2008, том 13, специальный выпуск
ГЕНЕРАТОРЫ ДИФРАКЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПУТИ К ТЕРАГЕРЦАМ
В. С. Мирошниченко
290-300
Прослежен путь, пройденный разработчиками генераторов дифракционного излучения (ГДИ) в Институте радиофизики и электроники (ИРЭ) им А. Я. Усикова НАН Украины при освоении терагерцевого диапазона, начиная с 1968 г. Рассмотрены особенности построения электродинамических систем субмиллиметровых ГДИ, технологические трудности изготовления дифракционных решеток. Приведены результаты современных исследований ГДИ на пути в терагерцевый диапазон. Рассмотрены методы борьбы с возбуждением конкурирующих режимов поверхностных волн, проанализированы особенности использования взаимодействия электронного пучка с высшими пространственными гармониками поля дифракционной решетки, а также преимущества использования многокаскадного пространства взаимодействия в ГДИ при продвижении в терагерцевый диапазон.
ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ПОТОКОВ С КРИВОЛИНЕЙНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ДЛЯ ПРИБОРОВ ТИПА ЛСЭ И МЦР
Б. П. Ефимов, А. Н. Кулешов
301-314
Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований за последние годы по формированию криволинейно движущихся электронных потоков в ондуляторе Мотца и магнетронно-инжекторных пушках при низких ускоряющих напряжениях. Приведен траекторный анализ движения электрона в формирующих системах в зависимости от соотношения продольной и поперечной компонент магнитного поля, выяснено влияние переходной зоны фокусировки (адиабатического ввода электронного пучка) на качество формирования электронного потока в рабочем пространстве. Рассмотрены осциллограммы шумового излучения из области взаимодействия формирующих систем для различных электрических режимов. Показана возможность создания источников магнитотормозного излучения при низких ускоряющих напряжениях порядка нескольких киловольт.
ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КЛИНОТРОНОВ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН
Е. Е. Лысенко, О. Ф. Пишко, В. Г. Чумак, С. А. Чурилова
315-320
Представлены результаты разработки и внедрения пакетированных клинотронов непрерывного действия миллиметрового диапазона (частоты 58-300 ГГц). Приведены энергетические и частотные характеристики приборов. Указаны возможности совершенствования приборов и расширения области их применения.
РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОТДЕЛЕ ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВ РАДИОЛОКАЦИИ ИРЭ НАН УКРАИНЫ
Г. И. Хлопов, С. И. Хоменко
321-332
В работе отражена деятельность отдела физических основ радиолокации в период 1955-2008 гг. Показан процесс развития отдела и представлены наиболее значимые научные результаты фундаментальных исследований в области загоризонтного распространения радиоволн и систем загоризонтной радиолокации в диапазоне от декаметровых радиоволн до СВЧ диапазона, диагностики условий распространения радиоволн с использованием малогабаритных рефрактометров и радиоизлучения космических объектов, изучения спектральных характеристик обратного рассеяния от морской поверхности надводных и воздушных объектов, а также когерентной радиолокации в коротковолновой части миллиметрового диапазона. Кроме того, приведены основные результаты прикладных исследований, связанных с созданием радиолокационных комплексов предупреждения опасных явлений природы, датчиков для систем охранной сигнализации и контроля выброса вредных веществ в производстве.
РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ В ИРЭ НАН УКРАИНЫ
В. К. Иванов, С. Е. Яцевич
333-343
Рассмотрена история развития радиофизических методов и средств дистанционного зондирования поверхности Земли с аэрокосмических носителей в Институте радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины во второй половине XX века. Представлены основные характеристики космических и авиационных радиолокаторов бокового обзора. Обсуждаются полученные результаты и перспективы развития дистанционных методов.
ШУМОВАЯ РАДИОЛОКАЦИЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА
К. А. Лукин
344-358
Кратко изложены результаты исследований и разработок в области шумовой радарной технологии, выполненных в отделе нелинейной динамики электронных систем. Описаны генераторы хаотических сигналов мм диапазона, используемые в передатчиках шумовых радаров, широкополосных корреляционных приемниках, а также шумовые радарные системы различного назначения: радар предупреждения столкновений, шумовой когерентно-импульсный радар, наземный шумовой радар с синтезированием апертуры (РСА) и др. Получены когерентные РСА изображения с высоким разрешением, достигнута высокая точность и стабильность измерения малых сдвигов на поверхности облучаемых объектов. Показана возможность мониторинга больших зданий с целью регистрации их структурных изменений.
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАССЕЯНИЯ В КВАЗИОПТИЧЕСКИХ НАПРАВЛЯЮЩИХ СТРУКТУРАХ ТЕРАГЕРЦЕВОГО ДИАПАЗОНА
В. К. Киселев
359-376
В работе обобщены методы экспериментального исследования процессов электромагнитного рассеяния в квазиоптических направляющих структурах класса «полый диэлектрический волновод» и изложены основы создания соответствующих радиоизмерительных средств для физического моделирования характеристик рассеяния объектов в терагерцевом диапазоне частот.
КВАЗИОПТИЧЕСКИЕ РЕЗОНАНСНЫЕ СИСТЕМЫ В ПРИБОРАХ ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ МИЛЛИМЕТРОВЫХ И СУБМИЛЛИМЕТРОВЫХ ДИАПАЗОНОВ ДЛИН ВОЛН
О. И. Белоус, А. А. Кириленко, А. И. Фисун
377-390
Рассмотрены основные принципы построения открытых резонаторов. Показано, что согласование нелинейных твердотельных элементов (диодов Ганна, ЛПД, смесительных и детекторных диодов) требует введения в резонаторы согласующих элементов в виде трансформаторов импеданса. Проанализированы пути разрежения спектра собственных частот открытых резонаторов с помощью одиночных дисперсионных элементов и дифракционных решеток. Приведены результаты теоретического исследования резонаторов с дополнительным ограничением резонансного пространства. Рассмотрены спектральные и энергетические характеристики квазиоптических источников миллиметрового диапазона, рассмотрена перспектива продвижения в субмиллиметровую область.
ПОТОКИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В СЛОИСТЫХ ПЛАЗМОПОДОБНЫХ СРЕДАХ
В. М. Яковенко, С. И. Ханкина, И. В. Яковенко
391-403
В гидродинамическом и кинетическом приближениях исследовано взаимодействие электростатических колебаний с потоком заряженных частиц, которые проходят параллельно или перпендикулярно границам структуры, состоящей из плазменного слоя, окруженного средами с различными электромагнитными свойствами. Определены спектры и бесстолкновительное затухание (усиление) колебаний в таких системах.
Рассмотрено взаимодействие электромагнитных колебаний периодически неоднородной плазменной среды (полупроводниковой сверхрешетки) с потоком электронов. Найдены условия возникновения неустойчивых состояний этих колебаний.
АКУСТИЧЕСКИЕ РЕЗОНАНСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ТВЕРДОМ ТЕЛЕ
Е. М. Ганапольский, А. П. Королюк
404-422
Описываются акустические резонансные явления в твердых телах при низких температурах. Статья содержит два раздела. В первом – основное внимание уделено впервые обнаруженному в Институте радиофизики и электроники (ИРЭ) НАНУ акустическому парамагнитному резонансу (АПР) в диэлектрических и полупроводниковых кристаллах с примесными парамагнитными центрами. Исследование этого эффекта привело к появлению нового направления в радиоспектроскопии твердого тела – гиперзвуковой АПР спектроскопии парамагнитных центров в кристаллах. Рассматривается АПР парамагнитных центров со слабым и сильным электрон-фононным взаимодействием. Приводятся результаты АПР исследования динамического эффекта Яна-Теллера для центров с орбитальным вырождением основного электронного состояния. Большое внимание уделено АПР активных парамагнитных центров с инвертированной населенностью уровней. Описываются фазерные явления квантового усиления и генерации гиперзвука в парамагнитных кристаллах. Во втором разделе описаны магнитоакустические резонансы в металлах на высокочастотных ультразвуковых волнах. Описан впервые обнаруженный в ИРЭ НАНУ эффект гигантских квантовых осцилляций поглощения ультразвука в висмуте.
ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ В ИРЭ НАН УКРАИНЫ
Ю. В. Корниенко
423-445
Обзор исследований и разработок, выполненных в ИРЭ НАНУ в области аналоговой и цифровой обработки изображений за почти 40-летний период. Кратко излагаются научные основы обработки изображений, история возникновения этих работ в ИРЭ, основные этапы фундаментальных и прикладных исследований. Описаны созданные в ИРЭ на первых этапах работы когерентно-оптическая установка и система цифровой обработки изображений. Кратко изложена суть исследований, проводимых в ИРЭ в последнее время.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ КВЧ ДИЭЛЕКТРОМЕТРИИ В МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОФИЗИКЕ
В. А. Кашпур, В. Я. Малеев, О. В. Хорунжая
446-454
Представлен обзор результатов, полученных в отделе биофизики ИРЭ НАНУ с помощью оригинального дифференциального диэлектрометра при решении задач молекулярной биофизики. Главное внимание уделено демонстрации возможностей метода для исследования в миллиметровом диапазоне диэлектрических параметров, характеризующих взаимодействие биомолекул разного уровня сложности с водным растворителем. Приведены результаты соответствующих измерений для большого набора мономерных и полимерных образцов нуклеиновых кислот разного типа, а также белков. Показано, что дифференциальный диэлектрометр наиболее эффективен для исследования небольших изменений во взаимодействии биомолекул с растворителем, вызванных действием внешних факторов (нагрев, ионизирующее излучение, образование комплексов с активными веществами и др.). Выяснено, что поглощение СВЧ излучения биомолекулами очень мало и не может определять биологическое действие этого излучения. Главным компонентом раствора биомолекул, взаимодействующим с СВЧ волнами, является вода в области дебаевской дисперсии.
РАДИОФИЗИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФЕНОМЕНА ТЕМБРА ЗВУЧАНИЯ СТАРИННЫХ ИТАЛЬЯНСКИХ СМЫЧКОВЫХ МУЗЫКАЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
А. Я. Усиков, В. К. Лаптий
455-461
В публикации систематизированы результаты исследований отдельной проблемной акустической лаборатории (ОПАЛ) Президиума Национальной академии наук Украины за период 1989-1995 гг. Тема исследования – физическая природа феномена тембра звучания старинных «итальянских» скрипок. Предложен оригинальный метод формантного анализа спектрально-сложных сигналов широкодиапазонных колебательных систем. Голографическим методом получены моды колебаний в корпусе скрипки и альта с напряженными струнами. Выявлены и сформулированы физические особенности «итальянского» тембра звучания кремонских скрипок и разработан «эталон» такого тембра. Результаты исследования обобщены для широкого класса колебательных систем и прошли успешную публичную и профессиональную апробацию.