Устройство преобразования сигнала с частотой 100 МГц с низкими фазовыми шумами
Устройство преобразования сигнала с частотой 100 МГц с низкими фазовыми шумами
А. А. Попов$^1$, В. В. Давыдов$^1$, Д. Д. Савин$^1$, В. В. Наумова$^2$
Выявлены основные недостатки конструкций высокостабильных генераторов ультравысоких частот (УВЧ) и трудности использования подобного оборудования на спутниках и других подвижных объектах. Предложено устройство преобразования высокостабильного сигнала, которое разделяет его на несколько синфазных. Обоснован выбор малошумящих операционных усилителей (ОУ) в качестве элементной базы для преобразователя. Проведено теоретическое исследование коэффициентов шумов и спектральных плотностей мощности фазовых флуктуаций у импортных и отечественных малошумящих ОУ с использованием среды MATLAB. Разработана принципиальная схема устройства на основе выбранных моделей ОУ, которая позднее была модифицирована путем увеличения количества выходных сигналов. Установлена необходимость пересмотреть общую структуру схемы с учетом паразитных емкостей ОУ. Проверена ее адекватность с использованием программного пакета NI Multisim. Создана печатная плата для непосредственных лабораторных исследований спектральной плотности мощности шума устройства. Ключевые слова: фазовый шум, преобразователь сигнала, УВЧ, водородный стандарт, малошумящий усилитель, шум тока, шум напряжения.
Показать АннотациюАкустическая эмиссия при фазовом переходе «кристалл-жидкость» в сотовой структуре типа «пчелиных сот»
Акустическая эмиссия при фазовом переходе «кристалл-жидкость» в сотовой структуре типа «пчелиных сот»
Е. М. Асеев
Экспериментально изучается сложная система, представляющая собой сотовую структуру, сопряженную по нормали с композиционной структурой, и содержащая внутри себя дефект типа «конденсат воды» в виде кристалликов льда. Для обнаружения такого дефекта используется явление акустической эмиссии. Обычно для возникновения акустической эмиссии прибегают к механическому воздействию на объект. Но, в отличие от этого традиционного нагружения (сжатия или растяжения) образца внешними силами, здесь используется вариация температурного поля, в которое помещен образец. В процессе нагревания экспериментального образца начинается фазовый переход «лед – вода», приводящий к явлению акустической эмиссии. Зависимости амплитуд акустических сигналов от времени и от скорости изменения температуры обнаруживают четкое отличие образцов с дефектом «скопление воды» от образцов без таких дефектов.
Показать АннотациюИсследование работы волоконно-оптической линии связи при экстремально низком температурном режиме.
Исследование работы волоконно-оптической линии связи при экстремально низком температурном режиме.
В. Г. Нестеров, В. В. Давыдов
Обоснована необходимость дополнительного исследования механических и оптических характеристик, оценке работоспособности и деградации специальных оптических волокон с сердцевиной, легированной GeO2 в экстремально низком температурном режиме эксплуатации. Рассмотрено применении модели разрушения оптических волокон, позволяющих оценить механические свойства кварцевых волокон с сердцевиной из чистого кварца и легированной оксидом германия. Разработана экспериментальная установка и проведены исследования. Установлено, что с увеличением степени легирования сердцевины оптического волокна оксидом германия граница увеличения оптических потерь при низких температурах смещается в сторону нуля. Это создает ограничения по применению волокон с легированной сердцевиной при эксплуатации на трассах. Полученные данные позволяют разработчикам волоконно-оптических линий связи с учетом климатических условий разработать оптимальную конструкцию магистральной линии связи с учетом технологии МСVD и VAD изготовления оптических волокон.
Показать АннотациюМолекулярно-динамическое исследование структурно-фазовых превращений при СВ-синтезе алюминидов никеля в матричных структурах с однородным составом наночастиц композитной структуры «ядро-оболочка»
Молекулярно-динамическое исследование структурно-фазовых превращений при СВ-синтезе алюминидов никеля в матричных структурах с однородным составом наночастиц композитной структуры «ядро-оболочка»
В. И. Иордан, И. А. Шмаков
В статье приведены результаты компьютерного моделирования СВ-синтеза алюминидов никеля в четырех модельных матричных структурах, каждая из которых характеризуется однородным составом из одинаковых композитных наночастиц «ядро-оболочка». В состав первых двух структур входят неконтактирующие между собой наночастицы (в первую – наночастицы Ni@Al, во вторую – наночастицы Al@Ni), в следующих двух структурах взаимодействуют контактирующие между собой наночастицы (в третьей – наночастицы Ni@Al, в четвертой - Al@Ni). Для каждой из четырех структур приведены зависимости температуры наночастиц от времени, результаты CNА-, AJ- и PTM-анализов по распознаванию в наночастицах определенных типов элементарных кристаллических ячеек, а также и карты распознавания интерметаллических фаз в наночастицах в определенные моменты времени. Показано, что для двух структур с неконтактирующими между собой наночастицами сферическая форма наночастиц практически сохраняется в процессе СВС, а в двух структурах с контактирующими между собой наночастицами их форма изменяется. Дополнительно, в структуре с контактирующими между собой наночастицами Al@Ni в процессе СВС обнаружен структурный фазовый переход с температурным скачком до температуры перитектического превращения в 1669-1670 К, при которой происходит быстрая кристаллизация фазы Ni3Al из расплава и перекристаллизация фазы NiAl в фазу Ni3Al. Для моделирования процесса СВС использовался программный пакет LAMMPS в параллельной версии и совместимый с ним EAM-потенциал межатомного взаимодействия, а для визуализации результатов - программный пакет OVITO и собственная программа авторов статьи.
Показать АннотациюЭкспресс-метод контроля состояния почек для определения поражения на ранней стадии
Экспресс-метод контроля состояния почек для определения поражения на ранней стадии
Д. В. Вакорина$^1$, Г. В. Степаненков$^1$, В. В. Давыдов$^1$, Д. В. Давыдова$^{1,2}$
Обоснована необходимость определения поражения почек на ранней стадии с использованием быстрых и надежных экспресс методов. Для экспресс-анализа контроля поражения почек предложен метод на основе рефрактометрических измерений показателя преломления на трех длинах волн с градуировкой показателей преломления к значениям трех основных параметров (осмолярность, количество твердых веществ, плотность). Дополнительно были исследованы размеры белковых соединений и сделана также градуировка их размеров к показателям преломления. Представлены результаты исследования модельных растворов. Установлены теоретические показатели определения состояния почек. Рассмотрены особенности контроля биологической среды с использованием малогабаритных рефрактометров, работающих на эффекте полного внутреннего отражения. Проанализированы действующие экспресс-методы диагностики заболевания почек по средствам измерения мочи. Отмечены преимущества использования конструкции рефрактометра на трех длинах волн по сравнению с другими методами. Установлены особенности измерения показателя преломления биологических жидкостей на примере мочи. Представлены результаты исследования различных образцов при температуре T = 20°C в зависимости показателя преломления от длин волн и их анализ. Проведено сравнение полученных результатов с результатами измерений в клинической диагностике.
Показать АннотациюВлияние холестерина и ионов кальция на взаимодействие криопротекторов с моделью биологической мембраны
Влияние холестерина и ионов кальция на взаимодействие криопротекторов с моделью биологической мембраны
В. Ю. Свечникова$^{1,2}$, О. В. Мишукова$^{1,3}$, А. Г. Миронова$^4$, Г. Б. Хомутов$^2$, М. А. Марченкова$^1$, С. А. Яковенко$^{2,5}$
В данной работе изучается воздействие трех криопротекторов – этиленгликоля, диметилсульфоксида, сахарозы – на изотермы сжатия монослоев Ленгмюра яичного желтка в присутствии холестерина в монослое и без него, а также воздействие ионов кальция из субфазы, которые влияют на эффективность криозащиты. Кроме того, в работе исследуются упругие свойства полученных монослоев путем расчета и сравнения модуля сжатия монослоя. Мы рассматриваем сложную биоподобную систему – монослой яичного желтка, холестерина и их смеси на поверхности водного раствора питательной смеси, и получаем информацию о специфическом взаимодействии разных криопротекторов с липидными мембранами, в чем состоит научная новизна работы. Мы получили, что при одновременном добавлении ионов кальция и криопротекторов в субфазу они блокируют влияние друг друга на липидный монослой и снижают эффективность криопротекции. Холестерин в монослое желтка в соотношении 1:50 m/m изменяет свойства монослоя, что приводит к усилению действия криопротекторов. Также впервые обнаружен эффект существенного увеличения поверхностного давления (на ~20 мН/м) при добавлении криопротекторов в рассматриваемую систему, который может служить индикатором эффективности дегидратации мембран криопротекторами и использоваться для поиска наиболее эффективных и безопасных композиций криопротекторов. Полученные результаты представляют интерес для различных областей биофизики и биомедицины, поскольку изучение механизмов взаимодействия кальция с биологическими мембранными и мембраноподобными системами важно для понимания различных эффектов, вызываемых лекарственными и биологически-активными препаратами на клеточном уровне.
Показать АннотациюОсобенности формирования и обработки пульсовых волн от биологического объекта
Особенности формирования и обработки пульсовых волн от биологического объекта
М. А. Якушева, Д. С. Проводин
Проведенные исследования позволили получить дополнительные данные о состоянии сердечно-сосудистой и определить факторы, влияющие на точность их интерпретации. Была доказана необходимость использования различных математических функций для описания формы пульсовой волны, включая фронты нарастания и спада, а также пик волны. Разработанное программное обеспечение, которое позволяет моделировать пульсовые волны для людей с различными индивидуальными характеристиками. Алгоритмы программы основаны на медицинских исследованиях. Полученные данные в сочетании с традиционными медицинскими критериями позволяют более точно оценивать состояние здоровья человека и выявлять ряд заболеваний во время осмотров или медицинских процедур. При разработке программного обеспечения были учтены специфические термины предметной области, а также использованы современные программные средства для решения поставленных задач.
Показать АннотациюВзаимодействие радиального потока скорости вещества и магнитного потока в зарождающихся активных областях Солнца
Взаимодействие радиального потока скорости вещества и магнитного потока в зарождающихся активных областях Солнца
А. М. Садыков$^{1,2}$, С. А. Красоткин$^{1,2}$
В настоящей статье авторами исследуются физические процессы формирования активных областей (АО). В частности, проверяется гипотеза всплывания магнитной трубки (магнитного потока) на основе прямых наблюдений магнитного поля и допплеровского смещения, полученных из наблюдений наземной сети телескопов Global Oscillation Network Group (GONG). Исследование охватывает 24 зарождающиеся АО в период с 2011 по 2022 год. Была обнаружена сильная корреляция между магнитным потоком и потоком радиальной скорости опускания. Результаты показывают, что гипотеза всплывания магнитной трубки не может полностью объяснить эволюцию АО на ранних стадиях их развития.
Показать АннотациюО множестве локально равновесных конфигураций потенциальной энергии мультиатомного кластера
О множестве локально равновесных конфигураций потенциальной энергии мультиатомного кластера
К. Э. Плохотников
В работе изучается вопрос о множестве (единственности) локально равновесных конфигураций потенциальной энергии мультиатомного кластера. Молекулярная система, состоящая из множества, вообще говоря, разных атомов, именуется мультиатомным кластером. Предлагается формализм построения всей линейки многочастичных потенциалов для описания произвольной молекулярной системы. Вводятся и обсуждаются понятия “матрицы формы” или “морфы” для каждого из многочастичных потенциалов. Определяется алгоритм построения функции потенциальной энергии мультиатомного кластера так, чтобы можно было бы говорить о построении вполне определенной конфигурации атомов кластера, как о единственно возможной. Данный алгоритм рассматривается как способ решения проблемы выбора конфигурации атомов кластера в качестве локально равновесной. Подробно изучаются множества локально равновесных конфигураций бинарного и многочастичного потенциалов. Рассмотрено также множество локально равновесных кон-фигураций линейной комбинации бинарного и многочастичного потенциалов. Показано, что в последнем случае множество локально равновесных конфигураций определяется главным образом бинарным потенциалом. Общие построения и выводы иллюстрируются на примерах воспроизводства в качестве локально равновесных стандартных конфигураций молекул воды, метана, этилена и бензола. Строятся подходящие потенциалы, имеющие указанные конфигурации в качестве глобальных минимумов. На примерах описания кластеров воды, бензола и углерода исследуется вопрос о причинах появления множества локально равновесных конфигураций. Обсуждается алгоритм построения сложной, композитной матрицы формы для кластеров, состоящих из множества одинаковых молекул. Использование понятия “матрицы формы” позволяет естественным образом учесть в молекулярной системе всевозможные целостные субъединицы, а также описать пределы, в рамках которых эти целостности воспроизводятся в неизменном виде.
Показать АннотациюОпределение центральности столкновений адронным калориметром установки MPD/NICA на основе теоремы Байеса
Определение центральности столкновений адронным калориметром установки MPD/NICA на основе теоремы Байеса
Н. А. Курепин$^1$, Л. А. Якобнюк$^3$, В. С. Попов$^3$, А. Б. Курепин$^2$
Определение центральности столкновения тяжелых ядер необходимо для любого из планируемых экспериментов на установке MPD коллайдера NICA в ОИЯИ. В ряде работ при высоких энергиях на коллайдерах RHIC и LHC хорошие результаты получены с использованием регистрации спектаторов передними адронными калориметрами. Однако при промежуточных энергиях на NICA на уровне 2.5 – 5.5 ГэВ на нуклон, вследствие недостаточного собственного разрешения по выделенной энергии калориметра, проблема должна быть изучена более подробно. В настоящей работе на основе теоремы Байеса получены оценки разрешения по прицельному параметру (центральности), которые отличаются от результатов прямого моделирования калориметра при фиксированном числе спектаторов.
Показать Аннотацию