Физика приборостроения. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Предпроизводственный анализ в технологии тонкопленочных оптических покрытий
Статья научная
При изготовлении тонкопленочных оптических покрытий использование достоверного и надежного метода контроля осаждения пленок является ключевым инструментом для их успешной реализации. Выбор наилучшей стратегии контроля возможно осуществить с использованием так называемого предпроизводственного анализа. На примере структур узкополосного и коротковолнового блокирующего фильтров для инфракрасного диапазона спектра продемонстрированы возможности указанного подхода. Развитая в работе процедура для определения наиболее подходящей стратегии контроля позволит получать воспроизводимые результаты в технологических процессах вакуумного осаждения многослойных оптических покрытий.
Бесплатно
Статья научная
Методом низкочастотной индукционной диэлькомерии высокого разрешения проведено сравнение степени чистоты воды, полученной методами: паровой дистилляции и бидистилляции, обратного осмоса отдельно и совместно с деионизацией на смолах, с исходной водопроводной водой Санкт-Петербурга. Показано, что все использованные устройства для очистки воды достаточно качественно очищают воду, но только бидистилляция и деионизация позволяют получать воду, не имеющую ионных примесей на уровне 10-7 М.
Бесплатно
Статья научная
Приведены методики измерения удельной электропроводности мембран, потенциалов течения и структурных параметров (объемной пористости и коэффициентов структурного сопротивления) микрофильтров. Вопросы, связанные с увеличением эффективности акустоэлектрического преобразования в электролитах, рассмотрены с использованием результатов измерений характеристик микрофильтров из боросиликатного стекловолокна (Whatman GF/A) в растворах NaCl. Полученные результаты призваны увеличить чувствительность гидрофона, основанного на применении электрокинетических эффектов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящем обзоре представлены результаты выполненных в ИАП РАН исследований, направленных на дальнейшее развитие лазерных методов количественного поляризационно-оптического анализа конденсированных сред. Основное внимание уделено исследованиям поляризационно-оптических характеристик магнитных наножидкостей в широком диапазоне концентраций. Экспериментальные данные, полученные для наножидкостей на основе магнетита в керосине, показывают, что развиваемые подходы и их экспериментальная реализация способны обеспечить очень высокую чувствительность, позволяющую выполнять эксперименты с магнитными наножидкостями при весьма значительном их разбавлении. Самое сильное разбавление, при котором поляризационные отклики были надежно зарегистрированы, соответствует концентрации твердой (магнитной) фазы 10-6. Полученные данные указывают также на единый процесс образования магнитооптических откликов в исследованном диапазоне концентраций. В теоретической части обзора описаны сравнительные исследования поляризационных характеристик разбавленных магнитных наножидкостей и ансамблей точечных рассеивателей...
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты экспериментального исследования влияния количества активных пьезокерамических элементов (2, 6, 8) на электроакустические характеристики широкополосных стержневых преобразователей с накладками в частотном диапазоне 12–35 кГц. Методом экспериментального макетирования исследованы частотные зависимости активной составляющей полного сопротивления (Rw) и динамической емкости (Cd) трех конфигураций преобразователей с пьезокерамическими элементами из материала ЦТБС-3 и накладками из нержавеющей стали. Установлено, что в низкочастотном поддиапазоне (12–21 кГц) все исследованные конфигурации демонстрируют сопоставимые значения Rw (~3000 Ом), тогда как в высокочастотном поддиапазоне (22–35 кГц) наблюдаются существенные различия: двухэлементный макет показывает максимальное Rw = 8000 Ом при 29 кГц, а многоэлементные конфигурации (6 и 8 элементов) характеризуются значительно меньшими значениями (42–190 Ом) вследствие фазовых эффектов взаимодействия элементов. Динамическая емкость изменяется от +87 до –78 нФ в зависимости от конфигурации и частоты. Научная новизна заключается в проведении систематического сравнительного исследования зависимости ключевых электроакустических параметров от количества активных элементов в составных стержневых преобразователях с накладками для частотного диапазона, актуального для гидроакустического мониторинга морской экологии. Полученные результаты демонстрируют перспективность применения двухэлементных конфигураций для высокочастотных приложений и многоэлементных — для широкополосных задач мониторинга морских экосистем.
Бесплатно
Рефрактометрические средства контроля водных растворов тетрахлорэтилена
Статья научная
В работе рассмотрено применение рефрактометрического прибора УРЛ-1 (РФ) для измерения концентрационной зависимости показателя преломления в водных растворах тетрахлорэтилена. Представленное исследование актуально и перспективно, т.к. выявление оптических параметров у данных сред важно для химических производств. В статье приведен внешний вид лабораторной рефрактометрической установки с УРЛ-1, а также даны технико-эксплуатационные характеристики используемых в сравнительных измерениях рефрактометров. Получены результаты измерений рефрактометрами концентрационной зависимости показателя преломления исследуемых веществ. Сопоставлены данные измерений с результатами, полученными на рефрактометре PR-03-M (K-Patents OY, Финляндия). Погрешность эксперимента не превышала ∆k ≤ 0.4%.
Бесплатно
Статья научная
Датчики напряженности электрического поля являются неотъемлемой частью измерительных приборов и систем. Правильный их выбор обуславливает создание приборов и систем с высокими метрологическими характеристиками. В данной работе рассматривается сравнительный анализ известных сдвоенных датчиков напряженности электрического поля с накладными, составными и раздельными чувствительными элементами (ЧЭ), основанных на явлении электростатической индукции. В сравнении участвуют технологические и конструктивные параметры сдвоенных датчиков и их метрологические характеристики. Сравнивается также сложность измерительных устройств датчиков. Все анализируемые сдвоенные датчики имеют практически равнозначные технологические и конструктивные параметры. Незначительной сложностью по технологическим и конструктивным параметрам обладают сдвоенные датчики с накладными чувствительными элементами. Сдвоенные датчики с составными чувствительными элементами имеют незначительно сложные измерительные устройства. Сильное отличие анализируемых сдвоенных датчиков прослеживается по метрологическим характеристикам. Установлено, что лучшими метрологическими характеристиками обладают сдвоенные датчики, имеющие раздельные ЧЭ второго варианта исполнения. Такие датчики обеспечивают погрешность от неоднородности поля, не превышающую = 0.9%, и максимальный пространственный диапазон измерения 0 < a < 1 при угловых размерах чувствительных элементов 11 = 35.6, 21 = 90, 12 = 0, 22 = 35.5. Сдвоенные датчики с раздельными чувствительными элементами первого варианта исполнения обладают погрешностью, не превышающей = 2%, и максимальным пространственным диапазоном измерения 0 < a < 1 при угловых размерах чувствительных элементов 11 = 40, 21 = 90, 12 = 0, 22 = 35.5. Сдвоенные датчики с накладными ЧЭ первого варианта исполнения и с составными ЧЭ первого варианта исполнения обладают практически одинаковыми параметрами. Такие датчики имеют положительную погрешность от неоднородности поля, не превышающую = 4.6%, и максимальный пространственный диапазон измерения 0 < a < < 0.92. Отмечается метрологическое превосходство сдвоенных датчиков с раздельными чувствительными элементами второго варианта исполнения перед другими анализируемыми сдвоенными датчиками; им, в первую очередь, нужно отдавать предпочтение в использовании.
Бесплатно
Спектроскопия щелочных и легирующих металлов из растворов методом ионной подвижности
Статья научная
В работе представлены экспериментальные результаты по определению возможностей ион-дрейфового спектрометра с источником ионов электроспрей с бескапельной полевой десорбцией ионов из раствора динамическом делением потока анализируемой жидкости при атмосферном давлении и нормальных условиях. В качестве исследуемых объектов использовались водно-ацетонитрильные растворы солей щелочных и легирующих металлов. Исследования проводились на опытном образце аналитического комплекса ЭС-ИДС (электроспрей-источник ионов-ион-дрейфовый спектрометр), разработанного по заказу ФМБА России по Федеральной целевой программе "Национальная система химической и биологической безопасности Российской Федерации (2009-2014 гг.)". Проведено сравнение с серийными приборами капиллярного электрофореза серии "Капель" и атомно-абсорбционными спектрометрами серии "МГА", выпускаемых группой компаний "Люмэкс".
Бесплатно
Статья научная
Важнейшими характеристиками твердотельного лазера для научных и технологических применений являются высокая яркость и малая угловая расходимость выходного излучения. В серии из двух работ рассматривается методика численной оптимизации конфигурации резонатора лазера, построенного на базе серийного квантрона с компенсацией наведенной термолинзы, и проведена ее экспериментальная верификация. Компенсация осуществляется путем введения в резонатор отрицательной и положительной корректирующих линз, в результате чего появляется возможность получить в резонаторе длиной 1500 мм выходное излучение в виде гауссова пучка с малой угловой расходимостью, пригодного для научных исследований.
Бесплатно
Статья научная
Данная статья является 2-й частью нашего сообщения о результатах разработки под общим заглавием, 1-я часть которой имеет подзаголовок "I. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ". Описываемая здесь методика позволяет рассчитать фокусные расстояния корректирующих линз и их расположение в резонаторе по известным параметрам тепловой линзы и заданным характеристикам выходного лазерного пучка средствами квазигеометрической оптики с последующими уточнениями в дифракционном приближении.
Бесплатно
Транспортировка ионов в источниках с ионизацией при атмосферном давлении. I. Субстантивная геометрия
Статья научная
Проведено экспериментальное изучение и численное моделирование влияния геометрических и электрических параметров источников ионов с ионизацией при атмосферном давлении на транспортировку ионов от места ионообразования до входа в вакуумный интерфейс анализатора. Показана возможность эффективного управления потоком ионов с минимально возможными потерями в плотном газе. Выяснено, что основным источником потери ионов при транспортировке в покоящемся газе является движение по силовым линиям электрического поля замыкающихся, в частности, на краях отверстий электродов в источнике ионов. Влияние на поток ионов рассеяния в плотном газе и объемного заряда второстепенно в исследованной геометрии источника ионов и условиях.
Бесплатно
Транспортировка ионов в источниках с ионизацией при атмосферном давлении. II. Инверсная геометрия
Статья научная
Данная работа является продолжением в основном экспериментальных исследований источников ионов с ионизацией при атмосферном давлении - электроспрей и коронный разряд. Рассмотрен вариант источника ионов, когда игла с коронным разрядом или капилляр с мениском распыляемой жидкости выступают за плоскость противоэлектрода - такую геометрию источника ионов можно назвать инверсной. Проведено экспериментальное изучение и численное моделирование влияния геометрических и электрических параметров источников ионов с ионизацией при атмосферном давлении для инверсной геометрии на транспортировку ионов от места ионообразования до входа в вакуумный интерфейс анализатора. Показана возможность увеличения отбора тока ионов из первичного потока заряженных частиц в несколько раз по сравнению с традиционной геометрией при минимально возможных потерях в плотном газе. Влияние на поток ионов рассеяния в плотном газе и объемного заряда второстепенно в исследованной геометрии источника ионов и условиях.
Бесплатно
Формирование стабильных сферических эмульсий методом капельной микрофлюидики
Статья научная
В последние два десятилетия ведется поиск новых конструкций микроустройств, в том числе для получения микросфер диаметром от 30 до 600 мкм. В работе показано, что основным материалом для конструирования чипов микрофлюидных устройств является полидиметилсилоксан, это задает выбор мономеров, на основе которых могут быть получены микросферы, а также описаны основные преимущества и недостатки полидиметилсилоксана. Продемонстрирована возможность создания микрофлюидного устройства на основе латунного чипа с разной геометрией каналов (угол 180° и 120°). Рассмотрены закономерности работы такого чипа и выявлены условия, позволяющие получать стабильные сферические капли эмульсии циклогексан/вода размером 250 мкм при варьировании природы и концентрации поверхностно-активных веществ.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены экспериментальные данные по исследованию характеристик факела электрораспыления жидкости с динамическим делением потока в области распыления при нормальных условиях. Показана зависимость плотности тока распыленных заряженных частиц в поперечном распылению направлении. Зарегистрирован режим электрораспыления жидкости с коронным разрядом над поверхностью мениска; проведено сравнение характеристик тока при электрораспылении с коронным и без коронного разряда. Определена возможность управлять величиной тока распыленных частиц неэлектрическими параметрами.
Бесплатно
Статья научная
Исследование освещает проблему метрологии негладких поверхностей и выявление технических характеристик разработанной интерферометрической установки, где в качестве источника излучения применялся диод белого света. Получение высокоточной информации о геометрии оптической либо негладкой поверхности является значимой проблемой для метрологического обеспечения, и интерференционные приборы и комплексы, использующие источники света, которые загрубляют лазерный режим, способны обеспечить исследователя такой информацией. В работе исследованы метрологические параметры экспериментальной установки: диапазон, погрешность измерений, амплитуду интерференционного сигнала. Полученные экспериментальные результаты представлены в виде технических характеристик.
Бесплатно
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РАДИОЧАСТОТНЫХ ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ КАНАЛОВ
Статья научная
В статье рассматриваются аналитические выражения для потенциалов электрических полей, которые соответствуют цилиндрическим радиочастотным каналам. Электроды таких каналов представляют собой последовательность идентичных плоских диафрагм, в частном случае круговых диафрагм с апертурами постоянного радиуса. Полученные выражения позволяют оценивать возмущения транспортирующих электрических полей при приближении к краям электродов и могут быть полезны для быстрого качественного моделирования радиочастотных устройств, предназначенных для изоляции, транспортировки и фокусировки ионов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена гидродинамика электрофореза при одновременном воздействии постоянного и переменного электрических полей. Показано, что при совмещении постоянного и переменного внешних полей происходит перекачка энергии постоянного электрического поля в переменное гидродинамическое поле. Приведен пример дисперсной среды, в которой может возникнуть гигантская дисперсия диэлектрической проницаемости, что в свою очередь может способствовать повышению суммарной скорости электрофореза. Приведены аналогии поведения рассмотренной дисперсной среды с поведением электроакустического преобразователя, основанного на применении электрокинетических явлений.
Бесплатно
Статья научная
Проанализированы предложенные ранее механизмы создания переменным электрическим полем нелинейных стационарных течений вблизи дисперсных частиц: инерционный и поляризационный. Такое рассмотрение предпринято авторами в целях изучения в следующих работах эффекта совместного использования электрофореза на постоянном и переменном электрических полях. В процессе рассмотрения существующих моделей возникновения стационарных течений при воздействии переменного поля вследствие наличия поляризационных эффектов обнаружено, что, кроме стационарного течения и переменного течения на частоте задающего переменного поля, возникает еще и переменное течение на кратной частоте. Эти результаты могут оказаться полезными при возможном осуществлении электрофореза на суммарном постоянном и переменном электрическом поле.
Бесплатно
Статья научная
Разработан и создан электромагнит узла образца для рефлектометра поляризованных нейтронов (РПН), предназначенный для установки на "Н3"-нейтроноводе реактора ИР-8 НИЦ "Курчатовский институт". Особенностью данного электромагнита являются повышенные требования к величине (200 мТл) и однородности индукции магнитного поля (максимальное отклонение направления вектора индукции от вертикали не более 2 %), а также компактности. Расчетные характеристики магнита подтверждены результатами экспериментальных измерений.
Бесплатно
Статья научная
Энергоанализаторы, способные охватывать большой диапазон энергий за одно измерение, очень важны и вызывают большой интерес. С оптической точки зрения системы, обладающие хорошими спектрографическими свойствами, сильно отличаются от систем с хорошими спектрометрическими свойствами, а их разработка приводит к совершенно новым оптическим задачам и соответственно к новым способам их решения. Одним из полезных инструментов решения подобных задач являются поля, однородные по Эйлеру: электростатические, удовлетворяющие тождеству E( lx, ly, lz ) = l n E( x, y, z ), либо магнитостатические, удовлетворяющие тождеству B( lx, ly, lz ) = l n B( x, y, z ) (где n - фиксированный порядок однородности, l - произвольно варьируемая константа). Полям с целочисленными порядками однородности посвящено достаточно много публикаций, но возможности полей с нецелочисленными порядками однородности пока что остаются неизученными в достаточной степени. В данной статье рассматриваются спектрографические свойства двумерных полей (электрических и магнитных), однородных по Эйлеру с нецелочисленным порядком однородности, и показано, что их использование значительно расширяет свободу конструирования спектрографических энергоанализирующих систем.
Бесплатно
