Главная – Журналы – Поиск по журналам

Для формирования плазменных антенн в различных радио- и телекоммуникационных устройствах необходимо увеличить время релаксации очагов лазерного пробоя. С целью решения этой проблемы рассмотрены процессы, протекающие в аэродисперсных средах, содержащих твердые микрочастицы, при взаимодействии с лазерным излучением. Проанализированы времена распада плазмы с аэрозольными частицами при воздействии наносекундным и микросекундным лазерными импульсами. Оценено влияние электронной оболочки вокруг твердых микрочастиц на создание сплошной зоны ионизации в аэрозольной атмосфере, формирующейся за счет перекрытия плазменных ореолов вокруг микрочастиц. Рассмотрены условия, необходимые для создания длинного ионизованного канала, образованного очагами пробоя при взрывном испарении атмосферных микрочастиц в зоне воздействия наносекундного импульса СО₂-лазера, и дальнейшего поддержания образовавшейся плазмы излучением микросекундного лазера. На основании выполненных оценок разработана схема экспериментальной установки для создания длинного ионизованного канала в аэрозольной атмосфере. Результаты исследований могут быть использованы при формировании в атмосфере каналов беспроводной связи.

В 2023 г. более трети опасных метеорологических явлений в Сибирском федеральном округе были связаны с сильным ветром, что подчеркивает важность повышения точности и заблаговременности его прогнозирования. Современные методы численного моделирования и машинного обучения позволяют улучшить прогнозы, однако задача прямого расчета порывов ветра остается актуальной из-за ограниченного разрешения моделей. Предлагается оригинальный метод коррекции результатов краткосрочного прогноза порывов ветра, полученных на основе мезомасштабных моделей численного прогноза погоды, с помощью заблаговременных измерений и применения искусственных нейронных сетей. Результаты показали, что предложенный способ коррекции позволяет улучшить прогноз порывов ветра, выполняемый по различным полуэмпирическим методикам. Результаты могут быть применены в метеорологии, энергетике, транспорте и других отраслях для минимизации ущерба от опасных погодных явлений.

Двухимпульсный синхронный метод возбуждения, используемый для дистанционной лазерной диагностики вещества, в последнее время вызывает огромный интерес, поскольку позволяет существенно расширить возможности традиционных методов одноимпульсного лазерного воздействия. Однако для практической реализации метода необходимы точная синхронизация моментов посылки последовательности лазерных импульсов и возможность автоматизированного контроля их временного положения. Очевидно, что двухимпульсная схема возбуждения требует усложнения аппаратуры и затрудняет применение метода. Стандартные средства синхронизации и контроля дорогие, громоздкие и не всегда применимы. Представлена специализированная система синхронизации лазерных импульсов с возможностью регистрации формы и положения импульсов возбуждающего излучения с последующим отображением их на единой временной шкале. Приведена структурная схема и технические характеристики устройства. Продемонстрирована ее работа в составе исследовательского стенда по дистанционному лазерному обнаружению фосфорорганических соединений двухимпульсным методом лазерной фрагментации лазерно-индуцированной флуоресценции. Разработанная система синхронизации может использоваться в оптических методах диагностики, предполагающих синхронное воздействие двух или более независимых лазерных источников, с возможностью установки и контроля временнóй задержки между их импульсами излучения.

Фотодиссоционные лазеры на парах галоидов щелочных металлов излучают на первых резонансных переходах атомов. Это позволяет использовать такие лазеры для дистанционного зондирования металлов в газовых средах методом поглощения и резонансной флуоресценции. В настоящей работе рассмотрены общие принципы и механизмы создания инверсии на резонансных переходах атомов щелочных металлов при фотодиссоциации молекул их галогенидов. Систематизированы данные о длинах волн на первых резонансных переходах атомов щелочных металлов (Li, Na, К, Rb, Cs). Определены основные процессы, отвечающие за формирование спектрального контура резонансных линий генерации фотодиссоционных лазеров. Отмечаются некоторые особенности применения таких лазеров для зондирования газовых сред. Результаты работы могут использоваться при исследовании фотодиссоционного способа генерации вынужденного излучения на первых резонансных переходах атомов щелочных металлов.

Особенность фотодиссоционных лазеров, генерирующих на первых резонансных уровнях атомов щелочных металлов, заключается в том, что они могут использоваться для дистанционного зондирования металлов в химических и атмосферных приложениях. В представленной работе реализованы фотодиссоционные лазеры на первых резонансных переходах атомов щелочных металлов Na (λ = 589,6 нм) и K (λ = 766,5 нм) с оптической накачкой излучением на длине волны λ_н = 212,8 нм пятой гармоники АИГ:Nd³⁺-лазера. Для фотодиссоциации были выбраны иодиды и бромиды натрия и калия. Результаты работы будут полезны при исследовании характеристик фотодиссоционных лазеров на парах галоидов щелочных металлов.

Актуальность теоретических исследований, нацеленных на поиск возможностей увеличения эффективности генерации второй гармоники (ГВГ) лазеров видимого диапазона спектра, связана с широким использованием УФ-излучения для решения различных научно-производственных задач. Представлены результаты сравнения трех наиболее используемых на практике способов реализации указанных процессов: ГВГ(Л) - лазерное излучение (ЛИ) заводится в кристалл непосредственно (без использования дополнительной оптики), ГВГ(Ф) - ЛИ фокусируется в кристалл сферической линзой и ГВГ(Т) - перед попаданием в кристалл ЛИ сжимается линзовым (или зеркальным) телескопом. Показано, что во всех трех случаях максимальная эффективность ГВГ достигается при оптимальных поперечных размерах ЛИ в кристалле, которые зависят от формы амплитудного профиля ЛИ в поперечном сечении. Когда ГВГ осуществляется в близких к оптимальным условиях, наиболее эффективным оказывается ГВГ(Ф). В ситуациях, когда поперечные размеры ЛИ в кристалле должны быть заметно больше оптимальных размеров, процесс ГВГ(Ф), наоборот, наименее эффективен. Показано, что выигрыш в эффективности ГВГ, который обеспечивает замена длиннофокусной линзы подходящим телескопом, по мере роста поперечных размеров ЛИ в кристалле и для супергауссовых пучков может превышать 100%. В первой части настоящей работы все результаты получены с использованием приближения заданного поля. Уточненные результаты (при строгом решении системы нелинейных волновых уравнений) будут представлены во второй части. Результаты исследования могут быть полезны при разработке эффективных преобразователей частоты излучения лазеров на парах металлов.

Основное внимание в статье уделено распределению пористости неконсолидированной части различных типов торосов как сыпучей среды. Оценка пористости получена в результате обработки записей скорости термобурения торосов. Рассмотрена изменчивость пористости торосов, обусловленная в процессе торосообразования действием силы тяжести и силы Архимеда. Выявлено, что распределение пористости в парусах однолетних дрейфующих торосов и торосов в припае примерно одинаковое, а в киле распределение у торосов в припае смещено в сторону меньших значений. Пористость паруса торосов, блоки в которых более продолговатые и тонкие, выше, чем у сложенных из более толстого льда. Тенденция к уменьшению осредненной пористости паруса и киля торосов с расстоянием от поверхности льда в глубь тороса сохраняется при увеличении возраста тороса, но становится менее выраженной.

С использованием технологии низкочастотной ядерной магнитно-резонансной (ЯМР) релаксометрии проведены экспериментальные исследования фазовых превращений в мерзлых гидратосодержащих образцах мелкозернистого песка при их взаимодействии с замороженными солевыми растворами. Полученные результаты подтверждают, что количество жидкой воды в исследуемых образцах в результате солепереноса и диссоциации порового гидрата закономерно увеличивается во времени. Помимо диссоциации порового гидрата и увеличения количества переохлажденной воды, наблюдается обратный процесс, связанный с вымерзанием порового раствора в результате понижения концентрации ионов соли. Было выявлено закономерное продвижение фронта повышенного содержания жидкой фазы воды в грунтовых системах в направлении миграции солей. При этом скорость данного фронта в рассмотренных образцах определялась не только концентрацией контактирующего раствора, но и начальным содержанием жидкой фазы и условиями существования порового гидрата. Таким образом, движение фронта жидкой воды в мерзлых песках, содержащих метастабильные гидраты, происходило примерно на 30-40 % быстрее, чем в аналогичных грунтах, содержащих стабильные гидраты. Разработанная методика ЯМР-анализа мерзлых пород открывает большой потенциал как для мерзлотных и газогидратных исследований в целом, так и для оценки вклада неравновесной и равновесной жидкой воды в механизм миграции ионов солей в мерзлых и гидратосодержащих породах в частности.

Проанализированы образцы криоконитов и моренного материала, отобранные на поверхности ледника Восточный Мугур (горный массив Монгун-Тайга, юго-восточный Алтай). Результаты метагеномного анализа свидетельствуют о существенных различиях микробиоты криоконитов на разной высоте ледника: на максимальной высоте отмечалось абсолютное доминирование актинобактерий из семейства Kineosporiaceae, ближе к краю уже преобладали актинобактерии из семейства Microbacteriaceae. В криоконитах обнаружены бактерии, имеющие широкую экологическую амплитуду, а также экстремофильность (представители семейств Kineosporiaceae и Geodermatophilaceae), что, вероятно, указывает на разные пути попадания микроорганизмов в криокониты и на возможные различия во времени их нахождения в данных местообитаниях. Актинобактерии наиболее адаптированы к экстремальным условиям, складывающимся в криоконитах ледника Восточный Мугур, что способствует накоплению первичной биомассы и формированию органоминеральных субстанций в ледниковых “стаканах”. При приближении к краю ледника растет таксономическое разнообразие и доля микроорганизмов с широкой экологической амплитудой, что, вероятно, объясняется переносом по воздуху частиц моренного материала, оседающих в криоконитах. В поверхностном моренном материале на краю ледника супердоминантами оказались уже протеобактерии (представители семейства Sphingomonadaceae), что может быть связано с процессами первичного почвообразования.

Расчетом примеров при температуре мерзлых грунтов -3 и -6 °С как численным, так и аналитическим методами показано, что для аналитического описания процесса протаивания мерзлого грунта в период работы скважины может быть использована постановка задачи в форме Лейбензона с заданием точного решения по температуре в неограниченной части пространства. Решение для радиуса протаивания такой задачи записывается в виде, близком к автомодельному. Получено точное аналитическое решение уравнения, описывающего изменение размеров талика при его обратном промерзании. Показано, что время обратного промерзания талика зависит не только от его размера, но и от истории его формирования. Установлено, что существует значение пограничной температуры грунта, ниже которого время замерзания талика меньше, чем время его образования. При температуре грунта выше пограничного значения соотношение между этими временами имеет обратный характер. На заключительных этапах проектирования конструкций крепи скважин рекомендовано ориентироваться на результаты численных расчетов параметров процессов протаивания и обратного промерзания, выполненных с помощью качественных программных продуктов. Точность аналитического метода не вполне соответствует требованиям точности прогноза при проектировании, однако он позволяет достаточно надежно отследить тенденции в эволюции параметров процессов, сохраняет порядок расчетных величин и обеспечивает высокую скорость их оценки. Это позволяет рекомендовать использование аналитического метода для оперативных оценок процессов протаивания и обратного промерзания на подготовительных этапах изысканий под строительство и при проектировании конструкций крепи скважин, при мониторинговых исследованиях, а также на этапах отладки стандартных вычислительных программ под конкретную задачу.