Электрофизика

Получены новые данные по свойствам криогенной плазмы. Выполнено пионерское экспериментальное исследование неидеальной «пылевой» плазмы с температурой 5-10 Kи обнаружены плазменно-пылевые объекты макроскопических размеров со свободной границей, характерные для фазовых переходов с образованием конденсированной фазы. Впервые для криогенной плазмы получены данные о зависимости частоты ионизации и скорости дрейфа электронов от поля в молекулярной жидкости в сильном электрическом поле. (ИВТ РАН)

Выполнено комплексное экспериментальное исследование динамики макрочастиц в плазме высокочастотного емкостного разряда и тлеющего разряда постоянного тока. Эксперименты в пылевой плазме тлеющего разряда проводились на земле и в условиях микрогравитации (орбитальный комплекс «Мир» и Международная космическая станция). Измерены парные корреляционные функции, температуры и коэффициенты диффузии макрочастиц в широком диапазоне параметров пылевой плазмы.

Выполнен комплекс расчетно-теоретических и экспериментальных исследований с целью моделирования воздействия внешних электромагнитных полей, создаваемых естественными (молнии) и искусственными (диверсионные устройства) источниками сильных нестационарных токов. На основе взрывомагнитного генератора создан мобильный имитатор токов молнии, испытанный на заземляющих опорах линий электропередач (ЛЭП) и молниеотводах. С помощью малогабаритного наносекундного генератора импульсных напряжений смоделированы условия несанкционированного внешнего воздействия на высоковольтные изоляторы мощной ЛЭП, исследована деградация изоляторов и их разрушение. (ИТЭС ОИВТ РАН)

Проведены исследования особых свойств электродинамических систем из материалов с отрицательными значениями диэлектрической и магнитной проницаемостей. Исследованы эффекты отрицательного преломления, прохождения потоков энергии и особенности фокусировки. Рассмотрены источники в виде нитей электрического тока, расположенных вблизи фокусирующей пластины. Впервые экспериментально и теоретически получено изображение источников, расстояние между которыми существенно меньше длины волны. Таким образом, удалось на практике преодолеть ограничение на степень детализации изображения, известное как «дифракционный предел». Это в перспективе может стать основой технологического прорыва в микроэлектронике и в технологии производства фокусирующих систем, антенн, специальных материалов. (ИТПЭ ОИВТ РАН)

В совместной работе с японскими учёными (Университет г. Осака) в 2002-2003 годах изучен механизм действия допирующих добавок фуллерена, приводящий к тушению люминесценции и значительному увеличению квантового выхода образования свободных носителей заряда и являющийся важным, в частности для фотовольтаических преобразователей солнечной энергии в электрическую. Использование нового двухимпульсного лазерного метода, предложенного в ИНЭПХФ РАН, позволило разрешить во времени процесс образования свободных носителей заряда, измерить времена жизни предшествующих стадий в области пикосекунд и показать высокую эффективность разделения зарядов в допированных полимерах. Получены экспериментальные доказательства проявления поляронных пар в кинетике фотопроводимости в области пикосекунд, регистрируемой двухимпульсным лазерным методом.

В рамках диффузионной модели возбуждения одноатомного газа электронным ударом в электрическом поле большой напряженности удалось объяснить связь между дрейфовой скоростью избыточных электронов, скоростью возбуждения атомов и напряженностью электрического поля для инертных газов. Показано, что при напряженности электрического поля выше порога люминесценции неупругие соударения с атомами инертного газа становятся основным механизмом потерь энергии для электронов. Полученные закономерности хорошо описывают особенности электролюминесценции и электронного дрейфа в сильном электрическом поле в газообразном ксеноне. (ИНЭПХФ РАН)

Впервые выполнен комплекс широкомасштабных исследований свойств импульсных дуг мегаамперного диапазона в сверхплотных газовых средах (в водороде и воздухе). В результате измерений электрических и оптических характеристик дуг определены основные параметры плазмы в канале разряда и обнаружены новые физические явления, характерные для импульсных разрядов в водороде при начальной концентрации выше 10²²см ^-3. Главными из них являются: рост напряженности поля в канале разряда при увеличении начальной плотности газа и амплитуды разрядного тока, уменьшение диаметра канала дуги по мере роста давления окружающего газа, повышение температуры столба дуги ( до 30 эВ при амплитуде разрядного тока 250 - 300 кА). Результаты исследований излучательных характеристик дуги позволят создать источники ультрафиолетового и рентгеновского излучения с большим энергетическим выходом.

На основе исследований импульсных дуг мегаамперного диапазона создана конструкция гиперскоросного ускорителя сочетающего адиабатическое сжатие водорода с последующим дуговым нагревом, имеющая значительные преимущества по сравнению с другими типами ускорителей. Результаты исследований являются основой для создания новых типов мощных плазмотронов и на их базе новых технологий. (ИПЭФ РАН)

Впервые реализован сверхбыстрый механизм коммутации тока в полупроводниках на основе туннельно-ударного ионизационного фронта. При подаче на прибор, содержащий 20 последовательно соединенных кремниевых структур, обратного напряжения величиной 200 кВ за время 1 нс происходит заполнение структур плазмой и коммутация тока в нагрузку за время около 200 пс. Фронт импульса напряжения лежит в диапазоне 200-250 пс, а максимальные скорости роста тока и напряжения составляют 10 кА/нс и 500 кВ/нс соответственно. (ИЭФ УрО РАН)