Экспериментальная физика

Е.А. Бычкова, А.В. Филиппов, О.М. Таценко, П.Б. Репин РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ИМПЛОЗИИ ПЛАЗМЕННОГО ЛАЙНЕРА В ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ СПЕКТРА В УСЛОВИЯХ ВЗРЫВНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»,г.Саров

В настоящей работе описаны способы и технические приемы решения проблемы проведения исследований имплозии плазмы в геометрии Z-пинча в оптическом диапазоне спектра  в условиях взрывных экспериментов. В составе диагностики используется электронно–оптический преобразователь для измерения пространственных характеристик лайнерной плазмы с различной геометрией формирования изображения камерой-обскурой на оптоволоконной пластине и двумя способами организации передачи и регистрации изображения. Представлены результаты экспериментов, полученные с помощью зеркально-линзовой оптической системой с последующей регистрацией изображения на фотопленку, а также результаты регистрации свечения плазмы лайнера в нескольких дискретных по радиусу точках с использованием «линейки» световодов с последующим считыванием сигнала ПЗС-матрицей.
Проведен анализ геометрии формирования изображения камерой-обскурой, а также условий требуемого пространственного разрешения и глубины резкости изображаемого пространства. Показано, что предельное разрешение в рассматриваемой редакции эксперимента для энергии квантов излучения 1 – 5 эВ может быть достигнуто при диаметре отверстия камеры-обскуры 0.6 – 0.9 мм.

А.А. Вайвод, А.В. Пудовкин ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ АКТИВНОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ ОБОГАЩЕНИЯ УРАНА, ОСНОВАННОГО НА АНАЛИЗЕ ВРЕМЕННОЙ ЗАВИСИМОСТИ СПАДА ИНТЕНСИВНОСТИ ЗАПАЗДЫВАЮЩИХ НЕЙТРОНОВ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ им.академика Е.И. Забабахина», г.Снежинск

Определение обогащения является составной частью процедуры физической инвентаризации делящихся материалов и осуществляется обычно применением гамма-спектрометрии.
Однако контроль гамма-спектрометрическим методом становится невозможным в некоторых случаях. Например, при экранировании собственного гамма-излучения исследуемого образца, при наличии высокой наведенной гамма-активности образца.
Исследуемый активный метод, использующий нейтроны в качестве регистрируемых частиц, позволит получить положительные результаты и для вышеописанных задач.

С.В. Веретехина, А.Н. Моисеенко, О.М. Таценко, А.В. Филиппов, Д.С. Чебаков ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНО - ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ИЗМЕРЕНИЕ ЯРКОСТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ МОЩНЫХ НЕКОГЕРЕНТНЫХ СВЕТОВЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ
ФГУП «РФЯЦ – ВНИИЭФ», г.Саров

Данная работа выполняется в рамках исследования спектрально- временных характеристик, а так же определения яркостной температуры источников мощных некогерентных световых излучений (НСИ) на основе эрозионных плазменных струй и  образований (ЭПО) в диапазоне длин волн 400-1000 нм (видимой и инфракрасной областях спектра).
Целью работы является определение текущих абсолютных значений спектральной освещенности и спектральной яркости, создаваемых протяженным источником света одновременно на нескольких длинах волн, посредством измерительного комплекса АСО-1. Комплекс позволяет получать интегральные значения освещенности по спектру в заданном  диапазоне, а так же вычислять текущие значения яркостной температуры.
Полученные экспериментальные данные могут быть применены для решения задач практической медицины: бактерицидной и фунгицидной обработки биологических объектов, стерилизации поверхностей, создания активных средств защиты.

С.А. Виноградов, В.В. Воронин, Б.В. Алёхин, В.Д. Суряков ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛА ВЗРЫВОЭМИССИОННОГО КАТОДА НА ГЕНЕРАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКРОСЕКУНДНОГО ИМПУЛЬСНО-ЕРИОДИЧЕСКОГО КЛИСТРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

Интенсивные электронные пучки с токами от десятков до сотен ампер находят широкое применение в различных отраслях науки и техники, в том числе и в технике СВЧ. Для получения таких высокэнергетичных пучков в современной СВЧ-технике на лидирующие позиции выходят мощные взрывоэмисионные катоды.
В работе приведены экспериментальные результаты по исследованию и оптимизации характеристик взрывоэмисионных катодов из различных материалов. Экспериментально показано, что для реализации стабильных выходных параметров и обеспечения ресурса работы вакуумных диодов мощных генераторов микросекундных длительностей импульсов в частотных режимах наиболее целесообразно использование взрывоэмисионных катодов из углеродной ткани.

С.В. Булычев, Д.В. Вялых, А.Е. Дубинов, И.Л. Львов,С.А. Садовой, С.К. Сайков ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕМЕЙСТВА ВЧ-ГЕНЕРАТОРОВ НА ОСНОВЕ РАЗРЯДА С ПОЛЫМ КАТОДОМ 
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

В настоящей работе представлен краткий обзор выполненных к настоящему времени в НТЦФ работ по исследованию семейства ВЧ-генераторов на основе разряда с полым катодом. Основным объектом исследований являлись технические характеристики генераторов при различных конфигурациях и режимах работы: выходная мощность, длительность импульса излучения, рабочая частота. В зависимости от геометрических параметров и сопротивлений нагрузки генератора частота генерации составила 60-210 МГц, длительность от 150 нс до 4 мкс, максимальная мощность излучения достигла 8 МВт.

В.В. Голованов, В.Л. Пополев ЖИДКОСТНЫЙ КАЛОРИМЕТР РЕДКОПОВТОРЯЮЩЕГОСЯ КОРОТКОИМПУЛЬСНОГО СВЕРХМОЩНОГО СВЧ ИЗЛУЧЕНИЯ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

Описан жидкостный калориметр, предназначенный для измерения энергии редкоповторяющихся коротких импульсов сверхмощного СВЧ излучения. Принцип действия калориметра основан на изменении объёма полярной жидкости в результате её нагрева при поглощении электромагнитного излучения. Апертура калориметра составляет 700 см2. Рабочим веществом является изопропиловый спирт. Измеряется величина приращения давления столба жидкости на дно сосуда, вследствие её нагрева СВЧ излучением и последующего расширения в канал капилляра. Чувствительность калориметра, при нормальных условиях, на воздействие СВЧ излучения с частотой генерации 9ГГц составляет величину 0,8 мВ на Дж излучённой энергии. При частоте генерации 900 МГц - 0,12 мВ/Дж. Разница в уровне сигнала между наполненным и пустым капилляром составляет величину более 100 мВ, что позволяет измерять величину энергии одиночного импульса или серии импульсов общей энергией до 200 Дж и выше. Приведены результаты измерения энергии импульсов с частотой генерации 910 МГц, длительности импульса 200-400 нс, и предполагаемой мощности около 40 МВт.

В.В. Грушко, А.Н. Моисеенко, И.М. Маркевцев, О.М. Таценко, В.В. Платонов ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОЩНОГО ИМПУЛЬСА ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ЭКСПОЗИЦИОННОЙ ДОЗОЙ РАДИАЦИИ (20 – 40) КР НА ОПТИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ КВАРЦЕВЫХ СВЕТОВОДОВ НА ЭЛЕКТРОННОМ УСКОРИТЕЛЕ ЛИУ-10 М
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

Целью данной работы явилось экспериментальное исследование влияния мощного импульса ионизирующего излучения на величину оптических потерь кварцевых световодов с различными легирующими добавками на разных длинах волн зондирующего света при дозах радиации (20 – 40) кР. Исследования проводились с кварцевыми световодами типов: POD, SM, SPN (легирование N₂), P813 (легирование P₂O₅) и Fujikura. Определена оптическая схема измерений, состоящая из источника света, волоконно – оптического тракта, подводящего зондирующее световое излучение к исследуемым световодам, фотоприемника и регистрирующей аппаратуры. Измерения проводились в оптическом спектральном диапазоне на длинах волн: λ₁ = 0,82 мкм, λ₂ = 0,94 мкм и λ₃ = 1,3 мкм. Приведены результаты изменения интенсивности зондирующего света при его прохождении через исследуемый световод  и представлена спектральная зависимость оптических потерь от дозы радиации. На основе полученных результатов сделан выбор длины волны зондирующего света и состав легирующих добавок, при которых оптические потери кварцевых световодов, обусловленные воздействием мощного импульса радиации являются минимальными.
Полученные результаты позволяют определить наиболее стойкие к радиационному воздействию световоды и, кроме того, выбрать оптимальную длину волны зондирующего света для развития методики оптических измерений и реализации волоконных магнитооптических датчиков, работающих в условиях мощных потоков ионизирующего излучения.

Н.Н. Демина, О.Б. Дреннов, А.В. Дергунов ВЛИЯНИЕ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛА НА ДИНАМИКУ РАЗВОРОТА ПЛАСТИНЫ, МЕТАЕМОЙ В РЕЖИМЕ СКОЛЬЗЯЩЕЙ ДЕТОНАЦИИ ЗАРЯДА ВВ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Целью работы является исследование влияния прочности материала на динамику разворота пластины, метаемой в режиме скользящей детонации заряда ВВ.
Для этого были проведены динамические опыты с металлами, характеризующимися практически одинаковыми физическим свойствами, такими как плотность, скорость звука, удельная теплоемкость, температура плавления (ρ, C₀, C_ν, T_пл), но отличающимися существенно по динамической прочности (стали Ст3 и 12Х18Н10Т; алюминиевые сплавы АД-1 и АМГ-6). В опытах использована методика оптической регистрации (фоторегистратор СФР-2М в режиме щелевой развертки).
Получено, что чем выше динамическая прочность материала, тем большая база полета требуется для завершения отгиба пластины.
Проведена расчетно-аналитическая корректировка существующего соотношения, используемого для описания зависимости угла разворота от базы полета пластины φ= f(d).
Предложен метод определения зависимости φ= f(d) для произвольного металла или сплава с динамическим пределом текучести Y_X, если известна такая зависимость для материала с близкими физическими свойствами, но с отличным динамическим пределом текучести Y₀.

Л.В. Жабыка, А.Я. Учаев, Л.А. Платонова ВРЕМЕННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫСОКОИНТЕНСИВНОМ ИМПУЛЬСНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»,г.Саров

В настоящее время является актуальным знание границы сохранения функциональных свойств конструкционных материалов при высокоинтенсивном импульсном воздействии. Как правило, высокоинтенсивное импульсное воздействие может привести к динамическому разрушению, в результате которого возникают диссипативные структуры.
Ранее было показано, что сопротивление внешнему воздействию оказывают диссипативные структуры, возникающие в разрушаемом теле, например, каскад центров разрушения. Были определены количественные характеристики процесса динамического разрушения металлов после окончания процесса. В данной работе рассматриваются динамические свойства диссипативных структур, такие как, скорости центрообразования, которые позволяют получить временную зависимость накопления повреждаемости на различных стадиях процесса разрушения и определить временную границу сохранения функциональных свойств металлов, находящихся в экстремальных условиях.
С целью установления количественных характеристик каскада центров разрушения, образующихся в явлении динамического разрушения, и их кинетических свойств проведена обработка образцов конструкционных материалов, подвергнутых воздействию импульсов РЭП. В результате проведенных исследований получена временная зависимость скорости центрообразования. Полученное функциональное соотношение предполагается использовать для построения иерархической модели разрушения материала при высокоинтенсивном импульсном воздействии.

С.В. Копеин, О.М. Таценко, А.Н. Моисеенко, В.П. Отмахов РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА В ТОКОПРОВОДЯЩЕМ УЗЛЕ УСТАНОВКИ “СарМАТ”
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров

Целью данной магистерской диссертации является отработка методики измерения импульсного тока с помощью  волоконно-оптического датчика в токопроводящем узле установки “СарМАТ”.
Проведен анализ литературы с целью изучения принципа действия волоконно-оптического датчика измерения тока, основанного на эффекте Фарадея, на основе чего разработан и собран макет измерительной системы измерения тока на установке “СарМАТ”, сделан выбор составляющих оптической схемы. 
Изучена конструкция токопроводящего узла установки “СарМАТ” и выбрано место расположения датчика в ней.
На основе данных о конструкции вакуумной камеры разработаны и изготовлены необходимые детали для проведения экспериментов.
Разработаны способы и технические приемы проведения оптических измерений мегаамперных токов на установке “СарМАТ”, связанные в основном с защитой оптического измерительного узла и пути прохождения зондирующего излучения. 
Проведены два эксперимента по измерению токовых импульсов. Приведены полученные осциллограммы токовых импульсов и представлены результаты обработки данных.