В статье рассматриваются особенности применения гамильтоновой формы уравнений движения для решения задач оптики заряженных частиц. Анализируются некоторые неочевидные следствия, вытекающие из использования интегрального инварианта Пуанкаре — Картана. Показано, что возможно использовать уравнения движения в гамильтоновой форме для описания движения заряженных частиц в локальной системе координат, сопровождающей центральную траекторию, в том числе и тогда, когда в качестве независимой переменной используется длина базовой траектории.

 
Кл. сл.: уравнения движения в гамильтоновой форме, общие вопросы оптики заряженных частиц, аберрационные коэффициенты, симплектические соотношения, аналитическая динамика

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Бердников Александр Сергеевич, asberd@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 24.10.2023

Рассмотрена методика исследования спектров внутреннего трения и температурных зависимостей частоты свободного затухающего колебательного процесса, возбуждаемого в образцах различных по химической природе, структуре и строению материалах. Исходя из модельных представлений обобщенной модели Максвелла, обосновано возникновение локальных по температурным интервалам пиков диссипативных потерь, обусловленных проявлением подвижности элементов различных структурно-кинетических подсистем, образующих в совокупности всю исследуемую систему. Дан теоретический анализ и расчеты физико-химических и физико-механических характеристик для каждого пика диссипативных потерь, обнаруживаемых на спектре в широком температурном интервале исследований.

 
Кл. сл.: спектры внутреннего трения, механизмы диссипативных потерь, дефект модуля сдвига, свободные затухающие колебания, феноменологические модели

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Москва
Контакты: Шатохина Светлана Александровна, svetlanka.mazurina@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 10.10.2023

Датчики напряженности электрического поля являются неотъемлемой частью измерительных приборов и систем. Правильный их выбор обуславливает создания 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 δ = ±0.9%, и максимальный пространственный диапазон измерения 0 < α < 1 при угловых размерах чувствительных элементов Θ₁₁ = 35.6°, Θ₂₁ = 90°, Θ₁₂ = 0, Θ₂₂ = 35.5°. Сдвоенные датчики с раздельными чувствительными элементами первого варианта исполнения обладают погрешностью, не превышающей δ = ±2%, и максимальным пространственным диапазоном измерения 0 < a < 1 при угловых размерах чувствительных элементов Θ₁₁ = 40°, Θ₂₁ = 90°, Θ₁₂ = 0, Θ₂₂ = 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 δ = 4.6%, и максимальный пространственный диапазон измерения 0 < α < 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.

 
Кл. сл.: электрическое поле, напряженность электрического поля, датчик напряженности электрического поля, сдвоенный датчик, сравнительный анализ. погрешность от неоднородности поля

Омский государственный технический университет, Омск, Россия
Контакты: Бирюков Сергей Владимирович, sbiryukov154@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 28.01.2024

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.

 
Кл. сл.: внутренняя контаминация, пленки контаминантов, космический аппарат, собственная внешняя атмосфера, осаждение летучих соединений

Амурский государственный университет, Благовещенск, Россия
Контакты: Фомин Дмитрий Владимирович, e-office@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 17.02.2024

В статье рассмотрена кинетика адсорбции газов-восстановителей на поверхности металлооксидных полупроводниковых газочувствительных пленок n-типа проводимости. Показано, что их чувствительность в первом приближении пропорциональна концентрации детектируемой примеси. Данная работа является продолжением ранее опубликованного исследования, в котором рассматривалась хемосорбция газов-окислителей на поверхности полупроводника n-типа проводимости.

 
Кл. сл.: адсорбция, поверхность, электропроводность, металлооксидный полупроводник, концентрация, дефектная структура

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург
(Казаков С.А., Гревцев М.А.)
АО "Научно-производственное объединение "ПРИБОР", Санкт-Петербург
(Джагацпанян И.Э., Волчек А.О.)
Контакты: Казаков Сергей Алексеевич, kazakov59@mail.ioffe.ru

 
Материал поступил в редакцию 11.03.2024

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.

 
Кл. сл.: ферромагнитный дисперсный материал, относительная длина образца, магнитная индукция, автомодельная область, кусочно-линейная аппроксимация

МИРЭА — Российский технологический университет, г. Москва
Контакты: Сандуляк Дарья Александровна, d.sandulyak@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 12.12.2023

Предложено обеспечивать безопасность прибрежных сооружений за счет проведения многопозиционного мониторинга водного объема акватории охранной зоны с помощью гидроакустических средств, при проектировании антенн которых используют эффекты нелинейной акустики, в частности самовоздействие и взаимодействие ультразвуковых (УЗ) волн накачки. Проведен анализ применения гидроакустических систем активной локации с приемоизлучающими антенными устройствами оригинальной конструкции, которые размещают на дне мелководной акватории и используют для обнаружения надводных и подводных объектов, а также удаленного получения информации о гидроусловиях в различных точках акватории. Представлены расчетные результаты оценки энергетической дальности действия гидроакустической системы активной локации в режиме параметрического излучения и анализ пространственных характеристик макета рассмотренного антенного устройства, которые подтверждают возможность получения заявляемого результата.

 
Кл. сл.: ультразвуковой мониторинг мелководного объема, охранная зона акватории, параметрическая излучающая антенна

Южный федеральный университет, Таганрог
Контакты: Волощенко Елизавета Вадимовна, voloshchenko.liza@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 06.12.2023

Лабораторные крысы являются преимущественной моделью для изучения многих заболеваний, особенно таких социально-значимых как сердечно-сосудистые заболевания (инсульт и гипертония), диабет, онкологические заболевания. Со стороны эритроцитов патологические процессы приводят к нарушениям их деформируемости, что влечет ухудшение газотранспортной функции и изменение микрореологии крови. В последнее десятилетие для изучения поведения эритроцитов в условиях микроциркуляции in vitro стали применяться микрофлюидные устройства, которые позволяют регистрировать, сортировать и изучать здоровые и поврежденные эритроциты человека. Микрофлюидный анализ эритроцитов позволяет увязать в единую картину патологические изменения на молекулярном и мембранном уровне с модификацией формы клеток и поведением в потоке жидкости. С его помощью возможно напрямую моделировать движение эритроцитов в микрокапиллярах в условиях микроциркуляции крови и количественно анализировать влияние лекарственных препаратов на их транспорт в условиях in vitro. В настоящей работе проведено исследование влияния топологии и геометрических размеров микроканалов на возможность количественного определения средней скорости движения эритроцитов крыс и человека в микрокапиллярах для оценки степени влияния окислительного стресса на их транспортные и биофизические свойства. На основании полученных результатов был определен оптимальный дизайн микрофлюидного устройства, содержащего 16 параллельных микроканалов размерами 2.2 × 8 × 200 мкм, позволяющих определять скорость движения эритроцитов лабораторных крыс в условиях микроциркуляции и выявлять медленные, поврежденные окислительным стрессом клетки. Разработанный метод моделирования микроциркуляции крови в микрофлюидном устройстве имеет широкие перспективы применения для исследования влияния окислительного стресса на эритроциты лабораторных животных и человека, а также для контроля биофизических и функциональных свойств эритроцитов в доклинических и клинических исследованиях лекарственных препаратов.

 
Кл. сл.: микрофлюидное устройство, окислительный стресс, эритроциты, микроциркуляция крови, микрокапилляр, лабораторная крыса

Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет
им. Ж.И. Алферова РАН, Санкт-Петербург (Левдарович Н.А., Букатин А.С.)
Институт биомедицинских систем и биотехнологий, Высшая школа биомедицинских систем и технологий, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого,
Санкт-Петербург (Гречаная Ю.С., Иванов А.С.)
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова,
Санкт-Петербург (Грязнова М.О., Скверчинская Е.А., Миндукшев И.В.)
Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург (Букатин А.С.)
Контакты: Букатин Антон Сергеевич, antbuk.fiztek@gmail.com

 
Материал поступил в редакцию 11.12.2023

Рассмотрен разработанный в ИЗМИРАН один из неклассических методов объединения основного и резервного комплектов аппаратуры управления на борту космического аппарата, который обеспечивает возможность как автономного, так и управляемого дополнительной внешней системой ввода резервного комплекта. Главная особенность метода – возможность непосредственного электрического соединения цепей основного и резервного комплектов аппаратуры управления, т.е. отсутствие механической и электронной коммутации при сохранении достаточно высокого уровня надежности системы в целом. Предложенный подход имеет основную область применения в создании высоконадежной аппаратуры управления научного и специального назначения с нестандартными интерфейсами для работы в условиях космического пространства.

 
Кл. сл.: космический эксперимент, резерв, ввод резервного комплекта

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн
им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН), Москва, г. Троицк
Контакты: Лисин Дмитрий Валерьевич, lisindv@izmiran.ru

 
Материал поступил в редакцию 26.01.2024

В статье рассмотрена возможность изменения эксплуатационных характеристик параметрической излучающей антенны (ПИА) с многокомпонентным сигналом накачки, в частности для повышения энергетического потенциала на формирующихся низкочастотных сигналах кратных частот при неизменной ширине основного лепестка характеристики направленности. Это достигается за счет использования в качестве сигнала накачки фазированных спектральных составляющих, находящихся в полосе пропускания излучающего электроакустического преобразователя, разность частот которых и определяет состав полигармонического низкочастотного сигнала, генерирующегося в водной среде. Данный способ формирования ПИА позволяет увеличить эффективность генерации зондирующих сигналов именно в длинноволновом диапазоне, что актуально при осуществлении измерений параметров движения слоистой морской среды. Особенности формирования широкополосного излучения волн разностной частоты позволяет использовать "бестелесную" ПИА в новом качестве – как инструмент для косвенной оценки степени неровности поверхности моря при проведении измерений гидроусловий на прибрежной акватории.

 
Кл. сл.: параметрическая излучающая антенна, гидроакустический мониторинг

Южный федеральный университет, Таганрог
Контакты: Волощенко Елизавета Вадимовна, voloshchenko.liza@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 03.03.2024

Проведен анализ использования последовательностей сверхширокополосных сигналов (СШПС), сформированных на основе BPSK-модуляции для обеспечения скрытности и надежности передачи данных в системах радиосвязи. Проведена оценка их свойств с помощью показателей BDS-статистики и пик-фактора. В результате проведенных исследований установлено, что для выбранных условий исследования в целом подходящими являются последовательности СШПС, основанные на решении уравнения Эйлера — Лагранжа, характеризующиеся большей скрытностью от постороннего наблюдателя, чем другие исследованные последовательности СШПС. Так же показано, что все исследуемые последовательности СШПС обладают приемлемым значением пик-фактора. Отмечено, что последовательности СШПС, построенные на основе широко используемых импульсов, например моноциклы Гаусса, а также стандартизированные системы радиосвязи, не позволяют в полной мере обеспечить скрытность передачи данных в системах радиосвязи, поэтому их нецелесообразно использовать в СШПС-системах радиосвязи с высокими требованиями по обеспечению скрытности передачи данных. Проведенные исследования позволили дополнить знания о последовательностях СШПС для обеспечения скрытной и надежной передачи данных в системах радиосвязи.

 
Кл. сл.: сверхширокополосные сигналы, системы связи, скрытность, надежность

НИЯУ МИФИ, г. Москва, Россия (Гавришев А.А.)
СКФУ, г. Ставрополь, Россия (Осипов Д.Л.)
Контакты: Гавришев Алексей Андреевич, alexxx.2008@inbox.ru

 
Материал поступил в редакцию 21.02.2024