Экспериментальная физика

В.М.Мартынов, В.В.Турутин БЛОК ЗАКОРОТКИ ГЕНЕРАТОРОВ ИМПУЛЬСНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Представлен блок закоротки генераторов импульсных напряжений ГИН-1000 из состава импульсного сильноточного ускорителя электронов “Гамма-1”. Генераторы ГИН-1000 предназначены для зарядки двойной ступенчатой формирующей линии ускорителя до напряжения 1 МВ за время ~860 нс. ГИН-1000 содержит 12 каскадов умножения напряжения, состоящих из 4-х параллельно соединенных конденсаторов общей емкостью 1,6·10^-6 Ф. При этом электрическая емкость ГИН-1000 в ударе составляет ~ 0,133·10^-6 Ф, рабочее зарядное напряжение конденсаторов <90 кВ, запасенная электрическая энергия в одном генераторе ГИН-1000 ~80 кДж.
Основное предназначение разработанного блока заключается в обеспечении безопасного проведения испытаний ГИН-1000 на электропрочность в ходе подготовки к рабочим включениям ускорителя, а также безопасного проведения ремонтно-профилактических работ на генераторе.
В результате выполнения технических требований к обслуживанию ГИН-1000 был спроектирован, изготовлен и отлажен блок закоротки ГИН-1000. Приведено его краткое описание и порядок работы. В ходе экспериментальной отработки блока подтверждена его надежность и рациональность алгоритма управления.

С.Ю.Пучагин, К.В.Страбыкин, Д.С.Фарафонов, А.А.Чернопазов РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ И ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗОГНУТОЙ ВОДЯНОЙ ПЕРЕДАЮЩЕЙ ЛИНИИ ТИПОВОГО МОДУЛЯ УСТАНОВКИ «ГАММА-4»
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

В ИЯРФ РФЯЦ-ВНИИЭФ создается электрофизическая установка «Гамма-4», состоящая из четырех типовых модулей (2МВ, 1МА, 50нс). Для типового модуля была разработана и изготовлена система передачи энергии (СПЭ) от формирующей системы модуля к нагрузке с характерным диаметром ~1 м. В состав СПЭ входят водяные передающие линии, одна из которых в целях компоновки установки «Гамма-4» изогнута на ~79°. Одно из свойств такой линии заключается в локальном повышении в ней напряженности электрического поля, вызванное её геометрией. Это свойство делает изогнутую водяную передающую линию узлом с повышенной вероятностью пробоя водяной изоляции.
Представлены конструкция изогнутой водяной передающей линии, результаты её экспериментальных исследований и математического моделирования. Показано, что в исследованной изогнутой линии также возникает локальное повышение напряженности электрического поля, но оно не приводит к пробою водяной изоляции ввиду заложенных в её конструкцию запасов электрической прочности.

А.А. Зубков, Р.Н. Мунасыпов, Н.Н. Хавронин ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТНОГО ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ ПО СХЕМЕ БЛЮМЛЯЙНА ВАКУУМНЫХ ФОТОЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ СШП – ГЕНЕРАТОРОВ СВЧ – ИЗЛУЧЕНИЯ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ им. Е.И.Забабахина», г. Снежинск

Для генерации сверхширокополосного СВЧ – излучения с использованием электронных пучков, генерируемых в фотоэлементах (ФЭК), требуется генератор импульсного напряжения для питания ФЭК. Инициирование электронного пучка в ФЭК осуществляется после достижения на нём заданного напряжения, что с точки зрения электротехники означает зарядку до этого напряжения его межэлектродной ёмкости внешним генератором импульсного напряжения.
В работе приводится описание высоковольтного генератора собранного по схеме Блюмляйна для зарядки емкости ФЭК (40 пФ) до напряжения 200 кВ в одноканальном варианте (в перспективе планируется 40 каналов зарядки). Основным преимуществом такой схемы генератора, по сравнению с другими (кабельный генератор по схеме Введенского, генератор на основе формирующей линии с масляной изоляцией), является вдвое меньшее напряжение зарядки формирующих линий при том же самом напряжении на заряжаемой ёмкости и связанный с этим несколько более высокий к.п.д. Рассматривается предложения по технической реализация такого генератора и результаты его макетирования.
Параметры генератора при работе на емкостную нагрузку 40 пФ:

• длительность импульса на нагрузке – 5…40 нс (регулируемая);
• частота следования импульсов – 1 кГц (регулируемая);
• напряжение на нагрузке (емкости) – 200 кВ (регулируемая);
• разброс срабатывания менее – 1 нс.

Д.В.Ханин, М.А.Сырунин, В.А.Чернов ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ДВУХКОНТУРНОЙ ВЗРЫВОЗАЩИТНОЙ КАМЕРЫ С РАДИОГРАФИЧЕСКИМИ ОКНАМИ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Конструкцию данного типа камер отличает от других аналогов разработки ВНИИЭФ многократность применения для газодинамической отработки макетов и наличие двухконтурной схемы корпуса. Это позволяет использовать их наружный контур в течение всего срока эксплуатации и проводить замену внутреннего контура по мере исчерпания ресурса его прочности. 
В докладе представлены постановка и результаты трех испытаний центральной части взрывозащитной камеры с радиографическими окнами диаметром ~ 200 мм при взрывных нагружениях зарядами эквивалентными энерговыделению 5.9, 8.7, 11.8 кг тротила. Приведено сравнение полученных данных с расчетными оценками, экспериментально подтверждена надежность и взрывостойкость конструкции двухконтурного корпуса ВЗК и сделано заключение, что радиографические окна не снижают несущей способности ВЗК в наиболее нагруженном центральном сечении.

В.Е. Аблесимов, Г.В. Карпов, З.С. Цибиков КОРРЕЛЯЦИЯ АНИЗОТРОПИИ ВЫХОДА НЕЙТРОНОВ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ РАЗРЯДА ТИПА «ПЛАЗМЕННЫЙ ФОКУС»
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Анизотропия характеристик нейтронного потока, возникающего в ДД-реакции в плотном плазменном фокусе (ПФ), является предметом исследований в ряде работ [1,2,3]. Эта анизотропия приписывается ускорительному механизму образования нейтронов, согласно которому ускоренные в малой области фокуса дейтроны бомбардируют области невозмущенного газа и разогретой плазменной оболочки (модель «пучок-мишень»). В работах [1,2] измеренная величина анизотропии выхода нейтронов составляла от 1,28 до 1,48, в работе [3] в узком конусе ± 50 от оси камеры зафиксирована анизотропия до 5,4-6. Такую величину анизотропии авторы связывают с зарегистрированным экспериментально с помощью камеры Фарадея возникновением узких ионных пучков, распространяющихся из области фокуса в том же интервале углов. Об ускорительном механизме образования выходящих из ПФ-камеры нейтронов свидетельствует и анизотропия распределения нейтронов по энергии. Исследованию спектрально-энергетического распределения нейтронов, рождающихся в ПФ-камерах, посвящены работы [1,2,4]. Наряду с ускорительным механизмом в ПФ-камере в области фокуса (максимального сжатия плазмы) реализуется термоядерный механизм образования нейтронов. Исследование анизотропии выхода нейтронов из ПФ-камеры представляет интерес для изучения вопроса о соотношении термоядерного и ускорительного механизмов генерации нейтронов в исследуемых устройствах. 
В работе исследована анизотропия выхода и энергии нейтронов, генерируемых в малогабаритной плазмофокусной камере с выходом около 4·10⁹ нейтронов в импульсе. Регистрация нейтронов проводилась сцинтилляционными детекторами на пролётной базе 3 метра. Измерения проведены под 00и 900 по отношению к оси камеры. Обнаружена не описанная ранее для подобных установок линейная связь выхода и анизотропии выхода нейтронов с величиной относительного изменения ΔI/I_max разрядного тока. Исследована связь выхода нейтронов с величиной скачка разрядного тока двух плазмофокусных камер на различных конденсаторных батареях.

Б.В. Цыганков, М.М. Леплявкина, М.В. Булатов РАЗРАБОТКА БЛОКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ БОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ НА РАДИАЦИОННУЮ СТОЙКОСТЬ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Представлены результаты разработки блока функционального контроля (БФК) для проведения испытаний радиационной стойкости БИС ЗУ. БФК позволяет генерировать заданные и случайные дискретные последовательности логических данных по 8-ми разрядной шине, осуществляя запись в БИС ЗУ, адресуя их без дополнительного расширения по 16-ти разрядной шине. В зависимости от типа испытываемых микросхем выбирается испытательный код для записи, однонаправленная или двунаправленная шина данных, мультиплексированный или демультиплексированный режим работы информационных шин. Стробирование обмена дискретными данными происходит не только с помощью стандартных управляющих сигналов, используемых в импортных микросхемах, но и с использованием специально адаптированных сигналов для отечественной элементной базы. Считанные данные записываются во внутреннюю энергонезависимую память с использованием программно защищенных алгоритмов.
Связь с БФК осуществляется по интерфейсу RS-232. Программное обеспечение представлено программами для однокристальной микро ЭВМ БФК и управляющей ЭВМ. Разработанный БФК может быть использован для проведения испытаний радиационной стойкости БИС ЗУ на моделирующих установках ВНИИЭФ.

И.А. Чугров, А.В. Ершов, Д.А. Грачев, А.И. Бобров ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЕРТИКАЛЬНО УПОРЯДОЧЕННЫХ МАССИВОВ НАНОВКЛЮЧЕНИЙ КРЕМНИЯ В ОКСИДЕ С ВЫСОКОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ
НИФТИ ННГУ им. Н.И. Лобачевского, Н.Новгород

В докладе представлены результаты по получению испарением в вакууме и исследованию оптических свойств многослойных (до 70 слоев) нанопериодических (5-20 нм) структур (МНС) «аморфные субоксид кремния (a-SiOx) / оксид (SiO₂ или high-k диэлектрики – Al₂O₃, ZrO₂)». В качестве модифицирующих свойства структур факторов рассматриваются: параметры периодичности МНС, высокотемпературный отжиг (ВТО при 500-1100 °С), гидрогенизация, ионно-лучевое легирование. Рассматриваются результаты исследования люминесцентных свойств, комбинационного рассеяния света, ИК- спектроскопии. 
Показано, что после ВТО при 1000-1100 °С в a-SiOx слоях МНС формируются нанокристаллы кремния (НК Si) с размерами не более толщины исходных слоев, ответственные за квантово-размерную фотолюминесценцию (ФЛ). Формирование НК Si в МНС после высокотемпературного отжига было подтверждено просвечивающей электронной микроскопией высокого разрешения. Обсуждается влияние на ФЛ МНС слоев переменного состава на границе раздела «high-k оксид/ НК Si», формирующихся при ВТО. Рассматривается влияние безызлучательных дефектов типа оборванной связи на ФЛ и их пассивация водородом. Показано сильное влияние легирования ионами B+ и P+ на ФЛ наноструктур, которое приводит как к усилению, так и к ослаблению ее интенсивности в разных областях спектра, что связано с образованием излучательных и безызлучательных дефектов и с эффектом легирования НК. Показано, что интегральная интенсивность ФЛ системы «НК Si/high-k оксид» не превышает таковую для системы НК Si/SiO₂, но расширяет диапазон величин эффективной диэлектрической проницаемости системы, что перспективно для оптических и оптоэлектронных применений.

А.В.Чапаев, М.А.Сырунин, А.П.Цой, В.Ю.Мельцас РАЗРАБОТКА ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОПТИМИЗИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ РАДИОГРАФИЧЕСКИХ ОКОН МВЗК
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

В данном докладе приведены результаты разработки и сравнительных испытаний перспективных устройств, позволяющих эффективно снижать газодинамическую нагрузку на герметизирующие крышки радиографических окон МВЗК, что позволит уменьшать экранирующее действие крышек за счет оптимизации их конструкции по материалу и толщине. Эти устройства, располагаются между взрывозащитной камерой и крышками радиографических окон, и представляют собой проставки специальной конструкции.
Разработано и испытано пять видов проставок различной конструкции. Проведены расчеты газодинамической нагрузки на крышки радиографических окон при использовании этих проставок. Сделаны оценки эквивалентного статического давления на крышки, исходя из экспериментально полученных остаточных прогибов.
В результате проведенной работы определены особенности газодинамического нагружения крышки радиографического окна, проведено сравнение эффективности разработанных проставок.

В.Е.Шукаев, А.Н.Панченко, Б.В.Цыганков РАЗРАБОТКА КАМЕРЫ С АВТОНОМНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ И СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДЛЯ БЛОКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ КМОП ОЗУ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Представлены результаты разработки конструкции камеры с системой воздушного охлаждения и бесперебойного источника питания для блока функционального контроля (БФК) КМОП ОЗУ. При разработке источника питания проанализированы несколько возможных вариантов схемы переключения питания. Проведен информационный поиск корпуса камеры, удовлетворяющего техническим требованиям. Разработаны печатные платы основного и автономного источника питания. Выполнена компоновка, обеспечивающая легкий доступ и ремонтопригодность всех элементов и узлов камеры. 
По результатам проделанной работы изготовлены: опытный образец камеры; печатные платы основного и автономного источника питания. Собран бесперебойный источник питания камеры и смонтирована система воздушного охлаждения. По окончанию работ камера для БФК КМОП ОЗУ готова к натурным испытаниям.

О.В. Забелин, Н.Н. Курапов, М.Л. Сметанин, И.А. Юрьев, С.И. Проскин ЮСТИРОВКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ВЧ НАСТРОЙКА СЕКЦИИ ТИПА АЛЬВАРЕЦА LINAC-4 SPLCERN
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

В работе представлены результаты компьютерного моделирования и проведения «холодной» высокочастотной(ВЧ) настройки макета ускоряющей секции типа Альвареца. Секция предназначена для ускорения протонов на энергию от 3 до 10 МэВ и работы в составе ускорителя LINAC-4 SPLCERN (ConceptualdesignoftheSPLII.F. Gerigk, M. Baylac, E. BenedicoMora). Проектное значение рабочей частоты структуры – 352,2 МГц.
В процессе работы выполнена механическая установка и юстировка трубок дрейфа на оптической оси секции. Рассмотрен актуальный для данного типа структур вопрос влияния отклонений трубок дрейфа от оптической оси резонатора структуры на настройку секции.
При настройке структуры проведены измерения резонансных частот всех видов собственных электромагнитных колебаний, устанавливающихся в резонаторе при подаче ВЧ питания, в диапазоне от 350 до 360 МГц. Определена и экспериментально измерена частота рабочего вида колебаний Е010 и распределение его продольной компоненты электрического поля на оси секции.Проведено сравнение экспериментальных данных с результатами численных расчетов.

Д.Г. Панкратов, А.К. Якунин, Е.А. Козлов ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТЕЙ ЗВУКА В АУСТЕНИТНОЙ СТАЛИ 12Х18Н10Т В ДИАПАЗОНЕ НАПРЯЖЕНИЙ ДО 200 ГПА В ИНТЕРЕСАХ КАЛИБРОВКИ УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИТФ им. Е.И.Забабахина», г. Снежинск

В работе представлены результаты ударно-волновых исследований аустенитной стали 12Х18Н10Т в диапазоне продольных напряжений 0…200 ГПа. Описан принцип работы оптоэлектронной методики при измерениях скоростей звука в ударно-сжатом материале с использованием метода догоняющей разгрузки.
Изложена постановка и результаты серии экспериментов по измерению продольной сl(σхх) и объёмной cb(σхх) скоростей звука в стали 12Х18Н10Т с помощью оптоэлектронной методики в диапазоне продольных напряжений на фронте ударной волны σхх=50…200 ГПа. Совместно с результатами измерения скоростей звука при помощи методики манганиновых датчиков в диапазоне σхх=0…50 ГПа, построены общие зависимости сl и cb от плотности вещества за фронтом ударной волны.
Приведены зависимости коэффициента Пуассона, модуля Юнга, модуля объемного сжатия и модуля сдвига в стали 12Х18Н10Т от напряжения на фронте ударной волны.