XIV-я Всероссийская научная конференция студентов-радиофизиков Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

-►

КОНФЕРЕНЦИИ

УДК 53

A.C. Черепанов, A.A. Сочава

XIV-Я ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ-РАДИОФИЗИКОВ

Очередная, четырнадцатая по счету, Всероссийская научная конференция студентов-радиофизиков прошла в СПбГУ в Петродворце 7—8 декабря 2010 года [1]. В ней приняли участие более 40 студентов и аспирантов, а также преподаватели и научные сотрудники вузов Санкт-Петербурга. Уже четвертый год подряд оргкомитет конференции по просьбе Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере имеет право рекомендовать претендентов для участия в программе Фонда «УМНИК» («Участник молодежного научно-инновационного конкурса») по финансированию научных исследований, выполняемых молодыми учеными. Цель программы «УМНИК» — поддержка проектов тех молодых ученых (студентов, аспирантов, сотрудников вузов и научных организаций в возрасте до 28 лет включительно), чьи научные результаты имеют перспективу внедрения и коммерциализации в ближайшие 5—7 лет.

Отличительной чертой конференции этого года было более широкое участие в ней аспирантов — ими было сделано около 30 % докладов. По всеобщему мнению, это повысило уровень конференции.

На конференции 2010 года были представлены 38 докладов. Участвовали следующие вузы: Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкг- Петербургский государственный университет телекоммуникаций, Московский институт радиотехники, электроники и автоматики, Марийский государственный технический университет, госуниверситеты Владимира, Сыктывкара, Тамбова. Число докладов примерно осталось на уровне предыдущего года (38 против 40), какичисло вузов, приславших на конференцию своих представителей.

Финансирование конференции в этом году осуществлял физический факультет Санкт-Петербургского государственного университета. Спонсором конференции выступил Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE ED/MTT/AP, Петербургское отделение).

Тематика докладов, представленных на конференции в этом году, отражает следующие направления современной радиофизики: теория антенн, акустика, вопросы распространения радиоволн в ионосфере и космическом пространстве, технология микросхем СВЧ, электромагнитные свойства композитных материалов и др.

По окончании конференции жюри, в которое вошли члены оргкомитета, подвело итоги, назвав лауреатов.

Лучшими были признаны следующие доклады:

Глыбовский С.Б. (СПбГПУ, руководители — доктор физ.-мат. наук, профессор СПбГПУ В.П. Акимов, доктор физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник Научного центра прикладной электродинамики РАН В.К. Дубрович). «Коррекция профиля параболического рефлектора с помощью ламинированной сетки из металлических нитей» (первая премия и диплом первой степени).

Рябова М.И. (Марийский государственный технический университет, руководитель — доктор физ.-мат. наук, профессор В.А. Иванов). «Исследование эффектов рекомбинации в ионосфере в период солнечного затмения 1 августа 2008 года» (вторая премия и диплом II степени).

Царапкин С.И. (СПбГУ, руководитель — кандидат физ.-мат. наук, доцент Н.П. Тихомиров). «Чувствительность плоского пьезопреоб-разователя в динамическом режиме приема» (вторая премия и диплом II степени).

Трешневиков К.В. (СПбГПУ, руководитель — кандидат физ.-мат. наук, доцент В.Д. Купцов). «Разработка и исследование блока регистрации и управления рентгеновского сепаратора алмазосодержащей руды» (третья премия и диплом 111 степени).

Котова Д.С. (Российский государственный университет им. И. Канта, руководители — кандидат физ.-мат. наук, доцент Ф.С. Бессараб и доктор физ.-мат. наук, профессор В.Е. Захаров). «Модельные расчеты георадарного сигнала в неоднородных средах» (третья премия и диплом III степени).

Толкачев И.Е. (Московский институт радиотехники, электроники и автоматики, руководитель —доктор физ.-мат. наук, профессор ИРЭ РАН Г.М. Стрелков). «Дисперсионные искажения сверхкороткого радиоимпульса при распространении по межпланетной трассе» (третья премия и диплом 111 степени).

Как видно из приведенного списка, в этом году сразу два представителя СПБГПУ стали дипломантами конференции (С.Б. Глыбовский и КВ. Грешневиков). Второй год подряд становится представитель СПбГПУ победителем в конкурсе докладов конференции.

Преподаватели, научные сотрудники и аспиранты СПбГПУ иСПбГУ приняли активное участие в работе конференции, они высоко оценили большинство представленных докладов. Лауреаты премий получили дипломы оргкомитета, а каждый участник конференции получил грамоту, сборник тезисов докладов и программу конференции.

Для участия в программе «УМНИК» были рекомендованы следующие участники конференции, чьи работы были признаны удовлетворяющими критериям отбора программы (расположены в порядке убывания рейтинговой оценки): Глыбовский С.Б.(СПбГПУ) — обладатель диплома первой степени конференции; Сухов H.A. (СПбГПУ); Бочаров A.B. (Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций); Усатова H.A. (Санкт-Петербургский государственный университет телеком муникаций).

Таким образом, рекомендации получили четыре участника конференции, причем два из них — представители кафедры радиофизики радиофизического факультета СПбГПУ.

Доклады представителей СПбГПУ вызвали живой интерес у участников конференции.

В работе аспиранта СПбГПУ С.Б. Глыбов-ского предложен метод расширения рабочего

диапазона зеркальных антенн в область более коротких волн. Как известно, отличие профиля рефлектора такой антенны от идеального вследствие ошибок изготовления ухудшает ее направленные свойства, что ограничивает рабочий диапазон частот сверху. Особенно остро эта проблема проявляется для антенн, параболические рефлекторы которых настолько велики, что точное выполнение их формы в заданном диапазоне частот представляет техническую сложность. Простейшая оценка показывает, что если отклонение формы рефлектора от параболоида вблизи центра не превышает 1 /32 длины волны, то усиление антенны падает не более чем на несколько процентов [2]. Изготовить зеркало большого размера с такой точностью трудно. Кроме того, окисление поверхности приводит к неравномерному покрытию зеркала слоем диэлектрика. Поэтому в большинстве случаев применение антенн с размером зеркала в несколько метров и более ограничено сантиметровым диапазоном длин волн. В то же время возникает необходимость адаптации существующих зеркал большого размера к работе на более высоких частотах. Один из возможных вариантов решения проблемы — применение вторичного рефлектора, выполненного из ламинированной микросетки с металлическими нитями (рис. 1). Преимущество рефлектора из ламинированной сетки заключается в его легкости и, следовательно, удобстве юстировки. Кроме того, ламинирующий слой позволяет избежать окисления материала нитей сетки под влиянием погодных условий.

Для получения хороших отражательных свойств требуется микросетка с ячейками, размер которых много больше длины волны в слое. Однако, как известно, даже в этом случае электродинамические свойства сетки отличаются от свойств сплошного металла. Причем размеры рефлектора во много раз больше длины волны, а характерный масштаб элементов структуры (ячеек сетки) — много меньше, и в этих случаях численные методы решения задачи оказываются неприменимыми из-за трудоемкости вычислений. Поэтому для определения требований к параметрам микросетки и ламинирующего слоя, а также для оценки характеристик антенны с корректирующим рефлектором требуется найти аналитическое решение задачи.

Для решения задачи дифракции плоской волны на параболическом рефлекторе, покрытом ламинированной сеткой, требуется сначала рас-

смотреть задачу об отражении плоской волны от соответствующей бесконечной плоской структуры, что и было сделано С.Б. Глыбовским. Рассматриваемая отражающая структура представляет собой бесконечный диэлектрический слой с металлической плоской сеткой внутри. Слой поднят на некоторую высоту над металлической плоскостью (рис. 2). Рассматриваются сетки двух типов: 1) с квадратными ячейками и идеальными контактами нитей в узлах; 2) сетка из параллельных проводников. В каждом случае предполагается, что расстояние между соседними проводниками сетки много меньше длины волны, а диаметр нитей сетки много меньше расстояния между ними. Указанные допущения позволяют использовать для описания действия сетки метод усредненных граничных условий Конторовича [3], согласно которому реальное распределение токов сетки заметается более простым («сглаженным») распределением токов по поверхности сетки.

В результате были получены формулы для коэффициентов отражения от верхней поверхности структуры: два коэффициента по основным Е- и //-поляризациям и два кросс-поляризационных. Расчет по формулам показывает, что при изменении расстояния от ламинирующего слоя с сеткой до металлической плоскости наблюдаются чередующиеся участки медленного изменения фазы коэффициентов отражения и быстрого изменения их фазы («резонансные области»), причем повсюду фаза меняется тем медленнее, чем выше плотность проводников сетки (рис. 3). В работе делается вывод, что если расстояние между исходным рефлектором и корректирующей структурой в разных точках не выходит за пределы участка медленного изменения фазы (ширина которого сопоставима с половиной длины волны в воздухе), то по всей площади

Конференции

Рис. 1. Покрытие параболической антенны ламинированной сеткой из металлических нитей

рефлектора волна отражается практически одинаково. Постоянство фазы является в данном случае показателем качества работы корректирующего рефлектора.

Жюри высоко оценило работу С.Б. Глыбов-ского, признав ее лучшей. Кроме того, жюри усмотрело в этой работе большой потенциал, возможность разработки на базе заложенных в ней идей новой технологии создания зеркальных антенн. Поэтому С.Б. Глыбовский был рекомендован для участия в программе «УМ НИК».

Работа обладателя диплома III степени КВ. Грешневикова посвящена развитию новой рентгено-абсорбционной технологии алмазосодержащей руды, разрабатываемой на кафедре радиофизики СПбГПУ под руководством профессора В.П. Валюхова [4]. Суть метода заключается в просвечивании слоя кимберлитовой руды рентгеновским излучением и регистрации прошедшего излучения. Алмазы и окружающая порода (например, серпентин) по-разному поглощают это излучение, что дает возможность обнаружить

I

Рис. 2. Постановка задачи

Рис. 2. Постановка задачи

алмазы. Однако при реализации технологии возникает ряд проблем. Одна из проблем заключается в том, что все существующие на данный момент детекторы рентгеновского излучения, которые могут быть применены на практике, не обладают частотной селективностью. Сигнал на их выходе пропорционален интегралу по всему спектру энергий (частот), подынтегральным выражением в котором является спектральное распределение энергий рентгеновских фотонов, помноженное на

СПИСОК J

1. XIV Всероссийская научная конференция студентов-радиофизиков. Тезисы докладов. 7—8 декабря 2010 года |Текст| // СПб.: Изд-во «Соло», 2010,- 121 с.

2. Айзенберг, Г.З. Антенны УКВ. Ч. 1 |Текст| / Г.З. Айзенберг |и др.|,- М.: Связь, 1977,— С. 332— 335.

3. Конторович, М. И. Электродинамика сетча-

экспоненциальные множители, соответствующие прохождению излучения через слои вещества, а также поглощению последнего в веществе детектора. Данный интеграл не имеет выражения в элементарных функциях ни при одной из предлагаемых в литературе аппроксимаций. Численное же его решение не позволяет анализировать результат математическими методами на предмет выявления зависимости результата от тех или иных параметров задачи. КВ. Грешневиков предложил гиперболическую аппроксимацию и получил аналитическое выражение для сигнала на выходе детектора рентгеновского излучения, что позволило сделать существенный шаг вперед на пути к практическому использованию метода. Кроме того, в своей работе КВ. Грешневиков описал разработанный им детектор рентгеновского излучения на базе датчика Hamamatsu S8865 и ПЛИС Altera Stratix II, предназначенный для испытания предложенной технологии.

В целом хотелось бы отметить возросшее качество докладов, сделанных на конференции. Конференция достойно выполняет свою функцию по подготовке молодых ученых-радиофизиков, предоставляя возможность получить опыт публичного выступления, участия в дискуссии, позволяет узнать о работе коллег из вузов разных городов России, познакомиться с ними лично.

ТЕРАТУРЫ

тых структур [Текст] / М.И. Конторович, М.И. Ас-трахан, В.П. Акимов, Г.А. Ферсман,— М.: Радио и связь, 1987,- 134 с.

4. Купцов, В.Д. Новая технология извлечения природных алмазов в кусках кимберлита [Текст] / В.Д. Купцов, В.П. Валюхов, В.В. Новиков, В.А.Ольховой // Труды СПбГТУ,- 2008. № 507,- С. 98-101.

УДК 620.3

М.А. Васильева, Т. А. Гаврикова, В.И. Ильин, С.Н.Лыков

ГРАФЕН

(По материалам XII всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опта- и наноэлектронике)

В последние годы в мире интенсивно изуча- влекли к себе внимание фуллерены и углерод-ются разнообразные микро- и наноструктуры, ные нанотрубки. В наши дни центр внимания образованные атомами углерода. Первыми при- переместился на графен. Во многом это обуслов-