостроения. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Статья научная
Рассмотрена методика бесконтактного определения критического тока Jc ленты из высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП), использующая эффект захвата магнитного потока в сверхпроводящем кольце. Показано, что приложение локального магнитного поля на участке ленты позволяет определить зависимость Jc от величины магнитного поля H и угла α между плоскостью ленты и направлением магнитного поля. Измерения Jc(H, α), проведенные на экспериментальной установке, использующей предложенную методику, показали хорошее согласие результатов с опубликованными данными по анизотропии критических токов ВТСП-лент.
Бесплатно
Статья научная
При разработке бессепарационной техники регистрации компонентов продукции газоконденсатных и нефтегазоконденсатных скважин приходится решать задачу определения объемных содержаний этих компонентов. Перспективное направление решения этой задачи – техника зондирования газожидкостного потока радиоволнами дециметрового диапазона. Пропуская поток через СВЧ-резонатор и измеряя сдвиг частоты резонатора и его добротность, можно определить объемную долю газа, воды и конденсата. Алгоритм определения объемных долей газа, воды и углеводородного конденсата газожидкостного потока с помощью анализа информации от СВЧ-резонатора обеспечивает приемлемую точность определения количества конденсата только при высоких конденсатогазовых факторах (~300—1000 см3/м3) и низких водогазовых факторов (~30—100 см3/м3). При возрастании доли воды или снижении доли конденсата погрешность определения конденсатогазового фактора становится недопустимо большой, что обесценивает этот метод измерения. Снижения погрешности можно добиться, если ввести в расходомер байпасную линию, содержащую фильтр, отделяющий жидкую фазу, и опорный резонатор, регистрирующий сдвиг частоты, обусловленный газовой фазой. Фильтр зондируется радиолучом 8-мм диапазона, реагирующим на содержание только водного компонента. Данные, получаемые с резонатора и фильтра, значительно расширяют диапазон регистрируемых конденсатогазовых и водогазовых факторов.
Бесплатно
Статья научная
Экспериментально определен вклад газового потока в транспортировку ионного тока из атмосферы в ближнюю к соплу форвакуумную область интерфейса. Получены экспериментальные вольт-амперные характеристики ионного потока, увлекаемого газодинамическим течением за сопло. Показано, что доля ионного тока, проходящего за сопло под воздействием газового потока, может быть увеличена в несколько раз по отношению к величине тока, обусловленной только экстракцией электрическим полем. Проведено моделирование процесса движения ионов в газе для условий, близких к экспериментальным
Бесплатно
Статья научная
В обзоре проанализированы два подхода к описанию поляризации дисперсных систем при приложении, в общем случае, переменного электрического поля. Рассмотрены модели поляризации Трухана и Духина – Шилова. В результате проведенного обзора следует вывод о том, что наиболее предпочтительной моделью, позволяющей существенно нарастить скорость электрофореза дисперсной фазы, является модель Духина – Шилова, при реализации которой возможно появление гигантской дисперсии диэлектрической проницаемости гетерогенной дисперсной системы при выполнении условия наличия тонкого двойного слоя вокруг непроводящих дисперсных частиц в проводящей дисперсионной среде.
Бесплатно
ДИНАМИКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ДВУМЕРНЫХ МАГНИТНЫХ ПРИЗМАХ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ КРАЕВЫХ ПОЛЕЙ
Статья научная
Для скалярного магнитного потенциала двумерной магнитной призмы с магнитными экранами используются аналитические выражения, полученные для потенциала электростатического поля дефлекторных пластин с заземленными экранами. Определяя индукцию магнитного поля призмы как градиент скалярного магнитного потенциала, мы одновременно описываем аналитически краевые поля магнита. В этом случае для расчета траекторий заряженных частиц в двумерной магнитной призме удобно использовать безразмерные уравнения Ньютона, позволяющие учесть влияние краевых полей магнита на свойства призм. Рассчитаны корпускулярно-оптические характеристики двумерных магнитных призм с магнитными экранами в телескопическом режиме фокусировки с учетом влияния краевых полей магнита.
Бесплатно
Статья научная
Для специально полученного семейства (при разных значениях напряженности H намагничивающего поля) зависимостей магнитной индукции B в дисперсном (гранулированном) образце от его относительной длины λ в диапазоне λ = 1÷13 по опробованной ранее методике установлены критериальные значения λ = [λ] — когда зависимость B от λ достигает области автомодельности ("плато"), а следовательно, при λ ≥ [λ], когда размагничивающий фактор образца минимизирован, магнитные свойства образца соответствуют таковым для его материала. В изучаемом диапазоне H = 14÷131 кА/м: [λ] = 7.8÷4.9, а найденная убывающая зависимость [λ] от H подчиняется обратной степенной функции с показателем степени 0.2. По данным B (при λ ≥ [λ]) получены значения магнитной проницаемости μ квазисплошного материала образцов, а также зависимость μ от H, частично находящаяся (от H = 14 кА/м до H = 30÷35 кА/м) в окрестности экстремума μ = 6 и затем убывающая до μ = 3.5. Благодаря этой зависимости, в том числе установленному функциональному ее виду (экспоненциальному при H ≥ 35 кА/м), найдена зависимость [λ] от μ — с вариантами ее функциональной легализации: как на основе упомянутой степенной функции [λ] от H, так и экспоненциальной функцией.
Бесплатно
Дискретность магнитных моментов однодоменных ферромагнитных наночастиц
Статья научная
Линейчатый характер ИК-спектров поглощения магнитной жидкости в магнитном поле показал, что значения магнитных моментов Р однодоменных ферромагнитных наночастиц дискретны. По расстояниям между линиями спектров, полученных при магнитных индукциях 0.08 и 0.03 Тл, определены шаги дискретности магнитных моментов ∆ Р = 0.66·10-19 и 0.97·10-19 А м2. Сделано предположение, что дискретность Р вызвана квантованием создаваемого наночастицей магнитного потока Ф. Если принять, что у наночастицы связь Р и Ф, как у соленоида Ф = Рµ 0 / L, где L - длина обмотки, то эффективная длина кванта магнитного потока ( Lf = ∆ P µ 0 / f ) ≈ a 0, где f = 2·10-15 Вб - квант магнитного потока, а 0 ≈ 0.5·10-10 м - радиус первой орбиты Бора. С уменьшением индукции поля Lf увеличивается.
Бесплатно
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИМИ СЕНСОРАМИ
Статья научная
Термокаталитические сенсоры газа — одни из самых широко используемых при измерении концентраций горючих газов. Однако, несмотря на множество достоинств данного типа сенсоров, существуют и недостатки, одним из которых является низкая селективность к целевым горючим газам. В данном исследовании представлены результаты применения методов машинного обучения для распознавания горючих газов в воздухе с использованием термокаталитических сенсоров. Измерения сигнала сенсора выполнялись с использованием метода многостадийного измерительного импульса, описанного в наших предыдущих работах. Для насыщения сигнала информацией о газовом составе окружающей среды данный метод был модифицирован путем значительного увеличения числа стадий измерений. В качестве целевых газов использовались метан и пары ацетона, этанола и бензина. Для обработки многомерного сигнала сенсора применялся метод опорных векторов. Результаты показывают, что предлагаемый подход позволяет идентифицировать газы единственным термокаталитическим сенсором, что может быть использовано при разработке селективных детекторов, реагирующих только на целевые газы.
Бесплатно
ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТАЛЛОКСИДНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ГАЗОВЫХ СЕНСОРОВ НА АММИАК
Статья научная
Разработаны и синтезированы чувствительные к аммиаку материалы на основе диоксида олова. Произведена оценка степени дефектности структуры, исследованы кислотно-основные центры поверхности синтезированных материалов индикаторным методом. Установлена и проанализирована взаимосвязь хемосорбционных свойств синтезированных газочувствительных слоев сенсоров (газовый отклик на концентрационное воздействие аммиака) и структуры материала датчика. Новизна исследования заключается в представленном в работе комплексном подходе к созданию, разработке и изготовлению сенсоров на аммиак путем синтеза материала с наперед заданными свойствами с использованием сразу нескольких методов модернизации поверхности.
Бесплатно
ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ КОНТАМИНАЦИИ НА МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ
Статья научная
В работе рассматривается отрицательное воздействие собственной атмосферы космического аппарата (КА) на его внешние приборы и проявление менее изученного явления — контаминации, оказывающего вредное воздействие на внутренние узлы и приборы КА. Образованные слои контаминантов толщиной всего в несколько нанометров способны значительно ухудшить пропускные характеристики оптических приборов. Для изучения явления контаминации очень важным представляется определение толщины пленок сублимированных веществ с течением времени. Авторами предлагается прибор для изучения явления внутренней контаминации. Работа предложенного устройства основана на измерении резонансных частот колебаний кристаллического резонатора, выступающего в роли датчика, реагирующего на изменение массы нарастающей пленки контаминантов. Предложенное устройство является перспективным для КА, поскольку используемые в его основе кварцевые резонаторы устойчивы к вибрации, а сам модуль имеет малые габариты и вес, что позволяет размещать его на космических аппаратах стандарта CubeSat.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование отклика термокаталитических сенсоров водорода с катализаторами платиновой группы (Pt+3Pd и Ir) от нагревающего напряжения (S-образные характеристики) при температуре окружающей среды от 17 ºС до –48 ºС. Показано, что у сенсоров с (Pt+3Pd)-катализатором уменьшение температуры окружающей среды приводит к сдвигу начала реакции каталитического горения водорода от 0 мВ до 442 мВ. Определена пороговая температура, при которой начинается каталитическое горение водорода и которая лежит в диапазоне 17—22 ºС. Показано, что для катализаторов на основе иридия отклик сенсоров водорода не зависит от температуры окружающей среды, а горение начинается при 1.5 В, т.е. при температуре от 222 ºС до 190 ºС при изменении температуры окружающей среды от 17 ºС до –48 ºС, соответственно.
Бесплатно
Статья научная
Построение гидроакустических систем подводного наблюдения связано с соблюдением некоторых необходимых требований их характеристик. Одной из них является высокая разрешающая способность по дистанции. Разрешающая способность по дистанции определяется шириной полосы излучаемых и принимаемых сигналов, а следовательно, и широкополосностью преобразователей, используемых в антенной системе. Широкополосность преобразователей достигается различными способами: использованием традиционных методов расширения полосы частот активной или пассивной нагрузкой, применением специальных материалов для преобразователей, применением параметрических режимов излучения акустических сигналов. Одним из вариантов построения таких преобразователей может быть использование разночастотных составляющих пьезоэлементов в одном преобразователе, механически связанных по полю. При этом необходимо учитывать добротность каждой из нагруженных колебательных систем, причем должны учитываться не только активная нагрузка на излучение, но и демпфирование частей преобразователя конструктивными элементами.
Бесплатно
Статья научная
В работе реализовано схемное решение на экспериментальной интерферометрической установке, действие которой основано на формировании опорного волнового фронта с применением точечной диафрагмы. Оптические приборы и комплексы, построенные по такой схеме, дают возможность проводить измерения на поверхностях оптических деталей и элементов, предназначенных для высокоточной оптики (интерферометров различного назначения, интерференционных микроскопов и т.д.), поэтому работа перспективна и актуальна. В работе приведена оптическая схема интерферометра, а также даны технико-эксплуатационные характеристики экспериментальной установки. Определены объекты и метод исследования. Получены интерферограммы с поверхностей плосковыпуклых линз: из бесцветного оптического стекла марки К8, кварцевого стекла марки КИ (плавленый кварц SiO2) и селенида цинка (ZnSe). Проанализированы изображения интерференционных полей и выявлены основные параметры волновых фронтов. Оптические поверхности контролировались экспериментальной установкой с точностью не хуже 0.01 λ. Исследовалась отражательная способность оптических поверхностей предоставленных образцов и получены зависимости коэффициента отражения по координатам x и y.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрена возможность применения экспериментальной интерференционной установки с пространственным микросканированием для контроля геометрических параметров поверхности. Получение высокоточной и достоверной информации о геометрических параметрах поверхности объектов всегда являлось важной задачей метрологии, поэтому данная работа актуальна и перспективна. В работе определена цель и поставлена задача исследования. Приведены оптическая схема, режим измерений микрорельефа поверхности с помощью экспериментальной интерференционной установки, а также оптическая пленка для определения угловой амплитуды колебаний. Полученные формулы позволяют рассчитать все параметры микросканирования зондирующего пятна по поверхности объекта экспериментальной интерференционной установкой.
Бесплатно
Статья научная
При исследовании зависимости ИК-спектра коллоидного раствора наночастиц магнетита в керосине (магнитной жидкости) от индукции внешнего магнитного поля было обнаружено, что в спектре, содержащем колебательно-вращательные серии, положения колебательных линий от индукции магнитного поля не зависят, а вращательные линии сдвигаются. По положениям линий спектра, соответствующих квантовым числам момента импульса J = 1, 2, 3, определены три дискретных значения магнитных моментов однодоменных наночастиц магнетита в единицах 10-19Ам2: 1.0, 3.2, 8.7. Магнитные моменты наночастиц, измеряемые электромагнитными методами, являются средними взвешенными значениями от дискретных значений магнитных моментов наночастиц.
Бесплатно
Измеритель длины волны лазерных диодов в области 330–1080 нм
Статья научная
Разработан недорогой измеритель длины волны лазерных диодов (ЛД) в области 330–1080 нм. В состав измерителя входят мини-спектрометр МС-300 и лампы с полым катодом (ЛПК). В спектрометре одновременно регистрируются излучения лазерного диода и ЛПК. C помощью линий нормалей первого и второго порядка дифракции вблизи указанной точки спектрального диапазона с максимально возможной точностью калибруется спектральная шкала. От числа линий нормалей вблизи линии излучения ЛД зависит точность измерения его длины волны, она может составлять 0.001 нм и менее. Программа системы регистрации спектрометра ведет поиск исследуемой линии в заданном спектральном диапазоне, определяет центр тяжести контура этой линии и ее полуширину, отображает эти параметры на информационном табло.
Бесплатно
Статья научная
В нашей работе " Бердников А.С., Аверин И.А., Краснова Н.К., Соловьёв К.В. Общие формулы для трехмерных электрических и магнитных потенциалов, однородных по Эйлеру с целочисленным порядком однородности" (см. этот выпуск) мы отметили полезность парадигмы однородных по Эйлеру полей для разработки электронно- и ионно-оптических систем. Нецелочисленные показатели однородности значительно расширяют возможности и гибкость использования таких полей в оптике заряженных частиц, однако общая теория гармонических однородных функций с нецелочисленными порядками однородности в настоящий момент практически отсутствует. Данная работа посвящена рассмотрению интегральных формул, с помощью которых могут генерироваться трехмерные однородные гармонические функции с нецелочисленными порядками однородности, служащие потенциалами для соответствующих электрических и магнитных полей.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе освещены методы голографической интерферометрии, которые являются высокоинформативным и высокоточным инструментом получения данных. Показана востребованность и актуальность применения интерферометра сдвига для измерения возмущенного объекта. Проведен анализ влияния перекрестной интерференции на точность измерений, а именно: для расстройки, не превышающей 2 мкм, ошибка измерений в режиме определения относительной величины вектора смещения не превышает 0.015 рад, что составляет 0.002 доли интерференционной полосы, а также при дополнительном смещении ~10 мкм максимальная ошибка не превышает 0.001 доли интерференционной полосы. Получено уравнение интерференции для интерферометра сдвига, где видно, что для случая вращения пластины относительно оси Х2 график зависимости разности фаз и производной от угла α у носит существенно нелинейный характер, что приводит к деформации интерференционного поля и погрешности считывания информации. Впервые исследованы границы применимости интерферометра и даны верхняя граница диапазона измерений величины вектора смещения, равная 1.5 мм, и нижняя граница определяемого смещения - 0.01 мкм.
Бесплатно
Краткое сообщение
Наблюдалось резонансное поглощение энергии инфракрасного излучения магнитной жидкостью, содержащей однодоменные наночастицы магнетита, при помещении ее в магнитное поле. Высказано предположение, что поглощение энергии излучения вызвано вынужденной переориентацией магнитных моментов однодоменных наночастиц в магнитном поле.
Бесплатно
Исследование оптических плоских поверхностей светоделительных пластин средством когерентной оптики
Статья научная
В статье представлена экспериментальная установка для измерения геометрических параметров оптических поверхностей деталей. Показана актуальность работы, т.к. получение высокоточной и достоверной информации о геометрических параметрах поверхностей всегда являлось важной задачей метрологии. В работе приведена оптическая схема интерферометра, а также даны технико-эксплуатационные характеристики экспериментальной установки. Определены объекты и метод исследования. Получены интерферограммы с поверхностей лучевых делителей разных производителей. Проанализированы изображения интерференционных полей и выявлены основные параметры волновых фронтов. Оптические поверхности контролировались экспериментальной установкой с точностью не хуже 0.05 λ. Исследовались отражательные покрытия светоделителей, и получены зависимости коэффициента отражения по координатам x и y. Сравнительный анализ выявил предпочтительный вариант для современных автоматизированных интерферометров.
Бесплатно
