Оптика и спектроскопия

ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ПЛАЗМЫ КСЕНОНОВОГО РАЗРЯДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ: СПЕКТРАЛЬНЫЕ, ИНТЕГРАЛЬНЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Николай Александрович Тимофеев — 2024-03-03

Исследуется короткодуговой ксеноновый разряд высокого (сверхвысокого) давления с катодом из торированного вольфрама, что является причиной присутствия атомов тория в разрядном промежутке. Рассматривается одномерная задача – разряд между двумя бесконечными плоскостями. На основе ранее построенной модели рассчитано интегральное по объему оптическое излучение плазмы, в которое дают вклад как процессы, связанные с атомами и ионами ксенона, так и связанные с атомами и ионами тория. Получены распределения излучения вдоль оси разряда, включая спектральные распределения, в широком диапазоне изменения разрядных условий, а также эффективность генерации оптического излучения в разных спектральных диапазонах. Показано, что присутствие атомов тория в плазме сильно влияет на оптические характеристики плазмы, в том числе на распределение излучения тория и ксенона вдоль оси разряда. При этом его суммарное значение и распределение по длине разряда изменяется сравнительно слабо, что в значительной степени связано с геометрией задачи и высокой эффективностью преобразования электрической энергии в оптическое излучение исследуемого дугового ксенонового разряда высокого давления.

Кривые потенциальной энергии низколежащих состояний молекулы CN с учетом релятивистских и квантовоэлектродинамических поправок

Никита Константинович Дулаев — 2024-03-03

Методом многоссылочного конфигурационного взаимодействия в базисе орбиталей Дирака-Фока-Штурма выполнен полностью релятивистский расчет из первых принципов кривых потенциальной энергии низколежащих X²Σ⁺_1/2 и A²П_1/2 состояний молекулы CN в области межъядерных расстояний 0.8--8.0 Å. С помощью метода модельного оператора лэмбовского сдвига также рассчитаны квантовоэлектродинамические поправки к полной энергии молекулы для данных состояний. Рассмотрен вклад квантовоэлектродинамических поправок в величину равновесного межъядерного расстояния R^e_AB, энергию диссоциации D_e и колебательную константу ω_e основного состояния молекулы CN.

Interrelation of the structure and spectral-generation properties of coumarins - benzopyrylium derivatives

Славамир Степанович Ануфрик — 2024-03-03

Исследованы спектральные и генерационные параметры новых кумаринов – производных бензопирилия в этаноле и ацетонитриле при когерентном возбуждении. Показано, что данные соединения являются бихромофорами. На основе квантово-химических расчетов установлено, что для всех исследованных соединений основное состояние (S₀) характеризуются практически плоской конформацией ароматической части их молекул. В тоже время для первого возбужденного состояния (S₁) характерным является поворот перилиевого фрагмента на определенный торсионный угол. Определены пространственная ориентация молекулярных орбиталей структурных элементов исследуемых молекул, дипольные моменты и силы осцилляторов электронного перехода S₁→S₀. Установлена взаимосвязь данных параметров со спектральными и генерационными характеристиками. Показано, что природа заместителей в 6-м и 7-м положениях кумариновой основы и ядра бензопирилия определяет их генерационные свойства. Получена генерация в спектральной области 715–740 nm на красителях кумаринового класса.

Cравнительный анализ спектров поглощения света в пленках дифталоцианина лютеция в зависимости от подложки

Сергей Расмагин — 2024-03-03

Были созданы пленки дифталоцианина лютеция на различных подложках методом вакуумного напыления. Провели измерения спектров поглощения света и поверхностных сопротивлений в полученных пленках. Был проведен сравнительный анализ спектров поглощения света и сопротивлений различных пленок дифталоцианина лютеция. Выяснили влияние подложек на спектры поглощения света в пленках дифталоцианина лютеция. Полученные результаты можно использовать для рассмотрения возможного создания газового сенсора на основе пленок дифталоцианина лютеция на органических и неорганических подложках.

Измерение спектра люминесценции одиночного кластера полупроводниковых нанопластинок в радиочастотной ловушке

Вадим Витальевич Рыбин — 2024-03-04

В работе исследуется люминесценцентный отклик микрокластеров нанопластинок CdSe локализованных в радиочастотной ловушке. Проводится сравнение спектров люминесценции стокового раствора нанопластинок, их микрокластеров на стеклянной подложке и в радиочастотной ловушке. Показано красное смещение и уширение экситонной полосы люминесценции, а также формирование дополнительных полос люминесценции в длинноволновой области спектра в результате агрегации нанопластинок. Спектры микрокластеров, локализованных в радиочастотной ловушке, характеризуются более выраженным красным смещением и уширением основной полосы, а так же увеличением относительного вклада длинноволновых полос люминесценции в спектральный отклик. Приводится обсуждение возможных механизмов, приводящих к модификации спектров люминесценции микрокластеров нанопластинок.

STRUCTURE OF OXYGEN CENTERS IN LITHIUM FLUORIDE WITH METAL IMPURITIES

Владимир Иванович Корепанов — 2024-03-04

The work presents the results of the study of luminescence of LiF-Fe₂O₃, LiF-TiO₂ and LiF-WO₃ crystals during photoexcitation in the region of 4.0...6.2 eV (impurity absorption) at temperatures of 80... 300 K. It was established that in LiF with multivalent metal impurities that replace Li⁺ ions, two types of luminescence centers are created in the form of pairs of O^2--Va⁺ ions located in neighboring nodes and O^2--Me, which correspond to two luminescence bands 3.1 eV and 2.6 eV.

The center O^2--Me (Fe, Ti, W) creates absorption bands in the region 4.0...6.2 eV with parameters similar for the same type of bands in crystals with different metals. The number of these bands is determined by the valence of the metal, that is O^2- the number of ions necessary to compensate for the excess charge of the metal, which are located in the nodes closest to it and form a single complex color center

Излучение Вавилова-Черенкова и катодолюминесценция в алмазе под действием электронов с энергией 5.7 МэВ

Александр Геннадьевич Бураченко — 2024-03-05

Исследованы спектральные и кинетические характеристики свечения алмазных образцов с различным примесно-дефектным составом под действием электронов с энергией 5.7 MeV. Излучение Вавилова-Черенкова было получено во всех исследуемых образцах. Установлено различие в спектрах свечения номинально-беспримесных образцов, полученных разными методами синтеза. Определен алмазный образец, подходящий для регистрации излучения Вавилова-Черенкова в широком спектральном диапазоне (УФ и видимый) в условиях низкой плотности тока пучка (десятки nA/cm²).

Микрокристаллы флуоресцентного алмаза с NV- центрами для применений в фотонике и cенсорике: идентификационные и фотофизические сигнатуры

Владимир Юрьевич Осипов — 2024-03-05

Исследованы синтетические Ib HPHT микрокристаллические алмазы, синтезированные с никель-содержащим катализатором и содержащие специально введенные с использованием облучения высокоэнергетическими электронами флуоресцентные отрицательно-заряженные азот-вакансионные (NV^-) центры. Показан набор идентификационных сигнатур, соответствующих микрокристаллам алмаза с высокой оптической яркостью и концентрацией NV^- центров около 4.5 ppm. Сигналы электронного парамагнитного резонанса для примесных атомов азота в нейтральном состоянии и никеля в зарядовом состоянии -1 следуют кюриевскому типу температурной зависимости. Освещение микрокристаллов светом спектрального диапазона 1.38-2.95 eV обнаруживает при T=100 K эффект оптической спиновой поляризации для уровня m_s=0 основного невозбужденного состояния ³A₂ NV^- центров.

Спектральные характеристики свечения пламен угольных частиц на различных этапах зажигания во время и после воздействия лазерных импульсов

Адуев Борис Петрович — 2024-03-05

В работе представлены результаты измерений спектрально-кинетических характеристик свечения пламен восьми марок каменных углей Кузнецкого угольного бассейна (Россия) в ряду метаморфизма и антрацита во время и после воздействия импульсов неодимового лазера (1064 nm, 120 μs). На первой стадии при значениях критической плотности лазерной энергии H_cr⁽¹⁾ происходит зажигание реакционно-активных микровыступов на поверхности угольных частиц. Показано, что на второй стадии при достижении критической плотности энергии H_cr⁽²⁾ во время импульса излучения происходит воспламенение поверхности угольных частиц и распространение пламени высотой 3 – 4 mm. Форма спектров свечения пламени связана со вкладом нескольких компонентов: горящих углеродных частиц, возбужденных молекул H₂O^*, H₂^* и CO^*. Наиболее вероятно, что данная стадия связана с термохимическими реакциями в алифатической части макромолекулы угля. На третьей стадии при повышении плотности лазерной энергии до значения H_cr⁽³⁾ высота пламени достигает 3 – 4 cm. На расстояниях больше 4 mm от поверхности в спектрах свечения наблюдается один компонент во временном интервале более 1 ms спектр которого описывается формулой Планка. Предполагается, что процессы в частицах угля, происходящие на третьей стадии связаны с зажиганием ароматической части макромолекулы углей.

СОВМЕСТНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ КОРОТКИХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ В Ʌ-СХЕМЕ ВЫРОЖДЕННЫХ КВАНТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

Олег Михайлович Паршков — 2024-03-05

Сообщаются выводы теоретического изучения совместного распространения в резонансной среде двух лазерных импульсов с одинаковой входной интенсивностью и формой огибающей. Резонансная среда моделируется Ʌ-схемой неоднородно уширенных квантовых переходов между вырожденными уровнями , и изотопа ²⁰⁸Pb. Рассматриваются случаи противоположных и одинаковых направлений круговых поляризаций входных полей. Показано, что процесс распространения импульсов сопровождается перекачкой энергии из высокочастотной компоненты излучения, резонансной переходу между нижним и верхним энергетическими уровнями Ʌ-схемы, в низкочастотную компоненту, резонансную переходу вежду возбуждёнными уровнями и Ʌ-схемы. Высокочастотная компонента в случае различных направлений круговых поляризаций входных импульсов распространяется в среде на значительно большее расстояние, чем при одинаковых направлениях круговых поляризаций этих импульсов. При распространении огибающие интенсивностей импульсов искажаются, причём в случае противоположных круговых поляризаций входных импульсов деформация огибающих заметно меньше, чем при одинаковых направлениях поляризаций этих импульсов. Во всех случаях при распространении импульсов на их задних фронтах возникают цуги коротких субимпульсов значительной интенсивности. В случае противоположных направлений круговых поляризаций входных полей оба излучения сохраняют в среде исходную круговую поляризацию и лишены фазовой модуляции. Однако в случае одинаковых направлений круговых поляризаций входных импульсов их излучения в среде представляют собой эллиптически поляризованные волны с переменным эксцентриситетом эллипса поляризации и наличием фазовой модуляции

Анализ прошедшего через плазму лазерного излучения как метод диагностики лазерной плазмы

Павел Сергеевич Буторин — 2024-03-05

Описана методика, позволяющая получить распределение поглощенной энергии лазерного импульса по поперечному сечению лазерной плазмы. Создающее плазму инфракрасное лазерное излучение одновременно играет роль излучения, зондирующего ее. Картина распределения энергии по сечению луча увеличивается до макроскопических размеров, обеспечивая пространственное разрешение для области, занимаемой плазмой, до нескольких единиц/десятков микрон. Полученные результаты позволяют сделать заключение о распределении температуры по сечению плазмы.

Influence of a laser pre-pulse on the generation of superstrong magnetic fields in a cluster plasma

Константин Юрьевич Платонов — 2024-03-05

С помощью аналитических оценок и численного моделирования рассмотрена генерация сверхсильного магнитного поля в кластерной плазме в фокальной перетяжке интенсивного циркулярно-поляризованного лазерного импульса, с контролируемым пред-импульсом. Определены параметры пред-импульса для получения максимальной амплитуды квазистационарного магнитного поля.

TWO-SPECTRAL METHOD OF LASER-STIMULATED OXIDATION OF THE POROUS SILICON LAYER

Леонид Владимирович Григорьев — 2024-03-05

Описывается новый метод фотонно-стимулированной обработки поверхности полупроводника: метод двухспектрального лазерно-стимулированного окисления слоя пористого кремния. Приводятся результаты исследования оптических свойств слоя лазерно-окисленного нанопористого кремния в спектральной полосе 2 – 17 mkm. Исследуемый слой нанопористого кремния был сформирован электролитическим травлением поверхности монокристаллического кремния КДБ-10, ориентации (100) по стандартной методике. Плотность анодного травления составила 25.0 mA/sm². Лазерно-стимулированное окисление слоя нанопористого кремния проводилось с помощью воздействия на поверхность двух длин лазерного излучения неодинаковой интенсивности: на основной длине волны 1.064 mkm с помощью DPSS лазера ИАГ:Nd, работающего в импульсном режиме. Длина волны лазера для режима фотонно-стимулированного ассестирования составляла 980 nm, 520 nm и 405 nm.

Исследование влияния внедрения фталоцианина меди в качестве второго донора на характеристики фоточувствительных структур с объемным гетеропереходом на основе PCDTBT и PC61BM

Никита Алексеевич Хоршев — 2024-03-05

В работе представлен процесс создания и исследование фоточувствительных структур на основе органического акцептора [6,6]-метилового эфира фенил-С₆₁-масляной кислоты (PC₆₁BM) и доноров поли[N-9"-гепта-деканил-2,7-кар-базол-альт-5,5-(4',7'-ди-2-тиенил-2',1',3'-бензотиадиазола)] (PCDTBT) и фталоцианина меди (CuPc). Получены фоточувстительные структуры типа FTO/PCDTBT:PC₆₁BM/InGaSn, спектральный отклик которых лежит в диапазоне от 450 до 750 nm, и FTO/PCDTBT:CuPc:PC₆₁BM /InGaSn для которых с помощью введения дополнительного донора удалось уширить спектральный отклик до диапазона от 400 до 850 nm из-за образования дополнительных энергетических уровней и переходов, почти в 3 раза увеличить максимальную чувствительность структуры с 72 mA/W до 210 mA/W в следствие увеличения количества эффективных путей переноса носителей заряда к контактам и уменьшения энергии потенциальных барьеров в структуре, а также увеличить токи обратной и прямой ветви ВАХ и уменьшить уровень собственных шумов.

SPECTRAL PROPERTIES OF CHIRAL CARBON NANOPARTICLES BASED ON GLUTATION

Сергей Александрович Черевков — 2024-03-05

In this work, carbon nanoparticles (C-dots) were obtained solvotermally from chiral L-glutathione molecules in formamide solution. The resulting C-dots have photoluminescence (PL) in the red region of the spectrum at 690 nm and a high quantum yield for this band, reaching 10.8%. In addition, a signal in the circular dichroism spectra of C-dots is observed in the region of an optical transition (370–470 nm), associated with sp2-hybridized carbon domains doped with nitrogen and oxygen atoms.

Метаповерхность из алюминиевых наноцилиндров для усиления хемилюминесценции люминола

Tigran A Vartanyan — 2024-03-05

В результате численного моделирования найдены параметры квадратной решетки алюминиевых наноцилиндров, обеспечивающей максимальное усиление хемилюминесценции люминола на длине волны 430 nm. Варьировались период решетки, образованной алюминиевыми наноцилиндрами, и радиус наноцилиндров при неизменной высоте равной 20 nm. Усреднение фактора усиления произведено по накрывающему наноцилиндры слою водного раствора аналита и люминола. В то время как максимальный фактор усиления для молекул хемилюминофора, расположенных вблизи поверхности наноцилиндров, превышает тысячу, величина усиления, усредненная по слою реакционной смеси, в оптимальных условиях составила 3.2.