Разработка акустических и электрических методов и средств для характеризации современных функциональных, биологических и природных материалов

В первом разделе представлены результаты впервые проведённых экспериментов по измерениям распределения температуры и коэффициента излучения материалов, находящихся при 43 и 55 ГПа и нагретых мощным лазером. Показано, что распределение температуры в условиях высоких давлений и температур может быть измерено с точностью 2% с использованием двойного акустооптического фильтра. Установлено, что нижний предел измерения температуры для описанного метода оценивается в 1000 К. Впервые измерено распределение коэффициента теплового излучения на таком же уровне, как и распределение температуры, в пятне лазера, нагревающего вольфрамовую пластинку. Создана установка и проведены первые измерения с использованием одиночного акустооптического фильтра. Предложена и реализована схема лазерной оптической системы нагрева образцов в ячейке высокого давления, в которой оптическая система лазерного нагрева и оптическая часть системы измерения распределения температуры были разделены. Предложен новый метод определения температуры плавления твёрдых тела на основе двойного акустооптического фильтра. Проведено наблюдение фазового перехода алмаза в более плотную, чем алмаз, углеродную фазу, состоящую из 2-3 оболочек луковичного фуллерена при 70 ГПа и температуре нагрева 2400 К. Получен композитный флуоресцентный материал, обладающий аномально высоким уровнем флюоресценции. Представлены результаты по применению методов физики высоких давлений и импульсного лазерного воздействия на материалы из системы В-С-N. Показано, что лазерное импульсное напыление позволяет получать твёрдые ВСх плёнки в отсутствии водорода. Во втором разделе представлены результаты по разработке нового акустического метода определения упругих параметров материалов при высоких температурах. Проведено исследование упругих свойств и внутренней структуры нано и сверхтвёрдых материалов с помощью высокочастотных ультразвуковых методов. Предложен и разработан метод визуализации в системе с фазированной ультразвуковой решёткой, осуществляемый через набор дополнительных слоёв с неизвестными параметрами. На основе импульсной акустической микроскопии разработана методика наблюдения микроструктурных изменений в объёме композитов, вызванных внешним механическим воздействием в реальном масштабе времени. На основе методов импульсной акустической микроскопии развита методика наблюдения микроструктурных изменений в объёме армированных волокнами композитов, исследованы особенности применения методов для выявления деформированного состояния в углепластиках в результате воздействия внешней механической нагрузки. Разработана уточнённая теоретическая модель, лежащая в основе методики неразрушающего измерения скорости звука в тканях. Показано, что сканирующий акустический микроскоп является уникальным инструментом для обнаружения и мониторинга медленных изменений упругих неоднородностей внутри исследуемых объектов. Третий раздел посвящён новым разработкам по изучению свойств наноматериалов с использованием атомно-силовой микроскопии (АСМ). Показана возможность получения информации о рельефе поверхности и его магнитной структуре со сверхвысоким пространственным разрешением. Исследованы особенности получения изображений магнитной доменной структуры предложенным методом, в том числе зависимости вращения плоскости поляризации прошедшего через апертуру зонда света от поляризации падающего излучения. Разработан новый метод на базе комбинации атомно-силовой микроскопии и сканирующей ближнепольной поляризационной микроскопии для выявления наноразмерных особенностей доменных структур гладких и структурированных магнетиков. Четвёртый раздел посвящён разработке уникальных приборов для решения прикладных задач. Была завершена разработка прибора для измерения параметров отклонений формы сферических выпуклых поверхностей. Создан макет регенерационного электронейростимулятора и разработан алгоритм и комплекс стимуляционных программ. Создан экспериментальный образец регенерационного электростимулятора, для него сформирован и предварительно протестирован комплекс программ динамической электростимуляции. Создан генератор для воздействий слабыми электрическими полями, изготовлен экспериментальный образец генератора.