Мир физики и техники 20

Монография является пособием по составлению заявок на изобретения в области высоких и нанотехнологий. В ней на конкретных примерах с минимальным использованием специальной терминологии изложены методики патентования широкого круга объектов: от простейших до многокомпонентных нанотехнологических комплексов. Поэтому книга может быть полезна широкому кругу изобретателей, а также студентам высших учебных заведений, обучающихся по специальностям: «Нанотехнологий в электронике», «Наноматериалы», «Микроэлектроника и твердотельная электроника», «Микросистемная техника», «Электроника и микроэлектроника».

Монография посвящена разработанному в ФГБУ «ФНЦ трансплантологии и искусственных органов им. ак. В. И. Шумакова» Минздрава России современному методу исследования трехмерных микронаноструктур – сканирующей зондовой нанотомографии (СЗНТ), основанной на комбинации сканирующей зондовой микроскопии и ультрамикротомии. В книге проанализированы преимущества и недостатки СЗНТ в сравнении с другими методами анализа ультраструктуры, представлены результаты исследований трехмерной структуры различных биоматериалов и биологических объектов. Рассмотрены ключевые технические решения разработанных аппаратных комплексов для СЗНТ и криоСЗНТ и особенности их патентования. Книга предназначена для специалистов в области нанотехнологий, микроскопии высокого разрешения, структурной биологии, химии полимеров, науки о материалах и других специальностей.

В книге рассматриваются методы расчета сложных вакуумных систем. Под сложной вакуумной системой понимается система, состоящая хотя бы из двух простых элементов. Книга утверждена на научно-техническом совете ФГУП «НИИВТ им. С. А. Векшинского» и рекомендована для научных сотрудников, аспирантов и студентов теплофизических и инженерно-физических специальностей.

Данная книга обобщила оригинальные научно-технические результаты в области разработки и создания оптико-электронных средств идентификации и контроля подлинности защитных голограмм, полученные автором в рамках выполнения прикладных исследований, проводимых в рамках целевых программ Министерства образования и науки РФ, по заданиям государственных и коммерческих организаций. Книга открывает перспективы для дальнейших исследований в области применения, проектирования и исследования оптико-электронных и лазерных систем автоматического контроля подлинности документов с нанесенными на них защитными голограммами. Издание будет полезно как для ученых и специалистов, работающих в сфере голографических технологий, защиты от подделки и контроля подлинности документов, ценных бумаг, денежных знаков и другой продукции, так и для студентов и молодых специалистов, обучающихся и желающих работать в данной области науки и техники.

Экспериментальные исследования инфинитного (неограниченного хотя бы в одном направлении) движения квантовых частиц с применением зондовых нанотехнологий показали, что нужно более пристально посмотреть на прежние представления об их движении. А именно, наряду с классической кинетической энергией частицы переносят энергию квантовой нелокальности движения, иначе говоря, участвуют одновременно в двух движениях. Квантовая составляющая энергии движения может быть в некоторых случаях значительной. На основе этого явления предсказано и экспериментально доказано несколько новых эффектов. Испытан прототип холодильного устройства, работающего на эффекте переноса квантовой составляющей энергии движения. Издание предназначено для студентов, изучающих квантовую механику, для аспирантов и молодых научных сотрудников, изучавших ранее квантовую механику и работающих в области нанотехнологии, стремящихся открыть новые эффекты и создать уникальные устройства. Издание 2-е,исправленное и дополненное

Книга посвящена рассмотрению практики прецизионной лазерной обработки и основана на результатах авторских работ, полученных в ЭНИМС в период 1963—1993 гг. и в НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» в период 1998—2012 гг., а также на анализе многочисленных работ отечественных и зарубежных исследователей, опубликованных в открытых источниках. В книге дано определение понятия лазерной прецизионной обработки и представлен обзор основных областей ее применений. Изучены закономерности лазерного сверления, резания, фрезерования и разделения материала импульсами лазерного излучения с длительностью от единиц миллисекунд до сотен фемтосекунд. Рассмотрены процессы формирования отверстия при лазерном сверлении во времени, влияние на форму отверстия частоты следования импульсов, экранирование излучения на продуктах абляции, образование полей термонапряжений в зоне обработки, приводящих к трещинообразованию. Проведена классификация процесса лазерного резания материалов, сформулированы и объяснены основные закономерности этого процесса. Приведены экспериментально установленные режимы оптимального резания различных материалов с использованием различных типов импульсных и непрерывных лазеров, позволяющие обеспечить требования, предъявляемые к прецизионной и высококачественной обработке. Рассмотрена и объяснена методика подбора таких режимов. Проанализировано, в каких случаях целесообразно использовать лазерное фрезерование и каким образом оно должно проводиться. Приведены практические примеры лазерного фрезерования. Рассмотрены перспективы и возможности технологии разделения полупроводниковых и диэлектрических материалов за счет использования механизмов лазерного термораскалывания и формирования в материале внутренних зон разрушения. В заключительном разделе книги приведены технические данные и особенности конструкции различных типов отечественных технологических установок для прецизионной обработки, которые разработаны и производятся НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ». Книга рассчитана на специалистов научно-исследовательских, технологических и производственных подразделений промышленных предприятий, использующих лазерные технологии. Она будет полезной также для студентов и аспирантов, изучающих процессы лазерной обработки.

Учебное пособие представляет собой систематизированное и доступное изложение курса физики твердого тела, содержащее основные элементы физики конденсированного состояния и ее приложения для описания физических свойств твердых тел и процессов, происходящих в них. В книге подробно затрагиваются вопросы строения кристаллов и аморфных твердых тел, рассматриваются типы межатомных связей и их влияние на структуру веществ. Приводятся основные положения теории колебаний атомов в кристаллической решетке, описаны тепловые, магнитные и диэлектрические свойства конденсированных сред. В учебном пособии отражены необходимые сведения из атомной физики и квантовой механики, и на этой основе – зонная теория твердых тел и электронные процессы в них. Рассматриваются основные положения теории сверхпроводимости и фазовых переходов. Книга написана доступным языком с привлечением математического аппарата в объеме вузовских курсов по математике. Учебное пособие рассчитано на студентов инженерных факультетов, изучающих физику твердого тела или отдельные ее разделы, а также может быть полезно научным работникам смежных с физикой областей науки, желающим ознакомиться с основными положениями и методами физики твердого тела.

Явление динамического хаоса, открытое в последней трети двадцатого века, широко распространено в природе и искусственных системах. Его необычные свойства буквально перевернули обычные представления о том, что малые возмущения или события могут приводить лишь к незначительным изменениям в будущем. Оказалось, что все может быть с точностью до наоборот («эффект бабочки»). Подобно тому, как лазеры являются эффективными источниками узкополосного света, генераторы хаотических колебаний являются эффективными источниками широкополосных аналоговых шумоподобных колебаний. Излагаются теория генерации динамического хаоса в радио– и микроволновом диапазонах частот, принципы построения источников хаоса и их реализация в виде твердотельных устройств с сосредоточенными параметрами.

В книге рассмотрены радиационно-индуцированные процессы, возникающие при взаимодействии ионизирующих излучений с веществом, положенные в основу дозиметрических измерений. Особое внимание уделено методам твердотельной дозиметрии на основе термостимулированной люминесценции. Описаны механизмы образования анионных дефектов в объемных и наноструктурных широкозонных оксидных диэлектриках, проведено сравнение их люминесцентных и дозиметрических свойств. Приведен обзор и анализ различных типов кинетических моделей термостимулированной люминесценции, в том числе основанных на конкурирующем влиянии глубоких ловушек. Описаны эффекты сенситизации люминесценции в широкозонных оксидах, обусловленные изменением заселенности глубоких центров. Представлены результаты, доказывающие решающую роль процессов температурно-зависимого захвата носителей заряда глубокими ловушками в формировании люминесцентных и дозиметрических свойств данного класса материалов. Приводятся сведения о дозиметрических характеристиках и применении термолюминесцентных детекторов ионизирующих излучений ТЛД-500К на основе анион-дефектного оксида алюминия. Книга адресована широкому кругу читателей – специалистам по физике конденсированного состояния, радиационной физике диэлектрических материалов, инженерам, работающим в области индивидуальной, медицинской и технологической дозиметрии и радиационного мониторинга. Она может быть также полезна аспирантам и студентам старших курсов.

Рассмотрены основные типы систем памяти цифровой информации на оптических дисках и голографических носителях, приведены требования и определены основные характеристики и параметры оптико-голографических систем архивной памяти. Проанализированы методы мультиплексирования микроголограмм Фурье на голографический носитель. Рассмотрены основные оптические схемы регистрации цифровой информации в виде одиночных и наложенных микроголограмм оптико-голографических систем архивной памяти, приведены требования к их узлам и блокам. Приведен метод компьютерного синтеза одномерных и двухмерных микроголограмм Фурье и проанализированы оптические схемы для их считывания и записи на голографический носитель. Книга открывает перспективы для дальнейших исследований, разработок и проектирования конкретных оптико-голографических устройств и систем архивной памяти с записью цифровой или аналоговой информации. Издание будет полезно как для ученых и специалистов, работающих в области голографических технологий, оптико-электронных голографических корреляционных систем распознавания изображений, голографической микроскопии, так и для студентов и молодых специалистов, обучающихся и желающих работать в данной области науки и техники.

Интригующие свойства динамического хаоса и связанных с ним бифуркационных явлений давно привлекают пристальное внимание исследователей. Достижения в области сложной динамики нелинейных систем позволили к началу 1990-х годов осознать потенциальное значение динамического хаоса как средства и идеологии обработки и передачи информации. В связи с этим в ИРЭ РАН было сформировано направление исследований «Информационные и коммуникационные технологии на основе динамического хаоса» – лаборатория «Информхаос». В книге рассматриваются основные разработки лаборатории и полученные результаты, включая нелинейные динамические системы для записи, хранения и ассоциативного извлечения информации, общие принципы формирования шумоподобных хаотических сигналов в электронных устройствах, применение хаотических сигналов для беспроводной передачи данных, самоорганизующиеся сенсорные и активные сети беспроводной связи на основе прямохаотических приемопередатчиков, применение приемопередатчиков с хаотическими сигналами для связи и управления в группировках мобильных объектов, разработка идеи искусственного радиоосвещения на основе миниатюрных источников шумоподобного хаотического излучения микроволнового диапазона.

Сборник статей иллюстрирует оригинальный подход на основе решения целого ряда известных задач квантовой механики в представлении плотности вероятности и сравнения решений с результатами волнового представления, что позволило устранить имеющиеся противоречия и получить ряд новых результатов, в том числе описание субатомов водорода. Субатомное состояние водорода – новое неизвестное ранее состояние водорода, предсказанное на основе многолетних теоретических исследований. Эти атомы водорода в основном состоянии отличаются более компактной локализацией и, как показывают эксперименты, возможно, вносят основной вклад в экспериментально доказанную ядерную трансмутацию элементов, что позволит создавать новые низкотемпературные источники энергии. Все статьи объединены одной целью – доказать теоретически и экспериментально существование субатомов водорода. Субатомы водорода могут играть заметную роль и в биологических системах для воспроизведения необходимых для роста и развития элементов путем ядерной трансмутации ядер. Сборник статей предназначен для аспирантов и молодых научных работников, изучивших ранее квантовую механику и желающих непременно поработать на поле субатомных состояний водорода.

В монографии представлены современные результаты исследования структуры и биологических свойств изделий на основе фиброина шелка и других биодеградируемых полимеров природного и синтетического происхождения. В книге рассматриваются способы получения биополимеров и изделий из них, возможность их использования для регенеративной медицины, тканевой инженерии, фармацевтики. В монографии проанализированы преимущества и недостатки биополимеров. Книга предназначена для специалистов в области биоинженерии, бионанотехнологий, структурной биологии, химии полимеров, фармацевтики.

Кратко рассмотрены основные физические принципы работы квантово-каскадных лазеров (ККЛ), работающих от средневолнового диапазона инфракрасного спектра до терагерцевого диапазона частот. Обсуждаются уникальные свойства излучения ККЛ, являющиеся обоснованием наиболее предпочтительных областей их применения. Приводятся многочисленные примеры применения ККЛ и приборов на их основе в различных сферах деятельности. Анализируются проблемы, еще требующие своего решения для расширения областей применения этих лазеров. Книга рассчитана на широкий круг специалистов, работающих в области обороны, безопасности, связи, медицины и биологии, экологического мониторинга и спектроскопии, лазерной физики, а также может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.

Новое, неизвестное ранее субатомное состояние водорода было предсказано на основе многолетних теоретических исследований. Субатомы водорода в основном состоянии отличаются более компактной локализацией и, как показывают эксперименты, могут вносить вклад в экспериментально доказанную ядерную трансмутацию элементов, что позволит создавать новые низкотемпературные источники энергии без использования радиоактивных материалов. В настоящем сборнике статей предлагается оригинальный подход на основе решения целого ряда известных задач квантовой механики в представлении плотности вероятности и сравнения решений с результатами волнового представления, что позволяет устранить имеющиеся противоречия и получить ряд новых результатов, в том числе описать субатомы водорода. Все статьи объединены одной целью – доказать теоретически и экспериментально существование субатомов водорода, которые могут играть заметную роль в биологических системах для воспроизведения необходимых для роста и развития элементов путем ядерной трансмутации. В частности, в новых экспериментах показано, что субатомы водорода инициируют гамма-излучение при фотосинтезе в лиственных растениях и при метаболизме дрожжей. Книга предназначена для аспирантов и молодых научных работников, изучивших ранее квантовую механику и желающих поработать с субатомными состояниями водорода.

Характеристики выбросов, пересечения заданных уровней, экстремальные значения случайных процессов – это класс характеристик, позволяющих описывать структуру и вероятностное поведение случайных функций. По своему содержанию такие характеристики относятся к направлению междисциплинарных исследований. Необходимость их изучения связана с решением многочисленных задач из различных областей физики, техники и естествознания. Содержание данной работы отражает современное состояние исследований в области прикладной теории выбросов и общей проблемы «пересечений уровней». Здесь делается попытка систематизации, обобщения и развития основных результатов, попытка рассмотрения проблематики превышений заданных уровней «в целом» для наиболее распространенных классов случайных функций. Представлено большое количество новых результатов. Это относится к анализу вероятностной структуры временных рядов, непрерывных случайных процессов, случайных потоков событий и случайных пространственно-временных полей. Показаны возможности общей классификации прикладных задач и особенности их решения на основе использования характеристик пересечений уровней. Для широкого круга специалистов, аспирантов и студентов, для тех, кто изучает, исследует, и применяет на практике модели и методы анализа различных по своей физической природе случайных данных.

В монографии рассмотрены основные методы лазерной спектроскопии, используемые для дистанционного обнаружения и идентификации на поверхности тел следов взрывчатых веществ (ВВ), отравляющих (ОВ), наркотических (НВ) и токсичных веществ промышленного происхождения. Обсуждаются достоинства и недостатки каждого из методов, приводятся их сравнительные характеристики. Особое внимание уделено рассмотрению перспектив развития и практической реализации рассматриваемых технологий, а также обоснованию наиболее предпочтительных областей их применения. Проводится анализ проблем, которые еще требуют своего решения для практической реализации дистанционных методов детектирования следов сложных химических соединений на поверхности тел. Книга рассчитана на широкий круг специалистов, работающих в области спектроскопии, лазерной физики, химии и связанных с разработкой информационно-измерительных комплексов, предназначенных для химического анализа поверхности удаленных объектов, а также может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.

В 2016 г. сотрудники НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» Е. Д. Вакс, И. Ф. Лебёдкин, М. Н. Миленький, Л. Г. Сапрыкин и А. В. Толокнов опубликовали книгу «Резание металлов излучением мощных волоконных лазеров». Резание различных металлов такими лазерами широко распространено в российской промышленности, и это направление, несомненно, будет развиваться и совершенствоваться далее. Но для этого необходимо понимать природу физических процессов, протекающих при лазерном резании, что позволит разработать методы улучшения его качественных показателей и производительности. Исправленное и дополненное новыми результатами второе издание этой книги посвящено описанию эффективных решений, разработанных и проверенных экспериментально в НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» в период 2014–2019 гг., для улучшения результатов резания. В данном издании приведены и проанализированы новые дополнительные экспериментальные и теоретические результаты исследований зарубежных фирм, посвященные данной тематике. Второй и третий разделы книги построены таким образом, чтобы читателям стали более понятны физические процессы лазерного резания и оптимизация условий его проведения. Эти знания позволят реализовать повышенную производительность и достичь улучшенных качественных показателей лазерного резания. Книга рассчитана на специалистов промышленных предприятий, технологических и научно-исследовательских подразделений и групп, использующих лазерные технологии обработки металлов. Она также может быть полезна для преподавателей, студентов, операторов лазерных станков и всех «практиков», изучающих или интересующихся тематикой современной лазерной обработки.

Новейшие технологии включают в себя разработку, описание, а также производство и практическое использование самых разнообразных наноразмерных структур, устройств и систем. В междисциплинарном поле этой области исследований пересекаются и перекрываются экспериментальные и теоретические разработки химиков, физиков, инженеров-электронщиков, механиков, материаловедов, биохимиков, молекулярных биологов. Именно сочетание различных подходов и методов является характерной особенностью наиболее интересных и многообещающих разработок в нанотехнологиях. Книга представляет собой сборник последних результату полученных молодыми английскими учеными, многие из которых являлись стипендиатами Королевского общества или Исследовательского совета инженерных и физических наук Великобритании. Проводимые ими работы ведутся на самых передовых рубежах познания, а в более широком контексте создают панораму современного состояния нанонауки и нанотехнологии вообще.

Даны постановка и общая схема решения задачи совместного проектирования конструкции и системы автоматического управления (САУ) маневренного беспилотного летательного аппарата (БПЛА) с учетом требований аэроупругости. Задачи обеспечения безопасности от флаттера и аэроупругой устойчивости БПЛА с САУ в процессе проектирования летательного аппарата решаются с использованием расчетных, расчетно-экспериментальных и экспериментальных методов. Представленные методы относятся в первую очередь к управляемым БПЛА (в зарубежной литературе guided missile) класса «воздух – воздух», «воздух – поверхность» и отчасти «поверхность – воздух», для которых проблемы флаттера и опасных аэроупругих автоколебаний крайне важны. Книга предназначена для научных сотрудников, инженеров, аспирантов и студентов старших курсов университетов, занимающихся проблемами проектирования и испытаний беспилотных летательных аппаратов.