Лазерные источники, излучающие в спектральной области около 2 мкм, востребованы для ряда практических применений, таких как экологический мониторинг окружающей среды, дистанционное зондирование Земли, медицина, обработка материалов, а также используются в качестве источников возбуждающего излучения параметрических генераторов света. Кристаллы двойных калиевых вольфраматов, активированные ионами редкоземельных элементов, показали себя перспективными материалами как для создания классических твердотельных, так и волноводных лазеров. Целью настоящей работы являлось создание перестраиваемого лазера накачки, излучающего в спектральной области 1,9 мкм, на основе активированных ионами тулия кристаллов двойных вольфраматов и исследование генерационных характеристик кристалла Ho:KY(WO₄)₂ и монокристаллического эпитаксиального слоя Ho:KGdYbY(WO₄)₂ при резонансной накачке в полосу поглощения ⁵I₈ → ⁵I₇ .

В лазере на основе кристалла Ho(1ат.%):KY(WO₄)₂ получена непрерывная низкопороговая генерация с выходной мощностью 85 мВт при дифференциальной эффективности 54 % на длине волны 2074 нм. Впервые реализована непрерывная генерация в волноводном режиме в монокристаллическом слое калиевого вольфрамата, активированного ионами гольмия, выращенного методом жидкофазной эпитаксии. Максимальная выходная мощность на длине волны 2055 нм составила 16,5 мВт.

В настоящее время неразрушающий контроль является междисциплинарной областью науки и техники, служащей обеспечению безопасного функционирования сложных технических систем в условиях многофакторных рисков. В связи с этим возникает необходимость рассмотреть в этой области новые информационные технологии, основанные на интеллектуальном восприятии, технологии распознавания, повсеместной сетевой интеграции. Целью данной работы являлась разработка ультразвукового дефектоскопа, который использует смартфон для обработки результатов контроля, а также передачи их непосредственно в центр обработки информации, обладающий мощным оборудованием, или в облачное хранилище, что позволит получать доступ к оперативной информации для её изучения и обработки любому специалисту из любой точки мира.

Предложенный дефектоскоп состоит из сенсорного блока и смартфона. Обмен информацией между сенсором и смартфоном происходит с помощью беспроводных сетей, которые используют технологию «bluetooth». Для обеспечения работы смартфона в режиме ультразвукового дефектоскопа в смартфон инсталлировано программное обеспечение, которое работает в среде операционной системы Android и реализует предложенный алгоритм работы прибора, а при необходимости автоматически может выполнять роль ретранслятора для обработки данных на значительном расстоянии (до сотен и тысяч километров).

Сравнительный анализ экспериментальных данных разработанного устройства с дефектоскопом Einstein-II компании Modsonic (India) и дефектоскопом TS-2028H+ компании Tru-Test (New Zealand) показал, что предложенное устройство не уступает им по таким характеристикам, как диапазон измеряемых толщин, относительная погрешность определения глубины залегания дефекта и толщины объекта. При измерении малых толщин от 5 до 10 мм, предложенное устройство даже превосходит их, обеспечивая относительную погрешность измерения порядка 1 %, в то время как аналоги дают эту погрешность в пределах 2–3 %.

Размер зерна является одной из наиболее важных характеристик микроструктуры металлов и сплавов. Определение размера зерна стали регламентируется ГОСТ 5639-82 «Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна» и включает определение балла зерна сравнением с эталонными шкалами, а также ручные способы измерений. Применение программ обработки изображений открывает новые возможности для анализа материалов, в том числе для количественного металлографического анализа сталей и сплавов. Целью данной работы являлось тестирование специализированного модуля «Металлография» по определению балла зерна программы обработки изображений «IMAGE – SP», а также проверка достоверности получаемых результатов на примере ферритных и аустенитных сталей.

В модуле «Металлография» проведён анализ стандартных изображений приложения № 3 ГОСТ 5639-82, а также реальных изображений структур ферритной и аустенитной стали. Показано, что результаты соответствуют определению балла зерна по ГОСТу. Расхождение в результатах составляет 1 балл, что является допустимым.

Успешное тестирование специализированного модуля «Металлография» демонстрирует возможности и перспективность дальнейшей разработки специализированных программных продуктов для измерения количественных показателей структуры металлов и сплавов. Активная разработка программных продуктов для количественного анализа изображений в металлографии позволит узаконить методы компьютерного измерения параметров структур металлов и сплавов путём создания соответствующих стандартов.

Одним из основных факторов, влияющих на эффективность лучевой терапии является соблюдение постоянства положения пациента на лечебном столе с использованием фиксирующих приспособлений различных конструкций на протяжении всей процедуры их облучения, что гарантирует точность доставки предписанной дозы излучения. Цель работы – установление численных величин доминирующих компонентов сеанса лучевой терапии для каждой из методик облучения, наиболее применяемых в клинической практике лучевой терапии.

Для установления численных величин компонентов сеанса лучевой терапии авторами проведены экспериментальные измерения каждого из них для некоторых клинических случаев облучения пациентов с локализациями злокачественных новообразований: рак предстательной железы, рак молочной железы, рак легкого, опухоли головы и шеи (более 2000 индивидуальных измерений), осуществляемых с использованием медицинских линейных ускорителей следующих моделей: «Clinac», «Unique», «Truebeam», а также гамма-терапевтического аппарата «Theratron».

Установлены численные значения затрачиваемого времени для 3-х групп параметров сеанса облучения: механические параметры аппаратов лучевой терапии, функциональные характеристики систем реализации облучения и параметры, напрямую зависящие от персонала, участвующего в проведении процедуры облучения.

Предложена блок-схема для процедур верификации положения пациента на терапевтическом столе (две различные методики), предшествующей облучению пациента и непосредственно процедурам лучевой терапии. Показано, что ряд компонентов сеанса может осуществляться параллельно друг другу, за счёт чего время, проводимое пациентом в процедурном помещении, может быть оптимизированно.

С использованием полученных значений затрачиваемого времени для параметров сеанса облучения возможна реализация математической модели, которая позволит предварительно определить длительность сеанса облучения на этапе предлучевой подготовки и выбрать методику лучевой терапии с учетом индивидуальных параметров облучения в каждом конкретном клиническом случае.

Использование графена, который обладает высокой подвижностью носителей заряда, высокой теплопроводностью и рядом других положительных свойств, является перспективным для создания новых полупроводниковых приборов с хорошими выходными характеристиками. Целью работы являлось моделирование выходных характеристик полевых транзисторов, содержащих графен, с использованием метода Монте-Карло и решения уравнения Пуассона.

Рассмотрены две конструкции полупроводниковых структур, в которых одиночный слой (или монослой) графена располагается на подложке, сформированной из материала карбид кремния типа 6Н-SiC. Особенностью первой из них является то, что контактные области стока и истока полностью располагались на слое графена, длина которого вдоль продольной координаты равнялась длине подложки. Конструкция второй структуры отличалась от первой конструкции тем, что длина слоя графена была укорочена и области стока и истока частично располагались на слое графена, а частично на подложке.

Путём моделирования получены основные выходные характеристики полевых транзисторов, построенных на основе двух рассмотренных полупроводниковых структур. Моделирование выполнялось с использованием метода статистического моделирования – метода Монте-Карло. Для выполнения моделирования был разработан вычислительный алгоритм, составлена и отлажена программа численного моделирования методом Монте-Карло в трёхмерном пространстве с использованием уравнения Пуассона.

Результаты выполненных исследований показывают, что разработка полевых транзисторов с использованием слоёв графена может улучшить выходные характеристики – увеличить выходной ток и крутизну, а также повысить предельную частоту работы полупроводниковых структур в высокочастотных диапазонах.

Миниатюрные космические аппараты обладают высоким баллистическим коэффициентом, что выгодно для разрешающей способности зондирования плотности верхней атмосферы. Цель данной работы – показать новые возможности «метода падающих сфер» на основе миниатюризации космических аппаратов. «Метод падающих сфер» используется для зондирования вариаций плотности верхней атмосферы.

Рассмотрено техническое решение для диагностики участков орбиты с аномальными изменениями скорости и ускорения движения космических аппаратов, оснащённых бортовыми навигационными приёмниками и микроакселерометрами.

Технический результат предложенной разработки – оперативность и рентабельность зондирования вариаций плотности верхней атмосферы, сейсмоорбитальных эффектов – вариаций плотности атмосферы над сейсмоопасными регионами и региональной сейсмической опасности.