Главная – Журналы – Поиск по журналам

Данная статья представляет собой обзор результатов комплексного изучения и датирования контуритовых отложений Юго-Западной Атлантики, выявления источников и процессов переноса осадочного вещества в контексте плиоцен-четвертичных изменений среды и климата. Основное внимание уделено исследованиям Лаборатории палеоокеанологии ИО РАН совместно с коллегами в течение последнего десятилетия. Рассматриваются контуритовые системы континентального склона Аргентинской Патагонии, плато Санта-Катарина и Сан-Паулу, дрифта Иоффе и гравитит-контуритовая система у подножия подводной горы Сан-Томе. Идентификация этих систем проведена на основе широкого комплекса сейсмоакустических, литолого-геохимических данных, изменений магнитной восприимчивости. Рассмотрены специфические признаки контуритов, отличающие их от других типов донных осадков. Возраст отложений определен с помощью биостратиграфии либо изотопно-кислородной стратиграфии и подтвержден масс-спектрометрическими радиоуглеродными датировками (в пределах последних 50 тыс. лет). Показано, что основным фактором формирования контуритовых систем является эрозионно-аккумулятивная деятельность придонных (вдольсклоновых) течений вод антарктического происхождения – важной составляющей Атлантической меридиональной циркуляции и глобального конвейера. Таким образом, контуритовые системы содержат «летопись» геологической и климатической истории региона. На дрифте Иоффе вскрыты самые древние отложения из всех рассмотренных в данной работе. Они накопились за последние 3.2 млн лет, т.е. в течение интервала формирования палеоокеанологической изменчивости современного типа после закрытия Панамского прохода. Для остальных систем вскрытые колонками отложения характеризуют ледниково-межледниковые стадии позднечетвертичного этапа геологической истории и соответствующие изменения уровня океана, климата и придонной циркуляции.

Современные тенденции в развитии подводной робототехники ориентированы на создание полностью автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА), оснащённых многозвенными манипуляторами (ММ) и способных выполнять комплекс исследовательских, манипуляционных и технологических операций в условиях динамической и неопределённой подводной среды без непосредственного участия оператора. Ключевой проблемой при реализации автономности необитаемых аппаратов является генерация и адаптивное корректирование управляющих программ в реальном времени на основе данных о текущем состоянии окружающей среды, получаемых от бортовых сенсоров АНПА и датчиков ММ. Предложен комплекс инструментальных средств интеллектуального планировщика миссий АНПА, включающий его информационные и программные компоненты, а также методологию разработки. Представленный планировщик обеспечивает декомпозицию стратегических задач на элементарные операции с динамическим выбором их последовательности и параметров исполнения в зависимости от актуальных данных и внешних условий. Архитектура разработанного инструментального комплекса базируется на принципах модульности и масштабируемости, что позволяет адаптировать систему планирования для различных классов АНПА и типов миссий. Представленное решение способствует развитию методов автономного управления АНПА и может быть использовано при проектировании перспективных робототехнических систем для морских исследований, мониторинга и подводных технологических операций.

Работа посвящена исследованию рассеяния акустических фононов в тонких плёнках нитрида алюминия (AlN), выращенных методом магнетронного распыления, с акцентом на их потенциальное применение в качестве пьезоактивных слоёв для сверхвысокочастотных (СВЧ) резонаторов. Анализ данных подтвердил высокую стабильность пиков рассеяния Мандельштама - Бриллюэна (РМБ) в исследованных плёнках. Установлено, что стабильность фононного пика РМБ достигает (87,6 ± 0,5) ГГц, что соответствует литературным данным и подтверждает однородность плёнок с погрешностью менее 1 %. Наличие специфического пика на дифрактограммах рентгенофазного анализа и минимальная ширина фононного пика, полученная методами комбинационного рассеяния света (КРС) и инфракрасной фурье-спектроскопии, подтверждают возможность использования этих методов для характеристики подобных плёнок микронной толщины. Учитывая, что пиковая частота фононного резонанса не изменилась для плёнок толщиной 4,5 мкм, предполагается, что анализ ширины фононного пика может оказаться достаточным для оценки выращенных плёнок. Особенно перспективным видится метод КРС, который в дальнейшем может позволить проводить in situ анализ во время роста плёнок AlN. Плёнки AlN толщиной менее 7 мкм обладают качеством, достаточным для разработки многослойных акустических СВЧ-резонаторов, что открывает пути для экспериментального создания многослойных структур с различными акустическими импедансами на основе полученных данных.

Изучено взаимодействие излучения терагерцового спектрального диапазона с плёнками оксида индия-олова (ITO) толщиной менее 300 нм на подложках из плавленого кварца. Определена зависимость их комплексного показателя преломления в диапазоне 0,2-1,2 ТГц от толщины. Свойства плёнок в данной области хорошо описываются моделью Друде, параметры которой определены из аппроксимации данных в широком спектральном диапазоне. Модель демонстрирует линейный рост удельной проводимости с увеличением толщины и может быть полезна для расчёта антиотражающих покрытий для терагерцового излучения. Результаты исследования воздействия интенсивного терагерцового излучения с пиковой и средней интенсивностью до 2 МВт/см² и 1,2 кВт/см² соответственно показали отсутствие лазерного повреждения плёнок и позволили наметить границы применения плёнок ITO в качестве дихроичных зеркал транспортных каналов интенсивных терагерцовых пучков.

Представлены результаты исследований резонансов когерентного пленения населённости (КПН), зарегистрированных в ячейке с парами рубидия-87 с добавлением буферного газа при многочастотном возбуждении излучением диодного лазера с внешним резонатором. Ток инжекции диода модулируется одновременно сверхвысокочастотными и очень высокочастотными (ОВЧ) сигналами. Обнаружено, что для определённого диапазона частот ОВЧ-модуляции амплитуда резонанса КПН пропорциональна произведению напряжённостей полей спектральных компонент, дающих вклад в возбуждение резонанса. Предложенная модель расчёта амплитуды резонанса находится в хорошем соответствии с экспериментально полученными данными.

Изучены свойства анодно-окисленных слоёв кремния, имплантированного ионами CO⁺ с энергией 90 кэВ в зависимости от дозы ионов в диапазоне от 2,5 х 10¹⁵ до 3 х 10¹⁶ см^-2. После имплантации ионов образцы были отожжены при температуре 700 °C в течение 1 ч в атмосфере паров N₂. Анализ окисленных слоёв проводился с помощью спектральной эллипсометрии, атомно-силовой микроскопии и инфракрасной спектроскопии. Коэффициент преломления окисленных слоёв превышал его значение в термически выращенном SiO₂ и уменьшался от 1,58 до 1,52 с ростом дозы ионов СО⁺ от 2,5 х 10¹⁵ до 1 х 10¹⁶ см^-2. По мере роста дозы ионов CO⁺ в плёнках анодного окисла наблюдалось увеличение инфракрасного поглощения на молекулах CO₂. Дозовая зависимость коэффициента преломления анодно-окисленных слоёв обсуждается с точки зрения формирования микропустот в оксиде кремния при испарении молекул СО₂.

Получены и проанализированы экспериментальные данные об энергетической эффективности (ЭЭ) ввода/вывода излучения на всём пути его распространения в среде фотополимерных голографических решёток и планарного волновода. Установлено, что основной вклад в потери мощности излучения вносят поглощение в среде фотополимера из-за неполного обесцвечивания красителя при постобработке голограмм, а также их относительно малая дифракционная эффективность (ДЭ). Вследствие недостаточного согласования спектральных характеристик отражательных голограмм и LED-дисплеев лишь часть мощности их излучения используется в виде полезного сигнала. С учётом полученных экспериментальных данных итоговая оценка ЭЭ составила ∼10 % относительно мощности излучения LED на входе всей структуры решётки ввода/вывода-волновод. Для повышения этой величины следует применять регистрирующие среды с малой толщиной (менее 10 мкм) и одновременно с большой амплитудой фотоиндуцированного изменения показателя преломления, которые могут обеспечить необходимые ДЭ и степень согласования указанных спектральных характеристик, а также снизить поглощение в среде фотополимера. В этом случае ожидаемое значение ЭЭ может достичь ∼40 %.

Проведено исследование сложного пространственного течения струи фреона, истекающей из длинного канала треугольного сечения, в режиме ламинарно-турбулентного перехода. С целью получения подробной картины течения реализован многоракурсный измерительный комплекс гильберт-диагностики на базе прибора ИАБ-463М. Показано, что геометрия канала оказывает слабое влияние на сценарий ламинарно-турбулентного перехода в канале с образованием puff-структур. Установлено, что при попадании в струю, истекающую из треугольного в сечении канала, puff-структура вызывает её турбулизацию и генерирует вторичные возмущения в слое смешения. Результаты могут иметь практическое значение в процессах горения и осаждения CVD.

Рассматривается новый метод повышения качества изображений, восстановленных из цифровых голограмм, методом пространственных субпиксельных сдвигов, т. е. сдвигов на некоторую величину, меньшую, чем разрешение, обеспечиваемое устройствами регистрации. В цифровой голографии в качестве среды для записи голограмм используются матрицы фотоприёмников. Разрешение определяется типом применяемых матриц. Для получения голограмм использовалась камера с матрицей фотоприёмников разрешением 9000 х 6752 и размером одного элемента 0,86 х 0,86 мкм. Размер применяемой матрицы составлял 7,7 х 5,8 мм, пространственное разрешение таких устройств - около 500-1000 линий/мм. Это уже позволяет получать цифровые голограммы. Однако для повышения качества восстановленных изображений необходимо повысить разрешение голограммы при регистрации. Для увеличения разрешения в работе использовалось устройство для внесения пространственного субпиксельного сдвига матрицы фотоприёмников. Недостаточное разрешение матриц компенсировалось с помощью субпиксельных пространственных сдвигов. Сдвиг осуществлялся по координатам X и Y на 430 нм, что составило половину размера одного элемента матрицы. Размер цифровой голограммы увеличился в 4 раза (18000 х 13504 пикселя). Восстановление изображений производилось с помощью быстрого преобразования Фурье. Для ускорения работы потребовалось использовать графический ускоритель для восстановления изображений из голограмм.

Проведено экспериментальное исследование первичной и вторичной нестационарных неустойчивостей пограничного слоя скользящего крыла в условиях доминирования первичной неустойчивости поперечного течения в присутствии локализованного трехмерного элемента шероховатости на обтекаемой поверхности. Измерения выполнялись с помощью термоанемометра в малотурбулентной аэродинамической трубе при малой дозвуковой скорости набегающего потока в условиях неконтролируемых («естественных») нестационарных возмущений. Обнаружено и подробно изучено четыре типа усиливаемых нестационарных возмущений пограничного слоя: низкочастотные, ассоциируемые с первичной неустойчивостью течения, среднечастотные (тип III вторичной неустойчивости) и высокочастотные (тип I и II вторичной неустойчивости). Подробно исследованы свойства этих возмущений и проведен анализ положения и формы областей их локализации в плоскости, нормальной стенке и потоку, относительно слоев сильного сдвига продольной компоненты средней скорости потока по размаху и по нормали к стенке. Показана сложная природа вторичных возмущений, которую трудно объяснить упрощенными представлениями о существовании z- и y- мод вторичной неустойчивости, рассмотренными в предыдущих исследованиях.