Физика приборостроения. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Статья научная
В статье исследуются качественные свойства цилиндрических радиочастотных каналов, применяемых для транспортировки ионов. В качестве рабочего инструмента используются аналитические выражения для электрических полей, полученные ранее, и теория псевдопотенциала движения заряженных частиц в высокочастотных электрических полях. Рассматриваются разные режимы работы радиочастотных транспортирующих каналов: со сдвигом фазы π для напряжений между соседними электродами, со сдвигом фазы π/2 для напряжений между соседними электродами, со 100% синусоидальной амплитудной модуляцией высокочастотных синусоидальных напряжений, приложенных к электродам (обеспечивают транспортирующий эффект А-волны). Также исследуется влияние старших нелинейных пространственных гармоник электрического поля на изоляцию, транспортировку и фокусировку заряженных частиц (ионов).
Бесплатно
Статья научная
Дискриминации ионов по массе при анализе веществ методом масс-спектрометрии с электронной ионизацией являются неустранимым эффектом, влияющим на достоверность измерения изотопного состава пробы, точное знание которого во многих применениях крайне необходимо. Причиной появления этих дискриминаций является необходимость использования в источнике дополнительного магнитного поля, фокусирующего пучок ионизирующих электронов. В статье методом математического моделирования рассмотрены эффекты смещения электронного пучка (области ионизации) и ионов разных масс в ионном пучке при его формировании в ионно-оптической системе источника ионов. Для стандартных условий формирования ионного пучка показано, что введением корректирующего напряжения на вытягивающем электроде можно существенно, на два порядка, уменьшить величину дискриминации в источнике ионов при изотопном масс-спектрометрическом анализе.
Бесплатно
Статья научная
Предметом исследования является методика (принципы) построения модели детектора гамма-излучения на основе кристалла из особо чистого германия. Для исследования по методу Монте-Карло созданы компьютерные модели двух разных по эффективности детекторов, имитирующие процесс регистрации гамма-излучения в объеме кристалла с учетом основных процессов, протекающих в кристалле детектора. Получены результаты сравнения расчетной эффективности отклика детекторов и их моделей, построенных по одной методике, но с разными входными параметрами. Установлена успешная с точки зрения эффективности регистрации схема построения модели детектора, определены геометрические параметры основных элементов детектора. Развитие такого подхода позволяет создавать модели детекторов на основе особо чистого германия с помощью стандартной процедуры. Результаты исследования будут полезны при разработке гамма-спектрометров или их калибровке перед началом использования.
Бесплатно
Многоходовая кювета для измерения спектров комбинационного рассеяния света жидкостей
Статья научная
Предложена, разработана и внедрена в практику спектроскопических исследований многоходовая кювета для измерения спектров комбинационного рассеяния света жидкостей. Установлено, что использование предложенной многоходовой кюветы позволяет увеличить отношение сигнал/шум более чем в два раза. Показано, что достоинством предложенной многоходовой кюветы является простота и доступность изготовления.
Бесплатно
Статья научная
Предложен новый способ моделирования движения ионов в плотном газе в электрических полях. Метод основан на комбинации статистической диффузии и направленного движения в вязкой среде. Сравнение тестовых расчетов по предложенному методу и с учетом индивидуальных столкновений ионов с молекулами газа показывает применимость метода в широком диапазоне давлений газа и величин поля.
Бесплатно
Статья научная
Проведена адаптация известных методик к выполнению селективного низкотемпературного измерения концентрации водорода в составе многокомпонентных горючих газовых смесей и к их практическому применению в газоаналитической технике. Предложенный подход позволяет проводить измерения концентрации водорода как в водородно-углеводородных смесях, так и в водородно-воздушных смесях в широком диапазоне температур от 20 до 200 ºС. Показано, что методика на основе измерения количества теплоты, выделяющейся при сгорании известного объема водорода, является более точной по сравнению с традиционным методом измерения концентрации водорода путем измерения отклика термокаталитического сенсора.
Бесплатно
Краткое сообщение
Методом ЯМР были измерены магнитные индукции В 1 внутри и В 2, В 3 снаружи образца магнитной жидкости, помещенного во внешнее магнитное поле с индукцией В 0. Измерения показали: 1) внутри образца магнитная индукция В 1 = В 0 + ( λ - K ) µ 0 М, где М - намагниченность, λ - константа эффективного поля, K - коэффициент размагничивания; 2) снаружи образца, у поверхности, нормальной В 0, В 2 = В 0 + ( λ + K ) µ 0 М ; 3) снаружи образца у поверхности, параллельной В 0, В 3 = В 0 - Kµ 0 М. Таким образом, при переходе через нормальные индукции В 0 поверхности магнетика внутрь образца индукция скачком уменьшается на 2 Kµ 0 М, а при переходе наружу индукция скачком увеличивается на 2 Kµ 0 М. Это несоответствие теореме Гаусса, отрицающей скачок нормальной проекции индукции при переходе через поверхность образца, можно объяснить присутствием поверхностных магнитных зарядов. При выходе из образца через боковую поверхность индукция уменьшается на λµ 0 М, а при входе увеличивается на λµ 0 М. Это можно объяснить тем, что внутри образца магнитные моменты однодоменных наночастиц создают поток индукции, параллельный В 0.
Бесплатно
Статья научная
В работе показано, что в спектрах ядерного магнитного резонанса 13С, наблюдавшегося в полигидроксилированном фуллерене С60(ОН)п (фуллереноле), регистрируются особенности, отражающие существование изомеров данного соединения, а исследование температурного поведения пиков, соответствующих этим особенностям, может рассматриваться как метод качественного определения соотношения, в котором изомеры присутствуют в составе фуллеренола. Установлено, что в определенном режиме изменяя температуру, можно управлять изомерным составом образцов.
Бесплатно
Новый алгоритм количественного анализа в мёссбауэровской спектроскопии
Статья научная
Для проведения количественного анализа локально неоднородных систем в мёссбауэровской спектроскопии в настоящее время используется подход, основанный на экспериментальном определении всех параметров, входящих в уравнение связи концентрации элемента с аналитическим сигналом. Для этого проводится анализ формы мёссбауэровского спектра на основе интеграла пропускания, и устанавливаются основные параметры, оказывающие влияние на результаты эксперимента. В настоящей работе для проведения количественного анализа в мёссбауэровской спектроскопии предложен новый подход с использованием стандартных образцов с отличной по отношению к анализируемому образцу матрицей. Он заключается в построении градуировочной зависимости аналитического сигнала от концентрации резонансных атомов с помощью легкодоступных образцов сравнения, отличающихся по составу от анализируемых образцов. Разработан алгоритм проведения анализа, который был проверен при исследовании реального объекта - железосодержащей руды. Показано, что предложенный способ с применением градуировочной зависимости является менее трудоемким в экспериментальном плане и более экспрессным. Кроме того, он дает более точные результаты анализа по сравнению с предложенным ранее способом без использования образцов сравнения.
Бесплатно
О возможностях и особенностях метода эллипсометрии при исследовании поверхности жидкостей
Статья научная
В работе рассмотрена процедура решения обратной задачи эллипсометрии относительно всех параметров поверхностной структуры и объема жидкостей. Из-за слабого оптического контраста между поверхностью и объемом жидкости обратная задача математически некорректна. Для ее решения введена пробная функция. Получено наиболее общее выражение для этой функции. По особенностям пробной функции, которые проявляются вдоль траектории движения функционала обратной задачи к точке абсолютного (наиболее глубокого) минимума, находится оптимальное решение обратной задачи. Особое внимание уделено выбору начальной точки на траектории движения функционала, обеспечивающему устойчивость траектории. Общие закономерности в поведении пробной функции установлены на примере идеальной ситуации, а также в численном эксперименте, имитирующем реальную ситуацию. Показано, что оптимальное решение, полученное с использованием пробной функции, отличается высокой точностью.
Бесплатно
О динамике ударных волн в жидкости. Обзор
Статья обзорная
В работе рассматриваются законы ударного сжатия, условия на границе разрыва (фронте) волны. Приводятся законы сохранения на фронте ударной волны. Рассматриваются методы расчета динамики ударных волн, а также уравнения состояния жидкости. Приводится упрощенный формализм, к которому сводится теория ударных волн для случая плоского ударного фронта. Излагаются существующие методы численного расчета ударных волн. Приводится пример постановки краевой задачи о распространении ударной волны.
Бесплатно
О диссипации энергии в электроосмотическом процессе
Статья научная
Рассматриваются вопросы диссипации и баланса мощности в стационарном электроосмотическом процессе в цилиндрическом капилляре, заполненном жидкостью, к которой приложены электроды с постоянной разностью потенциалов. Изучаются процессы диссипации под влиянием вязкого трения и выделения джоулева тепла. Получены простые, достаточно точные выражения, позволяющие легко оценить влияние параметров процесса на диссипацию энергии. Проведенный анализ позволит оптимизировать конструкцию электрокинетического преобразователя нового типа, основанную на применении электроосмоса и изложенную в предыдущих публикациях автора, частично указанных в данной работе.
Бесплатно
О механизме формирования капель в Х-образном микрофлюидном устройстве
Статья научная
В работе описаны результаты экспериментального исследования генерирования микроэмульсий в микрофлюидном устройстве собственного производства, оснащенном X-образным смесителем. Представленные карты режимов показали значительное влияние концентрации поверхностно-активных веществ на режим течения в канале и на размер формируемых капель. Получено универсальное уравнение для расчета критических капиллярных чисел, определяющих переход между режимами течения. Проведен предварительный анализ силовых факторов, влияющих на процесс формирования капель дисперсной фазы. Выявлены преобладающие силы, в большей степени определяющие размер формируемых капель.
Бесплатно
О нелинейности электрокинетических явлений. Обзор
Статья научная
В результате проведенного обзора работ по нелинейным электрокинетическим явлениям сделаны следующие выводы. Использование электрокинетических эффектов при значительных величинах напряженности внешнего электрического поля может значительно поднять электроосмотическую и электрофоретическую скорости, которые меняются с ростом напряженности стороннего электрического поля: линейно для линейных моделей электрокинетики, кубично при умеренных величинах напряженности поля и квадратично при больших напряженностях электрического поля. Учет этих обстоятельств позволит получать повышенные электрофоретические и электроосмотические скорости жидкости и существенно увеличивать соответствующую подвижность.
Бесплатно
О нижнем и верхнем вводе электронов в энергоанализатор типа цилиндрическое зеркало. Ч. 1
Статья научная
Исследованы условия фокусировки второго порядка в энергоанализаторе типа цилиндрическое зеркало с верхним вводом электронов. Рассмотрены обобщенная линия фокусов, аппаратная функция, пропускание и разрешающая способность. Проведено сравнение параметров энергоанализаторов типа цилиндрическое зеркало с нижним и верхним вводом электронов.
Бесплатно
Статья научная
Приведены различные виды подвижности включений и ионов в однородной жидкости и в пористой среде, заполненной жидкостью, а также необходимые определения, касающиеся свойств пористых сред. Основное внимание уделено ионной электрофоретической подвижности в однородной жидкости и в пористой среде для случая линейной зависимости между миграционной скоростью и амплитудой вектора напряженности электрического поля. Приведены результаты, касающиеся определений подвижности нуклеотидов в различных случаях. Отмечено, что в случае нелинейной зависимости миграционной скорости от амплитуды электрического поля подвижность перестает быть постоянной и становится зависимой от этой амплитуды. Результаты работы полезны для исследователей, занимающихся секвенированием ДНК.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы некоторые особенности слабых поляризационных откликов магнитных наножидкостей. Показано, что зависимости величины откликов от магнитного поля обладают подобием в диапазоне концентраций, отличающихся на три и более порядков. Произведена количественная оценка подобия откликов.
Бесплатно
Статья научная
Произведена количественная оценка статистической значимости коэффициентов регрессии при полиномиальной аппроксимации экспериментальных данных о слабых поляризационных откликах магнитных наножидкостей. С помощью проверки статистических гипотез показана значимость, во-первых, коэффициентов корреляции между объясняющей, т. е. независимой переменной (в данном случае - значениями магнитного поля), и объясняемой переменной (поляризационными магнитооптическими откликами), во-вторых, показана статистическая значимость коэффициентов аппроксимирующих полиномов различных степеней. Приведены результаты оценок ошибок регрессии для наножидкостей разных концентраций.
Бесплатно
О рассеянии звука на неупругом шаре произвольного радиуса. Фактор эффективности рассеяния
Статья научная
Рассматривается рассеяние акустической волны на одиночном неупругом жидком шарике. Для вывода необходимых выражений используется математическая техника, характерная для теории рассеяния частиц. Приводятся выражения для поля и амплитуды рассеяния шарика, а также адаптированный к акустическому случаю принятый в оптике интегральный параметр рассеивателя - фактор эффективности рассеяния. Полученные результаты для одиночного включения при определенных условиях легко распространяются на ансамбли частиц, а фактор рассеяния может быть полезен при оценке суммарной интенсивности рассеянного поля при наличии в среде большого числа хаотично взвешенных включений. Приведены примеры расчета фактора эффективности рассеяния для конкретных параметров, которые сравниваются с оптическими аналогами. Полученные результаты могут быть полезны в теории и практике радиационного давления звука на ансамбли частиц
Бесплатно
Статья научная
Во многих областях прикладной физики, таких как подводная акустика, радиолокация, климатология, кораблестроение, при работе с морскими волнами возникает необходимость знать не только частотный спектр, но и длины и направления распространения волн. Зависимость спектральной плотности мощности возвышения взволнованной поверхности от частоты и волнового вектора можно оценить описанным в работе методом. Метод отличается простотой оборудования, достаточно снять волны одной видеокамерой и обработать запись на ПК (дана ссылка на авторскую программу с открытым исходным кодом). Возможности дополнительно расширяются при объединении в научную установку видеокамеры и калибровочного прибора – волнографа или вехи для измерения колебаний поверхности воды в точке. В работе даются рекомендации по условиям применения метода видеосъемки и приводятся примеры обработки.
Бесплатно
