Category Archives:

П-волновод, как измерительная ячейка устройств определения диэлектрическойпроницаемости материалов / The Ridged Waveguide as a Measuring Cell of Devices for Determining Permittivityof Materials

Донченко А.В. / Donchenko, A.B.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Заргано Г.Ф. / Zargano, G.F.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1605-042050

Донченко А.В., Заргано Г.Ф. П-волновод, как измерительная ячейка устройств определения диэлектрическойпроницаемости материалов // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5(22). С. 42–50.
Donchenko, A.B., Zargano, G.F. The Ridged Waveguide as a Measuring Cell of Devices for Determining Permittivityof Materials // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 5(22). P. 42–50.


Аннотация: Рассмотрен П-волновод с кусочно-слоистым диэлектрическим заполнением как измерительная ячейка устройства определения диэлектрической проницаемости материалов. Получены первые 10 нормированных критических волновых чисел квази-H и квази-E волн. Показаны структуры электромагнитных полей гибридных типов волн на рабочей частоте. Представлена зависимость постоянной распространения от волнового числа для различных значений диэлектрической проницаемости измеряемых образцов.

Abstract: The ridged waveguide with piecewise layered dielectric filling was considered as a measuring cell of devices for determining permittivity of materials. The first ten normalized cut off wave numbers of quasi-H and quasi-E waves were obtained. Electromagnetic field structures of hybrid types of waves were demonstrated at an operating frequency. The dependency of propagation constant on wave number was shown for different values of permittivity of materials.

Ключевые слова: волноводы сложных сечений, метод частичных областей, особенность на ребре, диэлектрическое ребро, гибридные типы волн, электромагнитные поля, permittivity, waveguides with complex cross-sections, method of partial regions, feature on the edge, dielectric edge, hybrid waves, волноводы сложных сечений


Литература / References
  1. Митра Р., Ли C. Аналитические методы теории волноводов // М.: Мир, 1974. 328 с.
  2. Brooky, G. H., Kharadly, M.M.Z. Field Behavior near Anizotropic and Multidielectric Edges // IEEE Trans, 1977. AP-25. P. 571-575.
  3. Донченко А.В., Заргано Г.Ф., Земляков В.В. Анализ электромагнитных полей Гибридных типов волн в волноводах сложных сечений с кусочно-слоистым диэлектрическим заполнением // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова, 2015. С. 38-41.

Волноводные фильтры на сложных резонансных диафрагмах / Waveguide Filter on Complex Resonant Diaphragms

Земляков В.В. / Zemlyakov, V.V.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Крутиев С.В. / Krutiev, S.V.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Клещенков А.Б. / Kleschenkov, A.B.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1605-051063

Земляков В.В., Крутиев С.В., Клещенков А.Б. Волноводные фильтры на сложных резонансных диафрагмах // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5(22). С. 51–63.
Zemlyakov, V.V., Krutiev, S.V., Kleschenkov, A.B. Waveguide Filter on Complex Resonant Diaphragms // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 5(22). P. 51–63.


Аннотация: В работе проводится электродинамический анализ и синтез компактных волноводных полосно-пропускающих и полосно-запирающих фильтров на сложных резонансных диафрагмах с L-образными металлическими гребнями.

Abstract: In this paper the electrodynamic analysis and synthesis of compact waveguide band-pass and band-stop filters on complex resonance diaphragms with L-shaped metal ridges is provided.

Ключевые слова: полосно-пропускающий фильтр, диафрагма, L-гребень, waveguide, band-pass filter, diaphragm, полосно-пропускающий фильтр


Литература / References
  1. Zemlyakov, V.V., Zargano, G.F., and Krutiev, S.V. Waveguide bandpass filter on complex resonance diaphragms // Journal of Communications Technology and Electronics. 2015. Vol. 60. No. 12. P. 1305-1310.
  2. Zemlyakov, V.V., Zargano, G.F. Electrodynamic Analysis of Conductivity of a Resonance Waveguide Plane-Transverse Diaphragm with a Complex Aperture // Radiophysics and Quantum Electronics. 2015. Vol. 58. No. 7. P. 504-510.
  3. Kirilenko, A. A., Mospan, L. P. Reflection Resonances and Natural Oscillations of Two-Aperture Iris in Rectangular Waveguide // IEEE Transactions on Microwave Theory And Techniques. 2000, Vol. 48, No. 8. P. 1419-1421.
  4. Bahrami, H., Hakkak, M. Analysis And Design of Highly Compact Bandpass Waveguide Filter Utilizing Complementary Split Ring Resonators (CSRR) // Progress In Electromagnetics Research. 2008. PIER 80. P. 107-122.
  5. Zemlyakov, V. V., Zargano, G. F. The novel compact microwave SIW filter based on L-ridged rectangular waveguide// Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 2015. Vol. 29. No. 13. P. 1699-1707.
  6. Заргано Г. Ф., Земляков В. В., Кривопустенко В. В. Анализ модового состава прямоугольных L-гребневых волноводов // Физические основы приборостроения. 2013. Т. 2. № 3. С. 64-77.
  7. Заргано Г. Ф., Ляпин В. П., Михалевский В. С. и др. Волноводы сложных сечений // М.: Радио и связь, 1986. 124 с.

Расчет сопротивления излучения симметричной копланарной линии, возбуждающей поверхностныемагнитостатические волны / The Radiation Resistance Designof Symmetric Coplanar Line, Exciting Magnetostatic Surface

Бабичев Р.К. / Babichev, R.K.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Бабичева Г.В. / Babicheva, G.V.
Институт водного транспорта имени Г.Я. Седова / RUS Институт водного транспорта имени Г.Я. Седова
Левендорский К.В. / Levendorskij, K.V.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1605-064068

Бабичев Р.К., Бабичева Г.В., Левендорский К.В. Расчет сопротивления излучения симметричной копланарной линии, возбуждающей поверхностныемагнитостатические волны // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5(22). С. 64–68.
Babichev, R.K., Babicheva, G.V., Levendorskij, K.V. The Radiation Resistance Designof Symmetric Coplanar Line, Exciting Magnetostatic Surface // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 5(22). P. 64–68.


Аннотация: Рассчитан погонный импеданс (реактивное сопротивление и сопротивление излучения на единицу длины) симметричной копланарной линии для случая возбуждения поверхностных магнитостатических волн. Исследована зависимость сопротивления излучения поверхностных магнитостатических волн от расстояния между симметричной копланарной линией и ферритовым слоем. Выявлены особенности возбуждения копланарных преобразователей.

Abstract: An excitation of magnetostatic surface waves (MSSW) by symmetric coplanar transmission line was considered for the case, when symmetric coplanar line is placed at some distance from the ferrite film surface. The dependence of coplanar line impedance on the spacing between the line and ferrite film has been studied for the case of magnetostatic surface waves. It has been found that smaller values of this spacing cause increase the frequency range of effective MSSW excitation.

Ключевые слова: поверхностные магнитостатические волны, coplanar line, magnetostatic surface waves, поверхностные магнитостатические волны


Литература / References
  1. Бабичев Р.К., Зубков В.И., Иванов В.Н., Натхин И.И., Махно В.И. Полосно-заграждающие фильтры с копланарными преобразователями // Тезисы докладов XVI международной школы семинара “Новые магнитные материалы микроэлектроники”. Москва. 1998. С. 108-109.
  2. Бабичев Р.К., Зубков В.И., Иванов В.Н., Натхин И.И., Махно В.И. Фильтры на магнитостатических волнах // Радиотехника и электроника. 2000. Т. 45. № 7. С. 1014-1019.
  3. Бабичев Р.К., Бабичева Г.В., Иванов В.Н. Эквивалентные схемы преобразователей магнитостатических волн // Радиотехника и электроника. 1995. Т. 40. № 11. С. 1721-1725.
  4. Вашковский А.В., Стальмахов В.С., Шараевский Ю.П. Магнитостатические волны в электронике сверхвысоких частот // Саратов: Издательство СГУ, 1993. 219 с.
  5. Иванов В.Н., Зубков В.И., Бабичев Р.К., Высторопец Г.В., Дегтярев Д.С. Погонный импеданс копланарного излучателя поверхностных магнитостатических волн // Радиотехника и электроника. 2005. Т. 50. № 8. С. 985-990.

Оптимизация условий создания инверсии в ионных лазерах на парах металлов с разрядом поперечного типа / Optimization of Conditions of Population Inversion Creationin the Ion Metal Vapor Lasers with Transverse-Type Discharge

Зинченко С.П. / Zinchenko, S.P.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Иванов И.Г. / Ivanov, I.G.
Южный научный центр РАН; Южный федеральный университет / RUS Южный научный центр РАН; Южный федеральный университет
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1605-075081

Зинченко С.П., Иванов И.Г. Оптимизация условий создания инверсии в ионных лазерах на парах металлов с разрядом поперечного типа // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5(22). С. 75–81.
Zinchenko, S.P., Ivanov, I.G. Optimization of Conditions of Population Inversion Creationin the Ion Metal Vapor Lasers with Transverse-Type Discharge // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 5(22). P. 75–81.


Аннотация: Описана математическая модель процесса накачки ионных квантовых переходов металлов столкновениями 2-го рода в плазме импульсного разряда поперечного типа с полым катодом, а также методика расчета оптимального режима накачки для получения максимальной мощности лазерного излучения. Для лазера на смеси гелия с парами ртути рассчитаны и измерены оптимальные параметры разряда, а также измерены значения мощности лазерного излучения на ионных линиях ртути 615 и 794.5 нм.

Abstract: The mathematical model of process of the excitation of ion quantum transitions of metals by second-kind collisions in plasma of a pulse transverse-type hollow cathode discharge, and method of calculation of the optimum mode of a pumping for obtaining the maximal laser output power is described. For the lasers on mixture of He with Hg vapors the optimum discharge parameters are calculated and measured, and also values of laser output power on 615 and 794.5 nm Hg ion laser lines are measured.

Ключевые слова: разряд “поперечного” типа с полым катодом, оптимальные условия для генерации, математическое моделирование, ion metal vapor laser, transverse-type hollow cathode discharge, optimum conditions for laser oscillation, разряд “поперечного” типа с полым катодом


Литература / References
  1. Зинченко С.П., Иванов И.Г. Импульсные ионные лазеры с полым катодом: параметры накачки и генерации // Квантовая электроника. 2012. Т. 42. № 6. С. 518-523.
  2. Ryazanov, A.V., Ivanov, I.G., and Privalov, V.E. About Creation of Population Inversion in Mixture of Inert Noble Gas and Metal Vapor // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2014. Vol. 23. No. 3. Р. 177-184.
  3. Солдатов А.Н., Латуш Е.Л., Чеботарев Г.Д. и др. Импульсно-периодические лазеры на парах стронция и кальция // Под ред. Солдатова А.Н. и Латуша Е.Л. Томск: Изд. ТМЛ-Пресс, 2012. 526с.
  4. Turner-Smith, A.R., Green, J.M., Webb, C.E. Charge-transfer into excited states in thermal energy collisions // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1973. Vol. 6. No. 1. P. 114-130.
  5. Ivanov, I.G. Kinetics of active media of He-Zn+, He-Cd+, He-Tl+ and Ne-In+ Hollow Cathode Lasers and New Laser Lines // Proc. SPIE. 2004. Vol. 5483. P. 104-119.
  6. Иванов И.Г., Сэм М.Ф. Кинетика активных сред He-Hg, Ne-Tl и Ne-Ga импульсных ионных лазеров с разрядом в полом катоде // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. № 11. C. 1016-1021.

Оптимизация характеристик ионного лазера на парах кальция / Optimization of the Characteristics of the Ion Recombination Calcium Vapour Laser

Латуш Е.Л. / Latush, E.L.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Чеботарев Г.Д. / Chebotarev, G.D.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1605-082089

Латуш Е.Л., Чеботарев Г.Д. Оптимизация характеристик ионного лазера на парах кальция // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5(22). С. 82–89.
Latush, E.L., Chebotarev, G.D. Optimization of the Characteristics of the Ion Recombination Calcium Vapour Laser // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 5(22). P. 82–89.


Аннотация: С использованием математической модели He-Ca лазера численно исследована возможность повышения выходных характеристик ионных рекомбинационных лазеров на парах кальция (λ=373.7 и 370.6 нм CaII). Показана возможность повышения мощности генерации при возбуждении активной среды цугами импульсов с коротким межимпульсным интервалом. Также показано, что пиковая мощность типичного He-Ca лазера может быть повышена в режиме разгрузки резонатора более чем на порядок и может достичь значений более 10 кВт, при этом импульсы генерации могут быть существенно укорочены.

Abstract: Using mathematical model of the He-Ca laser it is numerically investigated the possibility of increasing the output characteristics of the ion recombination calcium vapour lasers (λ=373.7 and 370.6 nm CaII). The possibility is demonstrated of an output power increase in the regime of excitation of active media by bursts of pulses with short time intervals between the current pulses in the burst. Also it is shown that the peak power of a typical He-Ca laser can be increased in the cavity dumping mode by more than an order of magnitude and can reach values of more than 10 kW, while the laser pulse can be significantly shortened.

Ключевые слова: математическое моделирование, цуги импульсов, метод разгрузки резонатора, the ion recombination calcium vapour laser, mathematical modeling, bursts of pulses, математическое моделирование


Литература / References
  1. Иванов И.Г., Латуш Е.Л., Сэм М.Ф. Ионные лазеры на парах металлов. М.: Энергоатомиздат, 1990. 256с.
  2. Little, C.E. Metal Vapour Lasers: Physics, Engineering and Applications. Chichester, New York, Brisbane, Toronto, Singapure: John Willey & Sons, 1999. 619 p.
  3. Энциклопедия низкотемпературной плазмы / Под ред. В.Е. Фортова. Том XI-4. Газовые и плазменные лазеры. М.: Физматлит. 2005. 822 с.
  4. Latush, E.L., Chebotarev, G.D., and Sem, M.F. Small-Scale Efficient He-Sr+(Ca+) recombination lasers // Proceedings of SPIE. 2000. Vol. 4071. P. 119-127.
  5. Чеботарев Г.Д., Латуш Е.Л., Пруцаков О.О., Фесенко А.А. Кинетика активной среды рекомбинационного He-Sr+ лазера. 1. Пространственно-временные характеристики // Квантовая электроника. 2008. Т. 38. №4. С. 299-308.
  6. Чеботарев Г.Д., Латуш Е.Л., Фесенко А.А. Кинетика активной среды рекомбинационного He-Sr+ лазера. II. Достижимые энергетические характеристики // Квантовая электроника. 2008. Т. 38. №4. С. 309-318.
  7. Солдатов А.Н., Латуш Е.Л., Чеботарев Г.Д., Юдин Н.А., Васильева А.В., Полунин Ю.П., Пруцаков О.О. Импульсно-периодические лазеры на парах стронция и кальция / Под ред. А.Н. Солдатова, Е.Л. Латуша. Томск: ТМЛ-Пресс, 2012. 526 с.
  8. Soldatov, A.N., Sabotinov, N.V., Latush, E.L., Chebota-rev, G.D., Vuchkov, N.K., and Yudin, N.A. Strontium and calcium vapour lasers. Volume I / Prof. A.N. Soldatov, Academician N.V. Sabotinov, Editors. Sofia: Prof. Marin Drinov. Academic Publishing House, 2013. 293p.
  9. Soldatov, A.N., Sabotinov, N.V., Latush, E.L., Chebo-tarev, G.D., Vuchkov, N.K., and Yudin, N.A. Strontium and calcium vapour lasers. Volume II / Prof. A.N. Soldatov, Academician N.V. Sabotinov, Editors. Sofia: Prof. Marin Drinov Academic Publishing House, 2014. 323p.
  10. Зинченко С.П., Латуш Е.Л., Сэм М.Ф., Тикиджи-Хамбурьян Р.А. Лазер на красителе с накачкой рекомбинационным He-Sr лазером // Квантовая электроника. 1992. Т.19. №9. С. 860-861.
  11. Звелто О. Принципы лазеров. М.: Мир, 1990. 560с.
  12. Maydan, D. Fast modulator for extraction of internal laser power // J. of Appl. Phys. 1970. Vol. 41. No. 4. P. 1552-1559.
  13. Carman, R.J. A self-consistent model for a longitudinal discharge excited He-Sr recombination laser // IEEE J. Quant. Electron. 1990. Vol. 26. No. 9. P.1588-1608.
  14. Karelin, A.V., Yakovlenko, S.I. Numerical modeling of active media of high-pressure group-II-metal lasers // Sov. J. of Laser Research. 1994. Vol. 15. No. 1. P. 1-9.
  15. Chebotarev, G.D., Prutsakov, O.O., and Latush, E.L. Mathematical modeling of ion recombination strontium vapour laser // Proc. SPIE. 2004. Vol. 5483. P. 83-103.
  16. Chen, L., Mao, B.N., Wang, Y.B., Wang, L.M., and Pan, B.L. A kinetic model for alternate oscillation of self-terminating and recombination lasers in strontium ions // Optics Communication. 2008. Vol. 281. No. 5. P. 1211-1216.
  17. Чеботарев Г.Д., Пруцаков О.О., Латуш Е.Л. Моделирование ионного рекомбинационного лазера на парах кальция // Электромагнитные волны и электронные системы. 2012. №6. С. 51-55.

Металлодиэлектрические резонансно поглощающие дифракционные решетки оптического диапазона / Metal-Dielectric Resonance Absorbing Diffraction Gratingsin the Optical Range

Иванова И.Н. / Ivanova, I.N.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Клещенков А.Б. / Kleschenkov, A.B.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Лерер А.М. / Lerer, A.M.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Махно В.В. / Makhno, V.V.
Институт математики, механики и компьютерных наук ЮФУ / RUS Институт математики, механики и компьютерных наук ЮФУ
Махно П.В. / Makhno, P.V.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Тимошенко П.Е. / Timoshenko, P.E.
Южный федеральный университет / RUS Южный федеральный университет
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1605-090098

Иванова И.Н., Клещенков А.Б., Лерер А.М., Махно В.В., Махно П.В., Тимошенко П.Е. Металлодиэлектрические резонансно поглощающие дифракционные решетки оптического диапазона // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5(22). С. 90–98.
Ivanova, I.N., Kleschenkov, A.B., Lerer, A.M., Makhno, V.V., Makhno, P.V., Timoshenko, P.E. Metal-Dielectric Resonance Absorbing Diffraction Gratingsin the Optical Range // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 5(22). P. 90–98.


Аннотация: Решена краевая задача о дифракции электромагнитной волны оптического диапазона на одномерно- и двумерно-периодических решетках, образованных металлодиэлектрическими неоднородностями, расположенными на многослойной подложке. Учтены свойства металлов и диэлектриков в оптическом диапазоне. Исследованы решетки, содержащие слои, у которых в оптическом диапазоне Re(ε)<0 (Au, Ag, Cu, AZO, GZO, ZrN). Приведены конструкции и результаты исследований неотражающих решеток, у которых при плазмонном резонансе наблюдается эффект полного резонансного поглощения.

Abstract: The boundary problem of electromagnetic waves diffraction in the optical range for one- and two-dimensional periodic grating formed by a metal-dielectric inhomogeneities located on a multilayered substrate is solved. The frequency dependence of complex properties for metals and dielectrics in the optical range was taken into account. The gratings containing layers with Re(ε)<0 (Au, Ag, Cu, AZO, GZO, ZrN) are studied. The optic models of anti-reflective gratings with full absorption at plasmon resonance are studied and discussed.

Ключевые слова: плазмон-поляритон, дифракционная решетка, плазмонный резонанс, потери, plasmonics, plasmon-polariton, diffraction grating, plasmon resonance, плазмон-поляритон


Литература / References
  1. Palash Bharadwaj, Bradley Deutsch, and Lukas Novotny. Optical Antennas. Advances in Optics and Photonics 1. 2009. P. 438-483. doi:10.1364/AOP.1.000438
  2. Гочжун Цао, Ин Ван. Наноструктуры и наноматериалы: синтез, свойства и применение / 2-е изд. М.: Научный мир, 2012. 515 с.
  3. Leem, J.W., Song, J.M., and Yu, J.S. Broadband antireflective germanium surfaces based on subwavelength structures for photovoltaic cell applications. Optics Express. 2011. Vol. 19. No. 27. P. 26308-26317.
  4. Nghia Nguyen-Huu, Michael Cada, Jaromír Pištora, and Kiyotoshi Yasumoto. Tunable Optical Filter Based on Gold and Silver Double-Sided Gratings and its Application as Plasmonic Sensor // J. of Lightwave Technology. 2014. Vol. 32. No 21. P. 3477-3484.
  5. Benjamin Vial, Guillaume Demésy, Frédéric Zolla. Resonant metamaterial absorbers for infrared spectral filtering: quasimodal analysis, design, fabri-cation, and characterization // J. of the Optical Society of America B. 2014. Vol. 31. No. 6. P. 1339-1346.
  6. Miller, O.D., Polimeridis, A.G., Reid, M.T.H., Chia Wei Hsu, DeLacy, B.G., Joannopoulos, J.D., Soljačić, M, and Johnson, S.G. Fundamental limits to optical response in absorptive systems // Optics express. 2016. Vol. 24. No. 4. pp. 3329-3364.
  7. Jia-Yu Lin, Kun-Da Zhong, and Po-Tsung Lee. Plasmonic behaviors of metallic AZO thin film and AZO nanodisk array // Optics Express. 2016. Vol. 24. Iss. 5. P. 5125-5135.
  8. Лерер А.М., Цветянский Е.А. Теоретическое исследование резонансно поглощающих дифракционных решеток // Письма в ЖТФ. 2012. Т. 38. № 21. С. 77-86.
  9. Лерер А.М. Теоретическое исследование двумерно-периодических наноплазмонных структур // Радиотехника и электроника. 2012. Т. 57. №11. C. 1160-1169.
  10. Лерер А.М., Донец И.В., Калинченко Г.А., Махно П.В. Теоретическое исследование наноплазмонных волноведущих структур // Электромагнитные волны и электронные системы. 2013. Т. 18. № 9. С. 5-13.
  11. Lerer, A. M., Donets, I.V., Kalinchenko, G.A., and Makhno, P.V. Volume integral method for investigation of plasmonic nanowaveguide structures and photonic crystals // Photon. Res. 2014. Vol. 2. No. 1. P. 31-37.
  12. Naik, G. V., Kim, J., and Boltasseva, A. Oxides and nitrides as alternative plasmonic materials in the optical range // Opt. Mat. Express 2011. Vol. 1. No. 6. P. 1090.

Радиофизические методы исследования структуры веществ: селективная спектроскопия ядерного магнитного резонанса / Radiophysics Methods of the Substance Structure Investigation: Selective Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

Морозов М.Г. / Morozov, M.G.
Южный Федеральный Университет / RUS Южный Федеральный Университет
Черныш Ю.Е. / Chennysh, Yu.E.
НИИ физической и органической химии Южного федерального университета / RUS НИИ физической и органической химии Южного федерального университета
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1605-099106

Морозов М.Г., Черныш Ю.Е. Радиофизические методы исследования структуры веществ: селективная спектроскопия ядерного магнитного резонанса // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5(22). С. 99–106.
Morozov, M.G., Chennysh, Yu.E. Radiophysics Methods of the Substance Structure Investigation: Selective Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 5(22). P. 99–106.


Аннотация: Радиофизические методы, основанные на использовании электромагнитных и акустических волн, а также радиационных явлений при взаимодействии пучков заряженных частиц с объектом, в настоящее время находят широкое применение при контроле качества материалов. Эти методы широко используются в промышленности, строительстве, геологии, а также при диагностике различных сред и биологических объектов. Особое место занимают методы спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). В статье дан краткий обзор современным радиофизическим методам и областям их применения, а также рассмотрены основные теоретические аспекты спектроскопии ЯМР и перспективы развития метода в области селективных экспериментов ЯМР.

Abstract: The radiophysics methods based on using electromagnetic and acoustic waves, and also on radiation phenomenon in interaction of charged particles beams with some objects are widely used at the present juncture, especially in material quality control. These methods are used in construction, industry, geology and in any mediums and biological objects investigation also. Nuclear magnetic resonance (NMR) is of a particular interest. The short overview of the modern radiophysics methods and its field of using, basic theoretical aspects of NMR spectroscopy and perspectives of NMR selective experiments are considered.

Ключевые слова: спектроскопия ЯМР, ЯМР твердого тела, диполь-дипольное взаимодействие, селективные эксперименты ЯМР, radiophysics methods, NMR spectroscopy, solid-state NMR, dipole-dipole-interaction, спектроскопия ЯМР


Литература / References
  1. Кемалов Р. А., Кемалов А. Ф. и др. Структурно-динамические исследования исследования кровельных гидроизоляционных материалов // Казанский государственный технологический университет. Научно-технологический центр «Природные битумы», 2011.
  2. Дьяконова Т. Ф., Неретин В. Д., Петров Л. П. Состояние ядерно-магнитных исследований и перспективы их развития в России // Труды РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. 2011. № 4 (265). С. 46-51.
  3. Козлова С. Г. Применение метода ЯМР для изучения строительных материалов. Методические указания // Новосибирск. 2000. С. 15.
  4. Воробьев Г. С. Радиофизические методы диагностики материалов и сред // Сумы. 2013. С. 171.
  5. Лундин А. Г., Федин Э. И. ЯМР-спектроскопия. М.: Наука, 1986. 224 с.
  6. Абрагам А. Ядерный магнетизм / Пер. с англ. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1963. 599с.
  7. Чижик В. И. Ядерная магнитная релаксация // Изд. 2-е. СПбГУ, 2000. 388 с.
  8. Синявский Г. П., Черныш Ю.Е, Морозов М. Г. Ядерный магнитный резонанс как аналитический метод в химии и медицине // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. № 9. С. 58-64.
  9. Freeman, R. Spin Choreography. Basic Steps in High Resolution NMR // Oxford: Oxford University Press, 2002.
  10. Keeler, J. Understanding NMR Spectroscopy // Univer-Sity of Cambridge, Department of Chemistry, 2002.
  11. Чижик В. И. Квантовая радиофизика. Магнитный резонанс и его приложения / 2-е изд. СПб, 2009. 700c.
  12. Фаррар Т., Беккер Э. Импульсная и Фурье-спектроскопия ЯМР / Пер. с англ. Б.А. Квасов / М.: Мир, 1973. 165 с.
  13. Сликтер Ч. Основы теории магнитного резонанса с примерами из физики твердого тела / Пер. с англ. Н.Н. Корста и Б.Н. Провоторова / М.: Мир, 1967. 325с.
  14. Эрнст Р., Боденхаузен Дж., Вокаун А. ЯМР в одном и двух измерениях / Пер. с англ. Н.К. Андреев.М.: Мир, 1990. 711 с.
  15. Бакс Э. Двумерный ядерный магнитный резонанс в жидкости / Пер. с англ. И.В. Коптюг // Новосибирск: Наука, 1989. 160 с.
  16. Михайлов И. Е., Черныш Ю. Е., Морозов М. Г., Душенко Г. А. Использование векторной модели описания импульсных экспериментов ЯМР для изучения структуры нежестких циклополиенов // Вестник Южного Научного Центра. 2014. Т. 10. № 4. С. 34-42.
  17. Морозов М. Г., Черныш Ю. Е., Синявский Г. П. Селективное радиочастотное возбуждение одиночных линий мультиплета для интерпретации спектров сложных многокомпонентных систем // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. Т. 20. № 6. С. 85-90.
  18. Морозов М. Г., Черныш Ю. Е., Синявский Г. П. Теоретические расчеты спектров спиновых систем радиочастотных импульсных экспериментов ЯМР на основе формализма матрицы плотности // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. Т. 20. № 6. С. 91-97.

Двумерное преобразование Фурье в селективных радиочастотных импульсных экспериментах ЯМР / Two-Dimension Fourier Transformation in Selective Radiofrequency Pulse NMR Experiments

Морозов М.Г. / Morozov, M.G.
Южный Федеральный Университет / RUS Южный Федеральный Университет
Черныш Ю.Е. / Chennysh, Yu.E.
НИИ физической и органической химии Южного Федерального Университета / RUS НИИ физической и органической химии Южного Федерального Университета
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1605-107115

Морозов М.Г., Черныш Ю.Е. Двумерное преобразование Фурье в селективных радиочастотных импульсных экспериментах ЯМР // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5(22). С. 107–115.
Morozov, M.G., Chennysh, Yu.E. Two-Dimension Fourier Transformation in Selective Radiofrequency Pulse NMR Experiments // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 5(22). P. 107–115.


Аннотация: Преобразование Фурье это некоторое преобразование функции, превращающее её в совокупность частотных составляющих. Особый интерес представляет его прикладные свойства, в частности, использование двумерного преобразования Фурье в импульсной спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Развитие двумерной Фурье-спектроскопии ЯМР сделало этот метод мощным аналитическим средством во многих областях – химии, медицине, биологии, строительстве, геологии и других. С помощью Фурье-спектроскопии ЯМР можно непосредственно изучать зависящие от времени явления, такие, как релаксация и обменные процессы, а также процессы переноса поляризации и когерентности. Таким образом, импульсные эксперименты ЯМР являются универсальным методом получения спектроскопических данных во всех областях применения ЯМР, включая спектроскопию высокого разрешения изотропных жидкостей, жидких кристаллов и твердого тела. В этом смысле Фурье-спектросокпия объединила различные области исследования, что позволило разработать многоцелевые спектрометры, которые способны охватить все приложения ЯМР.

Abstract: The Fourier transformation is a some function transformation that leads to the set of the frequency components. The particular interest is of its applications such as using two-dimension Fourier transformation in the pulse nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. The development of NMR Fourier spectroscopy has made this method the powerful analytical tool in the following many fields of research: chemistry, medicine, biology, construction, geology and other. The Fourier NMR spectroscopy allows to study the time-depended phenomena such as relaxation and exchange processes, the processes of polarization and coherence transfer in the direct way. Hereby the pulse NMR experiments is a universal tool to obtain the spectroscopy data in all field including high resolution isotropic liquids, liquid crystal and solid. In this sense the Fourier spectroscopy integrates different areas that make it possible to create multipurpose spectrometers that are able to cover all NMR applications.

Ключевые слова: двумерная Фурье-спектроскопия ЯМР, селективные эксперименты ЯМР, формализм операторов произведения, the response theory, two-dimension Fourier spectroscopy, selective NMR experiments, двумерная Фурье-спектроскопия ЯМР


Литература / References
  1. Черныш Ю.Е., Бородкин Г.С., Лукьянов Б.С. и др. Селективная Фурье спектроскопия ЯМР и ее приложение к исследованию процессов молекулярной динамики // Ростов-на-Дону: СУНЦ ВЩ, 2002.
  2. Черныш Ю.Е., Волынкин В.А., Панюшкин В.Т., Кондаков В.И., Коробов М.С., Бородин Г.С. Применение селективных методов гетероядерной спектроскопии ЯМР в исследованиях многокомпонентных систем // Успехи химии. 2005. Т.74. №4. С.317-337.
  3. Морозов М.Г., Черныш Ю.Е., Синявский Г.П. Селективное радиочастотное возбуждение одиночных линий мультиплета для интерпретации спектров сложных многокомпонентных систем // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. Т. 20. № 6. С.85-90.
  4. Морозов М.Г., Черныш Ю.Е., Синявский Г.П. Теоретические расчеты спектров спиновых систем радиочастотных импульсных экспериментов ЯМР на основе формализма матрицы плотности // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. Т. 20. № 6. С. 91-97.
  5. Morozov, M.G., Chernysh, Yu.E., Volynkin, V.A., and Freeman, R. Multiplet Single Line Excitation (MUSLE) Experiment to Interpret Complicated Multi-component Systems Spectra // ХII Международная конференция «Спектроскопия координационных соединений», Туапсе, 13-19 сентября 2015. С. 280.
  6. Morozov, M.G., Chernsh, Yu.E. Selective Multidimensional Multinuclear NMR Spectroscopy: Radiofrequency Pulse Shapes in the MUSLE Experiment. Actual Problems of Magnetic Resonance and its Application / XVIII International Youth Scientific School. Kazan. 2015. P. 139-142.
  7. Лукин А. Введение в цифровую обработку сигналов (математические основы) // МГУ. Лаб. компьютерной графики и мультимедиа. 2002.
  8. Гольденберг Л.М. Цифровая обработка сигналов // 2-е изд. М.: Радио и связь,1990. 256с.
  9. Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990. 584 с.
  10. Freeman, R. Magnetic Resonance in Chemistry and Medicine // Oxford University Press, 2003. 296p.
  11. Синявский Г.П., Черныш Ю.Е., Морозов М.Г. Ядерный магнитный резонанс как аналитический метод в химии и медицине // Элекромагнитные волны и электронные системы. 2014. № 9. С. 58-64.
  12. Михайлов И.Е., Черныш Ю.Е., Морозов М.Г., Душенко Г.А. Использование векторной модели описания импульсных экспериментов ЯМР для изучения структуры нежестких циклополиенов // Вестник Южного научного центра. 2014. Т.10. № 4. С. 34-42.
  13. Морозов М. Г., Муханов А. В., Савилкин И. С. Применение метода ядерного магнитного резонанса в строительстве // Sceince and World. 2015. № 1 (17). Vol. 1. С. 14-20
  14. Черныш Ю.Е., Волынкин В.А. Описание импульсных экспериментов ядерного магнитного резонанса на основе векторного операторного формализма // Химическая физика. 2013. Т. 32. № 7. С. 1-12.
  15. Freeman, R. Spin Choreography. Basic Steps in High Resolution NMR // Oxford: Oxford University Press, 2002. 408p.
  16. Keeler, J. Understanding NMR Spectroscopy. / Second Edition. // University of Cambridge, Department of Chemistry, 2005. 526p.
  17. Sorensen, O.W., Eich, G.W., Levitt, M.H., Bodenhause, G., and Ernst, R.R. Product Operator Formalism for the Description of NMR Pulse Experiments // Prog. Nucl. Magn. Reson Spectrosc. 1983. No. 16. P. 163-192.
  18. Donne, D.G., Gorenstein, D.G. A Pictorial Representation of Product Operator Formalism: Non-Classical Vector Diagrams for Multidimensional NMR // Department of Molecular Biology, La Jolla, Ca, 2010.
  19. Чижик В.И. Квантовая радиофизика. Магнитный резонанс и его приложения / 2-е изд. СПб: СПбУ, 2009, 700с.

К 85 летию Олега Дмитриевича Бакланова: от рабочего до министра / To the 85 Anniversary of Oleg Dmitriyevich Baklanov: from the Working Man to the Minister

Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1605-116119

К 85 летию Олега Дмитриевича Бакланова: от рабочего до министра // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5(22). С. 116–119.
To the 85 Anniversary of Oleg Dmitriyevich Baklanov: from the Working Man to the Minister // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 5(22). P. 116–119.


Аннотация:

Abstract:

Ключевые слова:


Литература / References

Электродинамическое моделирование волноводных диплексеров на Е-плоскостных гребневых секциях и диафрагмах / Electromagnetic Analysis of Waveguide Diplexers Based on E-Plane Ridged Sections an Diaphragms

Кобрин К.В. / Kobrin, K.V.
Южный Федеральный университет / RUS Южный Федеральный университет
Мануилов М.Б. / Manuilov, M.B.
Южный Федеральный университет / RUS Южный Федеральный университет
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1605-069074

Кобрин К.В., Мануилов М.Б. Электродинамическое моделирование волноводных диплексеров на Е-плоскостных гребневых секциях и диафрагмах // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 5(22). С. 69–74.
Kobrin, K.V., Manuilov, M.B. Electromagnetic Analysis of Waveguide Diplexers Based on E-Plane Ridged Sections an Diaphragms // Physical Bases of Instrumentation. 2016. Vol. 5. No. 5(22). P. 69–74.


Аннотация: Исследована новая компактная конструкция волноводного диплексера на фильтрах с Е-плоскостными гребневыми секциями и индуктивными диафрагмами, выполненными на одной металлической вставке из тонкой фольги. Разработан эффективный гибридный метод электродинамического анализа данного класса диплексеров, основанный на методе Галеркина с учетом краевой особенности поля, методе модового сшивания и методе обобщенных матриц рассеяния. Приведены характеристики оптимизированной конструкции диплексера миллиметрового диапазона, длина которого сокращена примерно в 1.5 раза по сравнению с известной конструкцией на Е плоскостных индуктивных диафрагмах.

Abstract: A novel compact waveguide diplexer based on E-plane filters with ridged resonators and inductive diaphragms is presented. The both filters resonant elements are produced from a single E-plane metal foil insert. The numerically efficient hybrid full wave technique for analysis of this class of waveguide diplexers is proposed. The technique is based on Galerkin method with taking into account the field asymptotic at the metallic edges, mode matching technique, and generalized scattering matrix method. The optimized frequency characteristics of the diplexer designed for Ka-band applications are discussed. The proposed compact diplexer design has the reduced length at a factor of 1.5 in comparison with the known E-plane inductive diaphragm filters.

Ключевые слова: диплексеры, гребневый волновод, метод Галеркина, waveguide filters, diplexers, ridged waveguide, диплексеры


Литература / References
  1. Morini, A., Rozzi, T., Angelis, D. A Novel Matched Diplexer Configuration in E-plane Technology // IEEE MTT-S Intern. Microwave Symposium Digest, 1993. P. 1077-1080.
  2. Мануилов М.Б., Синявский Г.П. Рассеяние волн многоэлементными неоднородностями в составе волноводных фильтров и мультиплексеров // Радиотехника и электроника. 2001. Т. 46. № 2. С. 141-147.
  3. Синявский Г.П., Мануилов М.Б., Кобрин К.В. Волноводные фильтры квазипланарного типа с улучшенными характеристиками // Успехи современной радиоэлектроники. 2006. № 4. С. 5-26.
  4. Ofli, E., Vahldieck, R., Amari, S. Novel E-Plane Filters and Diplexers With Elliptic Response for Millimeter-Wave Applications// IEEE Trans. Microwave Theory and Techn. March 2005. Vol. 53. No. 3. P. 843-851.
  5. Kirilenko, A., Rud, L., Tkachenko, V., and Kulic, D. Evanescent-mode ridged waveguide band-pass filters with improved perfomance // IEEE Trans. Microwave Theory and Tech. 2002. Vol. MTT-50. No. 5. P. 1324-1328.
  6. Manuilov, M.B., Kobrin, K.V., Sinyavsky, G.P., and Labunko, O.S. Full Wave Hybrid Technique for CAD of Passive Waveguide Components with Complex Cross Section // Proc. Progress of Electromagnetics Research Symposium (PIERS 2009). August 18-21, 2009. Moscow. P. 1393-1397.
  7. Bornemann, J., Arndt, F. Modal S-matrix Design of Optimum Stepped Ridged and Finned Waveguide Transformers// IEEE Trans. on Microw. Theory and Tech. 1987. Vol. MTT-35. No. 6. P. 561-567.
  8. Ansys High Frequency Structure Simulator (HFSS). On-line: http://www.ansys.com
  9. Мануилов М.Б., Кобрин К.В. Электродинамические модели квазипланарных волноводных фильтров и диплексеров на Е-плоскостных диафрагмах // Электромагнитные волны и электронные системы. 2015. Т. 20. №6. С. 52-61.