Физические аспекты исследований в актуальных направлениях развития плазменной эмиссионной электроники, фотоники, оптического и космического материаловедения (промежуточный 2020)

Объектом исследования в рамках проекта являются газоразрядные устройства, функционирующие в различных областях давлений и инициирующиеся различными формами разрядов. Источники электронов, рабочий диапазон которых лежит в области среднего вакуума (1 – 100 Па), обеспечивают уникальную возможность обработки диэлектрических поверхностей. Регулярные доменные структуры (РДС) в кристаллах ниобата лития (LN) являются в настоящее время основой для одного из подходов к развитию нелинейно-оптических методов преобразования спектральных характеристик лазерного излучения и электрооптического управления его параметрами. Поверхностный характер электрических полей, используемых при реализации фотовольтаических пинцетов, делает перспективным использование для их реализации кристаллов ниобата лития с поверхностным легированием ионами меди по технологии высокотемпературной диффузии. Объектом исследования по направлению оптическое и космическое материаловедение являются модифицированные наночастицами диоксида кремния порошки оксида цинка и сульфата бария с зернами и гранулами микронных размеров, в условиях действия электронов, протонов и квантов солнечного спектра (КСС). Основные направления исследований отчетного этапа 2020 года: - выявление особенностей инициирования, определение условий стабильного функционирования и эффективности извлечения электронов разрядных систем форвакуумных плазменных источников электронов; - экспериментальные исследования нестационарных процессов брэгговской дифракции световых пучков на возмущениях оптических свойств, создаваемых периодическими микроструктурами с наклонными доменными стенками в сегнетоэлектрических кристаллах, в присутствии приложенных импульсных и синусоидальных внешних электрических полей. - исследование динамики физических явлений, приводящих к возможности фотовольтаического манипулирования микро- и наночастицами, осаждаемыми на поверхность легированных ионами Cu и Fe фоторефрактивных кристаллах ниобата лития неполярных срезов; - исследование влияния раздельного, попарного, последовательного и одновременного действия е-, р+, КСС на состав, структуру, свойства, спектры диффузного отражения и фотостойкость порошков ZnO и BaSO4, модифицированных наночастицами SiO2. За отчетный период по результатам проекта опубликовано 12 статей, в том числе статей входящих в первый и второй квартили, подано и зарегистрировано в системе ЕГИСУ НИОКРТ три заявки РИД (патент на изобретение). Представлено 11 докладов на всероссийских и международных конференциях. Исполнителем проекта (инженер Филиппов И.А.) представлена и защищена диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Запланированные в проекте работы по этапу 2020 года в полном объеме, установленные контрольные показатели достигнуты или превышены. По каждому из перечисленных направлений получены новые результаты. Полученные результаты соответствуют мировому уровню развития научных исследований в области прикладной физики низкотемпературной плазмы, фотоники, оптического и космического материаловедения. Оптимизированные электронные источники обладают инновационным потенциалом промышленного применения в области модификации поверхности диэлектрических материалов. Впервые наблюдалось индуцированное излучением с длиной волны 632,8 нм изменение проводимости регулярной доменной структуры (РДС), сформированной в кристалле 5%MgO:LiNbO3. Выявленные закономерности агрегирования наночастиц электрическим полем, создаваемым на поверхности образца LiNbO3:Cu X-среза при его засветке эллиптическими гауссовыми пучками подчеркивают перспективность использования фотогальванического пинцета для захвата и манипулирования объектами по сравнению с традиционными оптическими манипуляторами. Полученные в первом этапе теоретические и экспериментальные данные по облучению модифицированных наночастицами порошков ZnO и BaSO4 будут использованы во втором и третьем этапах для анализа полос и центров поглощения, расчетов коэффициента аддитивности, разработки принципов моделирования и моделей, описывающих синергентические эффекты, возникающие при совместном действии на исследуемые модифицированные порошки различных видов излучений (электронов, протонов и квантов солнечного спектра)