Радиофизика и электроника. Акустика

Нелинейная динамика. Численными методами исследована нелинейная стадия неустойчивости ударной волны в термодинамически неидеальной среде. Расчеты проведены для твердого дейтерия и для модельной среды со специально подобранным уравнением состояния. Впервые изучен случай распада неустойчивой ударной волны на устойчивую и акустически неустойчивую.

Исследована функция распределения уровня ошибок при передаче сигнала по оптоволоконным линиям связи, которые порождаются шумом усилителей и случайным двулучепреломлением, ведущим к дисперсии поляризованных мод. Показано, что вероятность аномально высокого уровня ошибок гораздо больше оценки в рамках гауссовой статистики. Изучено влияние на эту вероятность различных схем компенсации дисперсии поляризованных мод. (ИТФ РАН)

Показана возможность наблюдения в нелинейной среде с аномальной дисперсией обращенного эффекта Доплера. Построена теория распространения видеоимпульса в такой среде с преобразованием энергии видеоимпульсов в ВЧ сигнал, которое может составлять до 60-80%, а электронная перестройка частоты заполнения радиоимпульса - до 20%. Основные выводы теории подтверждены наблюдением обращенного эффекта Доплера в экспериментах в линиях передач с ферритом. (ИФМ РАН)

Обнаружено новое явление – автогенерация нелинейных мод, нарушающих принцип симметрии. Явление имеет фундаментальное значение для физики нелинейных колебаний и обнаружено при исследовании процесса параметрической генерации последовательностей солитонов огибающей спиновых волн в активных кольцах на основе ферромагнитных пленок. (СПб ГЭТИ, ТУ г. Кайзерслаутерн, Германия)

Проанализировано сильно нелинейное движение жидкости, ограниченной свободной поверхностью, в вертикальных, наклонных и горизонтальных трубах. Построена новая теория движения крупных пузырей в трубах. Численным моделированием исследованы течения со свободной границей в наклонных трубах – случай, практически важный для транспорта газа, нефти и воды. (ИТФ РАН)

Распространение радиоволн. Разработан новый метод определения высотных зависимостей амплитуды и фазы внутренних атмосферных гравитационных волн по данным измерений амплитудных мерцаний радионавигационных спутников. Метод будет применяться для глобального наблюдения за такими волнами, что важно для контроля процессов переноса энергии и кинетического момента на высотах от 5 до 100 км. (ИРЭ РАН, совместно с организациями Тайваня, Японии, Германии)

Методом спутниковой радиотомографии в направлении геомагнитного поля обнаружены искусственные квазипериодические крупномасштабные (50-100км) возмущения плотности плазмы, генерируемые мощным радиоизлучением среднеширотного нагревного стенда «Сура», которые занимают интервал высот от уровня отражения волны накачки до 500-600 км. (НИРФИ при ННГУ, ПГИ КНЦ РАН)

Зафиксирован приход внутренних атмосферных гравитационных волн и инфразвука от удаленного взрыва Витимского метеорита 24 сентября 2002 г. Подтверждена гипотеза о волноводном распространении инфразвука на большие расстояния. (ПГИ КНЦ РАН)

В северо-восточном регионе России организована диагностическая сеть для исследования ионосферы и распространения радиоволн, включающая в себя 5 цифровых автоматических ионозондов и трассу наклонного зондирования Норильск-Иркутск. (ИСЗФ СО РАН, ИКФИА СО РАН)

Физическая электроника. При возбуждении сильноточным электронным пучком в релятивистских лампах обратной волны достигнута в миллиметровом диапазоне на гигаваттном уровне 1,5-кратная конверсия мощности электронного пучка в микроволновое излучение. Длительность СВЧ-импульса составляла около десятка периодов колебаний. (ИЭФ УрО РАН, ИСЭ СО РАН)

Предложен новый тип эффективного источника ионов газов без накаливаемого катода. Широкий рабочий диапазон давлений газов, большой ток ионного пучка, минимальное его загрязнение делают этот ионный источник перспективным для использования в промышленных ионно-лучевых технологиях. (ИЭФ УрО РАН)

Предложена и реализована методика анализа скоростного распределения электронов в винтовых пучках мощных релятивистских гирорезонансных приборов, основанная на сепарации различных фракций электронов в адиабатически нарастающем магнитном поле. Методика позволяет получать данные о разбросе поперечных скоростей электронов и питч-факторе в области существенно релятивистских энергий, где традиционный электростатический метод непригоден. (ИПФ РАН)

Созданы планарные автоэлектронные эмиттеры на основе однослойных и многослойных углеродных нанотрубок со свойствами, позволяющими использовать их в вакуумных СВЧ приборах, люминесцентных источниках света и других вакуумных электронных приборах. (ИРЭ РАН, КФТИ КазНЦ РАН, ИПХФ РАН)

При изучении процесса инициирования вакуумного пробоя под действием импульсов напряжения пикосекундной длительности установлено, что при взрыве микроострий на катоде достигается такая величина электрического поля, при которой прозрачность потенциального барьера равна единице для всех электронов, вплоть до дна зоны проводимости. Это позволяет получать максимально возможную плотность тока автоэлектронной эмиссии при данных условиях. (ИОФАН, ИЭФ УрО РАН)

Акустика. Разработан и апробирован метод модуляционно-модовой нелинейной акустической томографии для определения местоположения трещин в твердых телах, основанный на измерении коэффициента модуляции высокочастотной акустической волны низкочастотными осцилляциями для разных собственных мод образца. Он может найти применение в неразрушающей диагностике различных конструкций. (ИПФ РАН)

В исследованиях эффекта обращения волнового фронта (ОВФ) второй гармоники сфокусированной ультразвуковой волны обнаружена эффективная ретрофокусировка обращенного пучка. Проанализированы возможности использования эффекта селективного ОВФ гармоник в акустоскопии и неразрушающем контроле. (ИОФАН)

Создано уникальное техническое средство для исследования акустических полей в морских условиях, которое включает процессорное устройство, встраиваемое непосредственно в гидрофон, и цифровую антенну, работающие в реальном масштабе времени, что позволяет решать задачи акустики мелкого моря с полным перекрытием приемной апертурой глубины волноводаю (ИПФ РАН)

Разработана методика конструирования акустического теплового насоса, обеспечивающая максимальную эффективность электротеплового преобразования за счет оптимального электромеханического и механоакустического согласований. (АКИН)

Сформулирована обратная задача восстановления глубинной температуры объекта при корреляционном приеме теплового и акустического излучения. Предложен вариант восстановления глубинной температуры с помощью линейных фазированных решеток без использования данных о коэффициенте поглощения. (ИРЭ РАН)

В рамках численного и натурного экспериментов исследованы особенности дальнего распространения низкочастотных узкополосных звуковых сигналов в придонном акустическом канале со случайными неоднородностями, обусловленными внутренними волнами и шероховатым дном. Показано, что в придонном канале, типичном для Баренцева моря и обладающем специфическими дисперсионными свойствами, к тому же характеризующимся сильным затуханием звука, возможно выделение составляющих сигналов лишь нескольких нормальных волн. (ИОФАН)

Численными методами выявлен эффект когерентной кластеризации звуковых лучей в случайно-неоднородном океаническом волноводе, позволяющий объяснить особенности временных фронтов в натурных экспериментах по сверхдальнему распространению звука в северо-западной части Тихого океана. (ТОИ ДВО РАН)

Физика плазмы

Показано, что при больших тороидальных магнитных полях происходит структурная перестройка турбулентности, ответственной за аномальный перенос плазмы на периферии токамака. Найден новый вид плазменных возмущений, которые могут быть ответственны за спонтанную генерацию неоклассических тиринг-мод и ограничивать предельное давление плазмы в токамаке. (РНЦ «КИ»)

На токамаке ФТ-2 в экспериментах по микроволновому рассеянию назад из области верхнего гибридного резонанса зондирующей волны обнаружен гигантский доплеровский сдвиг рассеянного излучения на 1-2 МГц. Эффект может быть использован для разработки локальной диагностики вращения плазмы в тороидальных ловушках, отличающейся высокой точностью. (ФТИ РАН)

Обнаружен эффект коллективного нагрева ионов на установке ГОЛ-3, возникающий при взаимодействии сильноточного пучка релятивистских электронов с плотной (10²¹ м^-3) плазмой, удерживаемой в многопробочной магнитной ловушке. Достигнута ионная температура свыше 1 кэВ при времени удержания энергии около 0,5 мс. (ИЯФ СО РАН)

На сферическом токамаке «Глобус-М» при дополнительном нагреве плазмы пучком нейтральных частиц – атомов дейтерия с энергией 24 кэВ и мощностью 0,3 МВт – зафиксирован двукратный рост ионной температуры, рост плотности плазмы на 40% и увеличение тока разряда. Не обнаружено деградации энергетического времени жизни, что свидетельствует о хорошей термоизоляции плазмы. (ФТИ РАН)

Изучен турбулентный нагрев основной массы ионов для плазмы с тяжелыми и легкими ионами с учетом влияния динамической поляризуемости плазмы на вероятность индуцированного рассеяния волн на ионах. Показано, что это влияние приводит к более быстрому нагреву тяжелых ионов и несколько более медленному - легких ионов. (ФИАН)

Обнаружено существенное влияние микроструктуры малоплотного материала (пенные среды, пористые материалы с беспорядочным распределением тонких нитей) на параметры и поведение плазмы, образующейся внутри облучаемых лазером образцов, а именно, на размеры образующейся области горячей плазмы, скорость и эффективность энергопереноса в глубь мишени. (ГНЦ РФ ТРИНИТИ)

Предложен и реализован локальный бесконтактный оптический метод измерения величины и направления магнитного поля в плазме, основанный на когерентном пленении населенности в среде возбужденных атомов или ионов. Метод применим для значений магнитного поля от десятков гаусс до нескольких тесла в широком диапазоне параметров плазмы - от термоядерной до газоразрядной низкого давления. (ИПФ РАН)

С помощью меридиональной цепочки из 6 наблюдательных пунктов, в том числе на борту научно-исследовательского судна в акватории Баренцева моря, общей протяженностью 1700 км, выполнена непрерывная и детальная радиотомография распределения электронной плотности ионосферы от субавроральной области до полярной шапки. Выявлена сложная структура ионосферы даже при спокойных геофизических условиях. (ПГИ РАН)