Научный архив: статьи

Статья является развитием градиентного подхода с нейронной схемой в качестве формирователя изображения для ФПУ с микросканированием. В рассматриваемой модели широко используется метод наименьших квадратов (МНК). Данная МНК-модель обеспечивает оценку вариантов обработки на основе сопоставления градиентов сигналов и матриц неизвестных, соответствующих формируемым изображениям. Модель включает сопоставление градиентов сигналов и неизвестных, систему линейных уравнений относительно неизвестных, соответствующую системе нейронную схему; традиционное решение системы используется для формирования критерия остановки нейронной схемы.

Изучены свойства спектров рентгеновского дифракционного отражения многослойных периодических гетероструктур AlGaAs/GaAs в зависимости от толщины и состава материала слоев и количества периодов. Показано, что количество и интенсивность дополнительных дифракционных максимумов на кривых качания возрастает с увеличением толщины слоев и количества периодов. Состав слоев не влияет на количество максимумов, а изменяет их угловое положение и полуширину. Проводилось сравнение численных расчетов с экспериментальными спектрами, измеренными для гетероструктуры, выращенной методом молекулярнопучковой эпитаксии и состоящей из 50 периодов, в которых барьер AlxGa1-xAs имел состав x  26,7 % и толщину d  51,6 нм, а квантовая яма GaAs – толщину d  4,6 нм. Установлено хорошее соответствие рассчитанных параметров с технологическими данными и результатами измерения на просвечивающем электронном микроскопе.

Проведены исследования влияния оптического излучения на адмиттанс МДП-структур на основе n(p)-Hg1–xCdxTe (x = 0,21–0,23), выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии с приповерхностными варизонными слоями с повышенным содержанием CdTe и без таких слоев. Установлено, что освещение существенно изменяет вид полевых зависимостей емкости и приведенной проводимости в режиме инверсии для структуры с варизонным слоем. Изменение емкости МДП-структуры в режиме инверсии происходит по двум механизмам: уменьшение времени формирования инверсионного слоя, увеличение значения емкости в минимуме низкочастотной ВФХ. Приведенная проводимость МДП-структуры при освещении уменьшается на низких частотах, но возрастает на высоких частотах.

Изучено изменение поверхностных свойств семян пшеницы под воздействием нетермической плазмы, инициируемой тлеющим разрядом атмосферного давления в аргоне. Воздействие на оболочку семени неравновесной плазмы тлеющего разряда атмосферного давления приводит к модификации поверхности семени, заключающееся в проявлении на поверхности семени мелкоячеистой сетчатой структуры. При увеличении длительности воздействия или мощности разряда эффекты травления на поверхности семени усиливаются, но при этом скорость прорастания семян не увеличивается с интенсификацией параметров обработки.

В данной работе приводятся результаты моделирования плазмы в газоразрядной камере ион-ного двигателя ИД-50. Для получения этих данных использовалась двухмерная кинетическая модель, основанная на методе «частиц в ячейках» (Particle-in-Cell). Анализ результатов, которые лежат в хорошем соответствии с экспериментальными данными, позволил выявить корреляцию между траекториями первичных электронов и эффективностью работы газоразрядной камеры. Показана взаимосвязь между геометрией магнитной системы, определяющей траектории первичных электронов, картиной течения ионной компоненты и величиной энергетической цены иона.

В статье представлены результаты измерения потенциала изолированного коллектора, облучаемого электронным пучком в среднем вакууме, при различных значениях  – коэффициента вторичной электронной эмиссии электронов (ВЭЭ). Изменение  обеспечено плавным перемещением относительно электронного пучка коллектора, составленного из двух металлов (алюминия и титана) с резко различающимися значениями коэффициента ВЭЭ. Предложена модель, удовлетворительно описывающая измеренную зависимость, и методика, позволяющая по установившемуся потенциалу изолированного коллектора оценивать коэффициент ВЭЭ различных материалов, в том числе и диэлектриков.

статье представлены результаты экспериментального исследования процесса формирования и движения ударных волн при высоковольтном электрическом разряде в воде. Для рассматриваемого режима разрядов определены давление и скорость фронта ударной волны и рассчитан момент достижения ударной волной максимальной интенсивности.

В настоящее время в ряде ионных электронно-циклотронных резонансных (ЭЦР) источников для создания и нагрева плазмы используется мощное микроволновое излучение современных гиротронов. Вследствие большой мощности излучения такие системы работают в основном в импульсном режиме. Этот тип ионных ЭЦР-источников был разработан в Институте прикладной физики Российской академии наук, и большая часть экспериментальных исследований была выполнена на установке SMIS 37. Для создания плазмы на SMIS 37 использовались гиротроны с частотами 37,5 и 75 ГГц и максимальными мощностями 100 и 200 кВт, соответственно. Такое микроволновое излучение позволяло создавать плазму с уникальными параметрами: электронной плотностью более 1013 см–3, электронной температурой 50–300 эВ, ионной температурой около 1 эВ. Принципиальное отличие этих систем от традиционных ЭЦР-источников состоит в реализации так называемого квазигазодинамического режима удержания плазмы в ловушке. В соответствии с режимом удержания такие источники были названы «газодинамическими ЭЦР-источниками». В этих системах время жизни плазмы обычно составляет несколько десятков микросекунд, что в сочетании с высокой электронной концентрацией приводит к формированию плазменных потоков из ловушки с плотностями до 1–10 А/см2. Была продемонстрирована возможность создания пучков МЗИ (азот, аргон) и протонных (дейтронных) пучков с токами на уровне сотен мА при среднеквадратичном нормализованном эмиттансе порядка 0,1 ×мм×мрад. Следующим шагом в исследованиях является переход к непрерывному режиму работы газодинамического ионного ЭЦР-источника (ЭЦР ИИ). С этой целью в ИПФ РАН создаётся новая экспериментальная установка. Для получения плазмы в будущем источнике будет использоваться излучение гиротронов на частотах 28 и 37,5 ГГц. В настоящей работе дан обзор полученных результатов и состояния дел по монтажу нового источника.

Дан обзор новых интересных результатов, представленных на 10-м Международном научном семинаре по СВЧ-разрядам (X-th International Workshop on Microwave Discharges: Fundamentals and Applications) состоявшемся с 3 по 7 сентября 2018 года в г. Звенигороде Московской области.

Предложены и экспериментально исследованы численно-аналитические алгоритмы интегрирования уравнений движения заряженных частиц в электрических полях. Необходимость в разработке таких алгоритмов возникла при моделировании интенсивных пучков заряженных частиц в протяженных системах. Характерной задачей при этом является по возможности точное определение расширения пучка и его угловой расходимости на значительном расстоянии от поверхности старта (эмиттера). Применение классических численных алгоритмов не давало адекватных результатов. Поэтому возникло предложение на каждом шаге численного интегрирования использовать аналитическое решение уравнений движения, сделав упрощающие предположения об электрических полях. Упрощающие предположения в пределах шага численного интегрирования, дающие достаточную точность и, в то же время, несложное решение, состояли в следующем: в продольном направлении поле предполагается постоянным, а в поперечном – линейным по координате, что характерно для интенсивных пучков. Дано экспериментальное сравнение численно-аналитических алгоритмов с численными алгоритмами, которое показало преимущество разработанного подхода.

Цель исследования. Проблема инициирования познавательной активности учащихся приобретает в настоящее время постоянно возрастающую значимость. Понимание практической невозможности передачи в процессе обучения объемов информации, необходимых для формирования широкого спектра требуемых компетенций, заставляет искать новые дидактические подходы к достижению цели, в числе которых - ориентация на развитие познавательной активности. Важнейшим инструментом для этого могут стать системы искусственного интеллекта, сферы применения которых в последние два-три года стремительно расширяются. Однако в учебном процессе обращение к искусственному интеллекту не всеми воспринимается позитивно. Хорошо известны дискуссии о неэтичности выполнения учебных заданий с помощью ChatGPT или подобных систем. Поиск приемлемых и эффективных решений был поставлен авторами настоящей работы в качестве основной цели исследования. Еще одной целевой установкой явилась попытка разработки и введения в практику обучения на уровне общего образования нового нетрадиционного метода, основанного на возможности инициирования познавательной активности учащихся через системы искусственного интеллекта. Третьей целью представлялось обоснование выбора физики как учебной дисциплины среди некоторых других для иллюстрации эффективности предлагаемого метода обучения в общеобразовательном курсе физики.

Материалы и методы. Материалом (объектом) исследования выступил процесс обучения физике на уровне общего образования в части проблем, обычно вызывающих трудности у учащихся. К таким трудностям в первую очередь относятся вопросы, связанные с решением физических задач, оценкой полученных результатов, пониманием необходимости опоры в каждом конкретном случае на те или иные физические теории и закономерности, а также осознание разумности применения формул, выражающих физические законы. Основным общим эмпирическим методом исследования явилось наблюдение за различными этапами учебного процесса. К общим методам теоретического исследования был отнесен анализ научной литературы по методам развития познавательной активности учащихся, а также оценка образовательных возможностей доступного для обучающихся спектра систем искусственного интеллекта с выработкой рекомендаций по их практическому применению. Специальным методом, характерным для педагогических наук, являлось педагогическое моделирование методики работы на разных стадиях учебного процесса.

Результаты. Впервые в системе педагогического знания предложен, сформулирован, разработан, описан и апробирован новый нетрадиционный метод инициирования познавательной активности учащихся в общеобразовательном курсе физики на основе верификации результатов поисковых запросов к системам искусственного интеллекта. Разработана методика работы с учащимися от стадии постановки учителем задачи, осознания обучаемым ее существенных и несущественных особенностей через многократное формулирование поисковых запросов к системе искусственного интеллекта с последующим анализом полученных ответов, до самого важного - верификации результатов работы с системой искусственного интеллекта и обоснованным выводом о решении проблемы. Этапы исследования и предлагаемой методики подробно проиллюстрированы примерами решения задач общеобразовательного курса физики. Результаты апробации уже на данной стадии продемонстрировали эффективность инициирования познавательной активности учащихся в общеобразовательном курсе физики через верификацию результатов поисковых запросов систем искусственного интеллекта.

Заключение. Использование средств вычислительной техники и ее программного обеспечения в общем образовании постоянно меняет направление вектора своего развития. От восторженных ожиданий до законодательного запрета использования «…средств подвижной радиотелефонной связи во время проведения учебных занятий при освоении образовательных программ начального общего, основного общего и среднего общего образования…» [1]. Надеемся, что к средствам вычислительной техники это относится лишь в части их использования в режиме «подвижной радиотелефонной связи». На все же остальные случаи, включая работу с системами искусственного интеллекта, запрет не распространяется. Именно здесь и следует ожидать наибольших успехов.

Представлены результаты исследования долговечности молекулярно-напыленных оксидных катодов в циклотронных защитных устройствах. Методами атомно-силовой микроскопии исследована морфология эмиссионной поверхности напыленного катода. Приведены эмиссионные характеристики катодов и графики зависимости срока службы от температуры и плотности тока. С применением растровой электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии показано влияние предельных параметров работы катода на морфологию и состав поверхности.