Семинар лаборатории электровзрывных процессов

Семинар № 83, состоится 28.05.2025.

Название доклада: Расчет скорости звука в жидком углероде методом молекулярной динамики

 Авторы: Алексеев Д., Орехов Н.Д.

Докладчик: Алексеев Даниил, студент, МФТИ

Аннотация:

Будут представлены результаты молекулярно-динамического моделирования жидкого углерода при высоких температурах с помощью машинно-обучаемого межатомного потенциала. Проведён расчёт и анализ спектра акустических возмущений с целью нахождения скорости звука. Показано, что наблюдаемый в эксперименте аномальный рост скорости звука при уменьшении плотности может быть объяснен формированием в составе жидкого углерода sp-гибридизованной фазы (линейной углеродной структуры).

Семинар № 82, состоится 19.03.2024

Название доклада: Генерация горячих точек в гибридных X-пинчах на портативном низкоиндуктивном генераторе КИНГ

Авторы:  Т. А. Шелковенко, И. Н. Тиликин, А. Р. Мингалеев, В. М. Романова, С. А. Пикуз (ФИАН)

Докладчик:  Тиликин Иван Николаевич, к.ф.-м.н.

Аннотация:

Малогабаритный низковольтный и низкоиндуктивный генератор КИНГ (190-230 кА, 40 кВ, 200-240 нс) был специально разработан для работы с X-пинчами, однако он работает нестабильно. В представленной работе экспериментально показано, что увеличение индуктивности выходного узла генератора привело к стабильному формированию не только ярких, но и горячих точек. Показано, что параметры горячих и ярких точек достаточны для их использования для точечной проекционной рентгенографии плазменных, биологических и твердотельных объектов с пространственным разрешением 3 - 10 мкм и временным разрешением 1 - 3 нс.           

Семинар № 81, состоится 25.12.2024

Название доклада: СТРАТИФИКАЦИЯ ВЕЩЕСТВА ПРИ ЭЛЕКТРОВЗРЫВЕ ТОНКИХ ПРОВОЛОЧЕК

Докладчик:  Романова Вера Михайловна, к.ф.-м.н., ФИАН

Поперечная стратификация вещества в канале разряда — одно из наиболее красивых и загадочных явлений, сопровождающих быстрый электрический взрыв тонких проводников (ЭВП) [1]. Изображения разрядного канала, получаемые в экспериментах при самых разных параметрах ЭВП, показывают, что на определённой стадии взрыва расширенный керн проволочки приобретает структуру, похожую на «слои» чередующейся плотности. По аналогии со слоями-стратами в газовых разрядах низкого давления их также стали называть стратами. Образовавшаяся поперечная структура является, как правило, долгоживущей: отдельные страты способны, практически не сдвигаясь, сохранять свою форму вплоть до полного опустошения разрядного промежутка.

Несмотря на более чем столетнюю историю наблюдения стратификации при ЭВП, удовлетворительно объяснить это явление так и не удалось. Возможно, это связано с тем, что большинство моделей базируется на привлечении тех или иных эффектов МГД, т.к. считается, что непосредственной причиной раскачки всех развивающихся в процессе ЭВП неустойчивостей может быть только ток, протекающий в канале разряда. Однако из эксперимента известно, что развитая система страт появляется заведомо позже переключения тока с проволочки на корону, либо в фазе паузы тока (при взрыве в плотной среде). Кроме того, до сих пор остаются недостаточно изученными физические процессы, приводящие к формированию самого керна. В частности, для возникновения системы страт очень важное значение имеет «трубчатость» строения керна, а сами они, скорее всего, структурно представляют собой не «слои», а «кольца» . 

1. Pikuz, S. A., Tilikin, I. N., Romanova, V. M., Mingaleev, A. R., & Shelkovenko, T. A. (2024). Development of Instabilities in Thin Aluminum Foils Exploded Using Generator with Current of up to 10 kA. Plasma Physics Reports, 50(7), 792-799.                 

Семинар № 80, состоится 13.11.2024

Название доклада: Дрейфовая неустойчивость в  ультрахолодной плазме

Авторы: С.Я. Бронин, Е.В. Вихров,  Б.Б. Зеленер, Б.В. Зеленер

Докладчик:  Зеленер Борис Вигдорович, кфмн, ОИВТ РАН

Ультрахолодная плазма является объектом, на котором можно изучать различные явления присущие как низкотемпературной, так и горячей плазме. Одним из таких явлений являются неустойчивости, возникающие в горячей плазме в различных устройствах. В работе группы Rolston S.L. Joint Quantum Institute and Department of Physics, University of Maryland [X. L. Zhang, R. S. Fletcher, and S. L. Rolston Phys. Rev. Lett. 101, 195002 (2008)] впервые экспериментально изучался разлет ультрахолодной плазмы ксенона при наличии постоянных электрического и магнитного полей с целью исследования дрейфовых неустойчивостей. Этот вариант был связан с возникновением высокочастотных дрейфовых неустойчивостей в двигателях Холла. Авторы обнаружили большую периодическую эмиссию электронов и расщепление пространственного распределения электронов на две или три доли из расширяющегося облака ультрахолодной плазмы в присутствии скрещенных магнитных и электрических полей. Они идентифицировали их как признак высокочастотной электронной дрейфовой нестабильности из-за электронов, дрейфующих относительно ионов поперек магнитного поля.                               

Семинар № 79, состоится 23.10.2024. Внимание, начало этого семинара - 16.30 !

Название доклада: Стратификация при электрическом взрыве проволок и фольг: новые экспериментальные данные и теоретические модели.   

Докладчик:  Рахель А.Д.

Будет представлен обзор и анализ последних работ, найденных в литературе, по феномену стратификации при электрическом взрыве проводников.  

Семинар № 78 состоится 27.09.2024, Начало семинара - 16.30  

Название доклада: Обзор литературных данных по термодинамическим и переносным свойствам калия (во всех фазах, включая плазму)

Докладчики:  Иванов А.В., Каптильный А.Г., Кондратьев А.М., Коробенко В.Н., Рахель А.Д. (не более 15 мин. для каждого доклада)

Будут представлены краткие обзоры литературных данных по термодинамическим свойствам и коэффициентам переноса калия в твёрдой, жидкой и газообразной фазах: 

1. Данные по скорости звука и адиабатам Гюгонию (Иванов А. В.)

2. Теплофизические данные, полученные в прессах высокого давления (Каптильный А.Г.)

3. Тепловое расширение (Коробенко В.Н.)

4. Данные по теплоемкости (Кондратьев А.М.)

5. Электропроводность и теплопроводность (Рахель А.Д.)

6. Ab initio моделирование теплофизических свойств калия (Рахель А.Д.)

Семинар № 77, состоится 10.07.2024  

Название доклада: Взрывающиеся фольги с искусственной структурой как источник ультрафиолетового излучения

Авторы:  И. Н. Тиликин, Т. А. Шелковенко, С. А. Пикуз, А. В. Огинов, А. Р. Мингалеев, В. М. Романова, А. Е. Тер-Оганесьян (ФИАН)

Докладчик:  Тиликин Иван Николаевич, к.ф.-м.н.

Будут представлены результаты исследования ультрафиолетового (УФ) излучения, возникающего при электрическом взрыве Al фольг толщиной 4 мкм в вакууме. Эксперименты проводились на импульсном сильноточном генераторе КИНГ (220 кА, 40 кВ, 300 нс). Изображения взорванных фольг регистрировались с помощью камер-обскура с апертурой 20 мкм на четырехкадровой камере с микроканальной пластиной с временным разрешением 5 нс. Продемонстрированы способы модернизации поверхности для усиления и ослабления неустойчивостей, приводящих к неравномерному свечению фольги. Приведены экспериментальные результаты по использованию данного УФ излучения для диагностики плазмы взрывающейся проволочки.

Семинар № 76 (совместно с семинаром теор. отдела), состоится 13.06.2024  

Название доклада: Динамика деформации ограниченной пластины, к одной из поверхностей которой приложено внешнее давление, меняющееся со временем по известному закону  

Авторы: Иванов А.В., Рахель А.Д. 

Докладчик:  Иванов А.В.

Динамические эксперименты [1,2] позволяют изучать теплофизические свойства металлов в области состояний, которая в настоящее время недоступна для других экспериментальных методов.  Образец для такого эксперимента представляет собой квадратный отрезок фольги исследуемого металла толщиной 10–30 мкм и длиной стороны квадрата 10 мм, который зажимается между двумя относительно толстыми пластинами так называемого оконного материала (например, сапфира). Путем пропускания через образец импульса электрического тока в нём за время ~ 1 мкс выделяется джоулево тепло, которое в несколько раз превосходит энергию сублимации. В результате образец испытывает 3–10 кратное тепловое расширение (увеличение толщины), деформируя при этом пластины оконного материала. С помощью лазерного интерферометра измеряется нормальная компонента смещения поверхности образца. Однако такая методика предполагает одномерную деформацию пластины оконного материала и поэтому измерения смещения производятся в центральной части пластины, куда за время измерений не успевают дойти волны разгрузки от её краев. Как показали эксперименты, требование одномерности деформации пластин оконного материала накладывает слишком жесткое ограничение на время измерений и, следовательно, на величину достигаемых значений удельного объема и энтальпии образца. Чтобы преодолеть это ограничение в настоящей работе изучается динамика деформации пластин оконного материала в экспериментах [1,2]. Идея заключается в том, чтобы учесть влияние краевых эффектов при обработке сигнала интерферометра и сделать тем самым методику пригодной для больших времен. 

Основной задачей этой работы является решение уравнений теории упругости, описывающих динамику деформации пластины сапфира, к одной из поверхностей которой приложено равномерное внешнее давление, которое меняется со временем по известному закону, а остальные поверхности свободны. Поскольку нас интересует динамика деформации для относительно небольших времен (≤ 2 мкс), то эту задачу можно сформулировать как краевую задачу с начальными условиями о волновом движении упругого твердого тела. 

Нам удалось получить точное решение плоской задачи (т. е. двумерной + время), которое позволяет провести анализ волновой структуры, возникающей при деформации пластины оконного материала и точно описать сложное взаимодействие вблизи боковой поверхности пластины между продольными волнами, поперечными и поверхностными волнами Рэлея. 

1. Kondratyev A. M., Korobenko V. N., Rakhel A. D. // J. Phys.: Condens. Matter. – 2022. – Vol. 34. – P. 195601.

2. Kondratyev A. M., Rakhel A. D. // Physical Review B. – 2023. – Vol. 107.– P. 195134.

Семинар № 75, состоится 17.04.2024  

Название доклада: Обзор литературных данных по термодинамическим и переносным свойствам лития

Докладчики:  Иванов А.В., Каптильный А.Г., Кондратьев А.М., Коробенко В.Н., Рахель А.Д. (не более 15 мин. для каждого доклада)

Будут представлены краткие обзоры литературных данных по термодинамическим свойствам и коэффициентам переноса лития в твёрдой, жидкой и газообразной фазах. 

Семинар № 74, состоится 13.03.2024  

Название доклада: Физически обоснованное уравнение состояния для жидкостей 

Докладчик: Иванов А. В., Рахель А.Д. (ОИВТ РАН)

Появилась работа, в которой предложен оригинальный метод построения «физически обоснованного» уравнения состояния жидкости [1]. Мы попытались разобраться в этом подходе. В докладе будут обсуждаться основы этого метода, полученные с его помощью предсказания, а также критика такого подхода. 

[1] Proctor, G. E., & Trachenko, K. (2023). Generally applicable physics-based equation of state for liquids. arXiv preprint arXiv:2310.16821.

Внимание, в этот же день (13.03.2024)  в 18.00 будет еще один доклад

Докладчик:  Борис Денисович Янковский (ОИВТ РАН) 

Название доклада: Об ударно-волновом инициировании реакций в термитной смеси

Представлены данные ударно-волнового инициирования реакции в таблетке из термитной смеси. Ударное нагружение таблетки массой 1 г осуществлено в стальном цилиндре диаметром 8 мм через стальной поршень массой 1 г при детонации заряда гексогена массой 1 г. Анализ результатов основан на эффектах деформации стальной преграды (с соплом и без) с использованием данных статического нагружения преграды в сборке той же геометрии. На основе зафиксированных эффектов получены значения диссипации энергии в таблетках из разных термитных смесей 20±10 Дж, начальной скорости деформации пластины ~150 м/с, начальной скорости потока материала диспергированной таблетки ~500 м/с, максимальной яркостной температуры химического превращения ~3500 ºК. Результаты исследования отнесены к скорости нагружения ~ 400 м/с. Рассмотрены схемы метания взрывными линзами плоских пластин со скоростями до 5 км/с для реализации ударно-волнового нагружения мишеней с давлением в несколько десятков ГПа.

Семинар № 73, состоится 7.02.2024  

Название доклада: Расчёт уравнения состояния, состава и транспортных свойств плотной плазмы свинца

Докладчик: Шумихин Алексей Сергеевич, к.ф.-м.н., ОИВТ РАН

В работе выполнен расчет уравнения состояния, состава и проводимости плотной плазмы свинца в диапазоне температур 10 000–60 000 K при плотности ниже критической. Для расчета использована ионно-молекулярная химическая модель неидеальной газоплазменной смеси, предложенная ранее для плазмы паров металлов [1, 2]. В модели выполнен учёт кулоновского взаимодействия зарядов в дебаевском приближении в большом каноническом ансамбле (Большой Дебай – БД). Также выполнен учет взаимодействий заряд-нейтрал и нейтрал-нейтрал. Получено удовлетворительное согласие с последними экспериментальными данными [3] для уравнения состояния и проводимости (удельного сопротивления) свинца в области применимости модели. Показано, что при плотностях выше критической необходимо учитывать модель электронного желе [4] при расчёте проводимости. 

1. Хомкин А.Л., Шумихин А.С. Ионно-молекулярная химическая модель плазмы плотных паров алюминия // ТВТ 2012, Т. 50, № 3, с. 329-336. 

2. Хомкин А.Л., Шумихин А.С. Уравнение состояния, состав и проводимость плазмы паров металлов // ТВТ 2014, Т. 52, № 3, с. 335-344. 

3. Кондратьев А.М., Коробенко В.Н., Рахель А.Д. Термодинамические функции и удельное сопротивление флюида свинца в области перехода металл–неметалл // ЖЭТФ 2018, Т. 154, с. 1168 – 1182. 

4. Хомкин А.Л., Шумихин А.С. Сверхкритический флюид плазмы паров металлов, инертных газов и экситонов // УФН 2021, Т. 191, № 11, с. 1187 – 1211.

Будет также заслушан второй доклад (20 минутный) 

Название доклада: Точное решение задачи о боковой волне, возбуждаемой в пластине оконного материала равномерно распределенным давлением, действующим на одну из её поверхностей

Докладчик: Иванов Артем Владиславович, аспирант, ОИВТ РАН

Семинар № 72, состоится 22.11.2023  

Название доклада: Анализ результатов экспериментов по электрическому взрыву проволок в воде и используемой в них диагностики (по материалам последних публикаций)

Докладчики: Кондратьев А.М., Рахель А.Д., ОИВТ РАН

Эксперименты по электрическому взрыву имеют многочисленные приложения и, в частности, для генерации ударных волн. Мы анализируем последние работы, которые посвящены оптимизации параметров таких экспериментов. 

Семинар № 71, состоится 15.11.2023  

Название доклада: Влияние различных моделей взаимодействия в химическом подходе при расчёте термодинамических свойств низкотемпературной плазмы

Докладчик: Апфельбаум Евгений Михайлович, к.ф.-м.н., ОИВТ РАН

Химический подход и химические модели, на нём основанные, являются одним из самых старых методов расчёта теплофизических свойств многокомпонентных сред, включая и низкотемпературную плазму. Достоинством этого подхода является относительная простота практической реализации соответствующих моделей. Недостатком же - неоднозначность выбора математических выражений (аппроксимаций), описывающих вклады от взаимодействий различных компонент между собой. В работе рассматривается вопрос о влиянии этой неоднозначности на результаты расчёта термодинамических свойств на примере взаимодействий заряд-нейтрал. Показано, что даже подобные выражения могут давать отличие в 20 %.

Семинар № 70, состоится 4.10.2023  

Название доклада: Cкрытая масштабная инвариантность в твердых телах и жидкостях и её влияние на поведение кривых плавления при высоких давлениях  

Докладчик: Рахель Анатолий Дмитриевич, к.ф.-м.н., ОИВТ РАН

Анализируются причины существования скрытой масштабной инвариантности [1] и её влияние на поведение кривых плавления при высоких давлениях. 

1. T. B. Schrøder et al, PHYSICAL REVIEW E 80, 041502 (2009)

Семинар № 69, состоится 22.09.2023, начало - 15.00.   Внимание, семинар состоится в пятницу, а не в среду!

Название доклада: Обзор литературных данных по термодинамическим и переносным свойствам натрия

Докладчики:  Иванов А.В., Каптильный А.Г., Кондратьев А.М., Коробенко В.Н., Рахель А.Д. (не более 15 мин. каждый докладчик)

Будут представлены краткие обзоры литературных данных по термодинамическим свойствам и коэффициентам переноса натрия в твёрдой, жидкой и газообразной фазах. 

Семинар № 68, состоится 24.07.2023  Внимание, семинар состоится в понедельник, а не в среду!

Название доклада: Cкрытая масштабная инвариантность в  твердых телах и жидкостях

Докладчик: Рахель Анатолий Дмитриевич, к.ф.-м.н., ОИВТ РАН

Анализируются причины существования скрытой масштабной инвариантности и связанного с ней подобия в поведении термодинамических функций конденсированных тел. Такая инвариантность была обнаружена путем молекулярно-динамического моделирования различных модельных систем (см. [1] и последующие работы).

1. T. B. Schrøder et al, PHYSICAL REVIEW E 80, 041502 (2009)

Семинар № 67, состоится 12.07.2023  

Название доклада: Конкуренция пространственно неоднородных состояний в фермионных системах

Докладчик: Рожков Александр Владимирович, д.ф.-м.н., ИТПЭ

Хорошо известно, что многофермионные системы могут демонстрировать пространственно неоднородные состояния. Хотя неоднородность может возникнуть под влиянием внешнего беспорядка, зачастую однородные состояния теряют устойчивость спонтанно, под действием исключительно внутренних факторов. Спонтанное образование неоднородностей наблюдается во многих случаях, от фермионных атомов в ловушках до квазиодномерных сверхпроводников. Именно такая ситуация и будет обсуждаться в докладе.

       Теоретическое описание неоднородной фазы, замещающей нестабильную однородную фазу, принципиально проблематично. Главным образом это связано с тем, что, как правило, существует несколько типов неоднородных состояний («страйпы», слоистые и колумнарные структуры, и т.д.), конкурирующих друг с другом за возможность стать стабильным основным состоянием. Численные и аналитические расчеты убедительно демонстрируют, что в простейших многофермионных моделях, допускающих неустойчивость однородного состояния, конкурирующие неоднородные фазы имеют чрезвычайно близкие (свободные) энергии. В частности, для трехмерной слабо легированной модели Хаббарда в режиме слабого взаимодействия разница между соответствующими энергиями составляет несколько процентов. Похожие результаты получены и для других режимов.

        В ситуации, когда нетождественные состояния имеют столь близкие энергии, исход их конкуренции будет зависеть от множества факторов (беспорядок, дальнодействующее кулоновское взаимодействие, жесткость кристаллической решетки), которые простейшие модели не в состоянии описать. Для понимания свойств системы в таких режимах роль экспериментальных данных выходит на первый план.

Внимание, этот семинар состоится в пятницу!

Семинар № 66, состоится 16.06.2023  

Название доклада: Динамика деформации пластин сапфира в экспериментах по электрическому взрыву фольг

Докладчик: Иванов Артём Владиславович, аспирант, ОИВТ РАН

Решается задача о динамике деформации прямоугольной пластины монокристалла сапфира (оконного материала) в экспериментах по электрическому взрыву фольг на временах t < 2τ (τ - акустическое время пластины). Представлено приближенное решение задачи и оценена его точность путем сравнения с экспериментальными данными. Основное внимание уделено вопросу влияния волн Рэлея на движение боковой поверхности пластины. 

Семинар № 65, состоится 31.05.2023  

Название доклада: Исследование ударно-волновых свойств конденсированного вещества и газов при терапаскальных давлениях

Докладчик: Николаев Дмитрий Николаевич, к.ф.-м.н., ФИЦ ПХФ и МХ РАН, Черноголовка

В докладе  представлены результаты более чем десятилетнего развития методики генерации давлений терапаскального уровня  -  Маховского кумулятивного генератора. В первой части дается краткий обзор истории развития методики и принцип работы генератора. Во второй части представлена используемая методика измерения ударной сжимаемости и температуры ударного сжатия вещества. В третьей части представлены полученные результаты. Для непрозрачных материалов, таких, как металлы, представлены результаты измерения ударной сжимаемости до давления, превышающего полученные во ВНИИЭФ на полусферических кумулятивных генераторах и перекрывающих нижнюю часть данных из подземных ядерных взрывов. Для монокристаллического оксида алюминия, оксида магния и оксида титана получены давления однократного ударного сжатия, превышающие полученные в лазерных ударных волн (установки ОМЕГА и ЛУЛИ). Использование в качестве образцов прозрачных монокристаллов позволило одновременно измерить температуру фронта ударной волны оптическими методами, что позволило делать выводы о полиморфных фазовых переходах на ударной адиабате и о положении линии плавления при высоком давлении.

Семинар № 64, состоится 24.05.2023  

Название доклада: Топологические изоляторы

Докладчик: Рахманов Александр Львович, д.ф.-м.н., ИТПЭ РАН

Это обзорный доклад. В расширенном введении будет дано определение топологических изоляторов (ТИ) и перечислены их основные типы. На примере ТИ типа Bi2Se3  будет рассказано о магнитротранспортных эффектах в этих системах. Во второй части доклада я расскажу о необычной сверхпроводимости, которая наблюдается при допировании Bi2Se3 медью или стронцием.

Семинар № 63, состоится 17.05.2023  

Название доклада: Обзор литературных данных по термодинамическим и переносным свойствам кадмия

Докладчики:  Иванов А.В., Кондратьев А.М., Коробенко В.Н., Рахель А.Д.

Будут представлены литературные данные по скорости звука, тепловому расширению, теплоемкости и  электропроводности кадмия. 

Семинар № 62, состоится 10.05.2023  

Название доклада: Механика повреждаемости: подходы и модели

Докладчик: Извеков Олег Ярославович, к.ф.-м.н., МФТИ

Механика повреждаемости дает континуальное описание зарождения, развития и взаимодействия дефектов в материалах на этапе, предшествующем образованию магистральной трещины. В докладе будет кратко показана история развития моделей повреждаемости от самых первых до современных. Особое внимание будет уделено термодинамике сплошных сред, теории определяющих соотношений Трусделла, моделям сред с внутренними параметрами и термодинамически согласованной модели пористой насыщенной среды с хрупким скелетом [1].

[1] Извеков О. Я., Кондауров В. И. О рассеянном разрушении пористых материалов с хрупким скелетом // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. – 2010. – №. 3. – С. 164-187.

Семинар № 61, состоится 03.05.2023  

Название доклада: Фундаментальные проблемы лазерной визуализации быстро эволюционирующих плазменных микроструктур 

Авторы: Паркевич Е.В., Хирьянова А.И., Хирьянов Т.Ф., Смазнова Х.Т., Толбухин Д.В., Романова В.М., Амброзевич С.А.

Докладчик: Паркевич Егор Вадимович, к.ф.-м.н., ФИАН

В работе проведены численные исследования особенностей дифракции лазерного излучения (на длинах волн 532 нм и 1064 нм) на плазменных нитях микронного диаметра с гладкими границами в приближении плоских волн. Плазма нитей предполагалась идеальной. При постановке расчетов варьировались диаметры (5–200 мкм) плазменных нитей, форма и максимальные значения (до 5×1019 см−3) распределений их электронной плотности. Дифракция излучения описывалась путем решения скалярного волнового уравнения Гельмгольца в первом Рытовском приближении. Таким способом моделировались изменения интенсивности и сдвига фазы дифрагированной волны в выходной плоскости нитей и оценивались характерные пространственные масштабы и амплитуды соответствующих изменений. Дополнительно были проведены расчеты поправок к распределениям интенсивности и сдвига фазы волны, полученным в первом Рытовском приближении. Следуя поэтапному обобщению картины дифракции на плазменных микроструктурах, исследовалась также дифракционная расходимость излучения позади (на расстояниях до 10 см) нитей (с разными характеристиками). Установлено, что заметные дифракционные эффекты возникают уже на стадии прохождения излучения сквозь плазменные микроструктуры даже в простейших приближениях взаимодействия лазерного излучения с плазмой. Дифракционные эффекты усиливаются в ближней волновой зоне нитей и существенно искажают их картины, а также способствуют появлению на изображениях различных оптических артефактов. Путем численного моделирования удалось детально охарактеризовать особенности визуализации плазменных образований в поле когерентного лазерного пучка. Результаты исследований могут найти широкое применение при обработке лазерных изображений микроструктур плазмы, регистрируемых линзовыми системами при наличии сильных дифракционных эффектов, в частности эффекта дефокусировки.

Семинар № 60, состоится 26.04.2023  

Название доклада: О моделировании дрейфа ионов и электронов в смесях газов для различных задач низкотемпературной плазмы 

Докладчик: Майоров Сергей Алексеевич, д.ф.-м.н., ОИВТ РАН

Рассмотрены три задачи:

1. Диффузия и дрейф ионов в собственном или чужом газе и смесях. Рассмотрены особенности различных видов взаимодействия ионов с атомами: поляризационное, с газокинетической и резонансной передачей заряда. Аппроксимация сечений и особенности процедуры розыгрыша столкновений при моделировании методом Монте Карло. Приводятся характерные примеры функций распределения ионов по скоростям при их дрейфе в чужом газе, собственном и смесях.

2. Диффузия и дрейф электронов в газе и смесях газов. Сечения столкновений различного типа и их аппроксимация. Характеристики дрейфа электронов в газе: скорость дрейфа, энергетический коэффициент Таунсенда, средняя энергия и эффективная температура, коэффициенты диффузии вдоль и поперек направления электрического поля, явление анизотропной диффузии, энергетический баланс – распределение вкладываемой энергии на потери в упругих столкновениях, затраты на возбуждение и радиационные потери, ионизацию, явление убегания электронов. Влияние магнитного поля на характеристики переноса. Результаты табуляции расчетов характеристик дрейфа электронов в однородном постоянном электрическом поле в зависимости от приведенной напряженности для благородных газов и их смесей. Влияние стратификации разряда на характеристики дрейфа.

3. Влияние металлических примесей на газовый разряд. Распыление катода и конструктивных элементов установки с газоразрядной плазмой. Оценки степени влияния распыления катода для характерных параметров экспериментов с пылевой плазмой в разряде постоянного тока при пониженном давлении газа. Математическая модель для описания зависимости концентрации атомов катода от параметров разряда и скорости прокачки рабочего газа. 

Семинар № 60, состоится 19.04.2023  

Название доклада: Топологические изоляторы

Докладчик: Рахманов Александр Львович, д.ф.-м.н., ИТПЭ РАН

Это обзорный доклад. В расширенном введении будет дано определение топологических изоляторов (ТИ) и перечислены их основные типы. На примере ТИ типа Bi2Se3  будет рассказано о магнитротранспортных эффектах в этих системах. Во второй части доклада я расскажу о необычной сверхпроводимости, которая наблюдается при допировании Bi2Se3 медью или стронцием.

Внимание, семинар не состоялся в связи с болезнью докладчика  и перенесен на 24.05.23.  

Семинар № 59, состоится 22.03.2023 

Название доклада: Equation of state and transport properties of metals in the supercritical fluid region

Докладчик: Aleksey S. Shumikhin, PhD, JIHT RAS

For the statement of the problem see the reference [A L Khomkin and A S Shumikhin 2021 Phys.-Usp. 64 1125].

Семинар № 58, состоится 08.02.2023 

Название доклада: Линия единичного фактора сжимаемости в области низкотемпературной плазмы металлов

Докладчик: Апфельбаум Евгений Михайлович, к.ф.-м.н., ОИВТ РАН

Рассмотрено поведение линии единичного фактора сжимаемости в области низкотемпературной плазмы металлов. Для обычных газов и жидкостей при низких температурах её форма является универсальной во всей фазовой плоскости. Была использована разработанная ранее химическая модель, которая как раз корректна в области низкотемпературной плазмы. Было обнаружено, что для низкотемпературной плазмы металлов форма контура теряет свою универсальность, но есть некоторые общие закономерности, следующие из разложения для кулоновской компоненты по параметру неидеальности.

Семинар № 57, состоится 01.02.2023 

Название доклада: Деформация пластин сапфира в экспериментах по электрическому взрыву фольг

Докладчик: Иванов Артём Владиславович, аспирант, ОИВТ РАН

Рассматривается задача о деформации пластин монокристалла сапфира (оконного материала) в экспериментах по электрическому взрыву фольг. Обсуждается эволюция рождения, распространения и отражения от поверхностей пластин продольных и поперечных волн, а также волн Рэлея, которые возникают на боковых поверхностях. Приводится сравнение с экспериментом рассчитанных временных зависимостей смещения частиц фронтальной и боковой поверхности пластины, которые получены на основании приближенного решения уравнений движения пластины для интервала времени t < 2τ (τ -  акустическое время пластины). 

Семинар № 56, состоится 25.01.2023 

Название доклада: Исследование перехода жидкость-газ в экспериментах по электрическому взрыву проволок 

Докладчик: Рахель Анатолий Дмитриевич, к.ф.-м.н., ОИВТ РАН

На основании последних литературных данных представлен обзор (и анализ) экспериментов по электрическому взрыву медных проволок в воде, которые проводились с целью изучения перехода жидкость-газ и, в частности, для оценки критической точки.

Семинар № 55, состоится 18.01.2023 

Название доклада: Аномальная термодинамика энтропийных фазовых переходов в веществе экстремальных параметров

Авторы: И.Л.Иосилевский, В.К.Грязнов

Докладчик: Иосилевский Игорь Львович, д.ф.-м.н., ОИВТ РАН

Обсуждается предложенное ранее разделение фазовых переходов (РТ) 1го рода флюид-флюид на два подкласса – энтальпийных и энтропийных (Н-PT и S-PT). Обсуждаются главные отличия в формальном определении двух подклассов, в их отличительных признаках и в различии главных физических механизмов («драйверов»), «запускающих» оба типа перехода. Предлагаемое разделение продиктовано тем, что энтропийные фазовые  переходы имеют существенно более сложные свойства, чем переходы энтальпийные (VdW-like). Более того, изоструктурный энтропийный фазовый переход флюид-флюид не является изолированным объектом, а всегда выступает «в связке» (сопряжен) с другим примечательным объектом – примыкающей к S-PT зоной т.наз. «аномальной термодинамики» /ATR/ – областью, где большая группа вторых «перекрестных» производных термодинамического потенциала (например, параметр Грюнайзена и др.) одновременно меняет знак, становясь отрицательными. Это влечет за собой важные следствия как в термо- так и в гидродинамике вещества в зоне этой «связки», что особенно важно для интерпретации результатов импульсных экспериментов в зоне S-PT. Аномальность энтропийного фазового перехода проявляется еще и в более сложной топологии и структуре зон метастабильных состояний и замыкающих их границ (спинодалей). Понятие «энтропийный фазовый переход» не эквивалентно активно обсуждаемым понятиям «диссоциативный и/или плазменный» ФП. Последние могут быть как энтропийными, так и энтальпийными (примеры).

Семинар № 54, состоится 07.12.2022 

Название доклада: О теории фокусировки поверхностной плазмонной волны на нановершине сканирующего металлического микроострия у плоскослоистой структуры

Докладчик: Петрин Андрей Борисович, к.ф.-м.н., ОИВТ РАН

Проведен обзор экспериментальных работ по возбуждению поверхностных плазмонных волн, а также фокусировке этих волн на нановершинах металлических микроострий. Рассмотрены теоретические проблемы в исследовании явлений с участием поверхностных плазмонов. Предложены теоретические методы исследования явлений в окрестности вершины микроострий. Рассмотрено фундаментальное решение задачи электростатики (квазиэлектростатики) для плоскослоистой среды. Найдено обобщение метода зеркальных отражений для плоскослоистых сред, в том числе для потенциалов системы зарядов. Рассмотрен метод нахождения распределения сфокусированного поля поверхностной плазмонной волн в окрестности вершины параболоидального металлического наноострия. Подробно рассмотрен случай плоскослоистой структуры, состоящей из одной пленки. Рассмотрено обобщение метода на случай многопленочной структуры.

Семинар № 53, состоится 23.11.2022 

Название доклада: Универсальные свойства двумерных систем Юкавы

Докладчик: Клумов Борис Александрович, к.ф.-м.н., ОИВТ РАН

На примере двумерной системы Юкавы изучаются универсальные свойства плотноупакованных планарных систем. С помощью метода молекулярной динамики подробно рассмотрен переход кристалл-жидкость и выявлены универсальные структурные особенности разных фаз такой системы. Найдены характеристики расплава, которые позволяют легко и неинвазивно определять ключевые параметры системы в экспериментах с комплексной плазмой.

Семинар № 52, 16.11.2022 

Название доклада: Особенности тепловых флуктуаций в жидких металлах 

Докладчик: Рахель Анатолий Дмитриевич, к.ф.-м.н., ОИВТ РАН

Представлен обзор литературных данных по атомной структуре и характере тепловых флуктуаций в жидких металлах, полученных с помощью рассеяния нейтронов. Основное внимание уделено адекватности теоретического описания флуктуаций в рамках гидродинамического приближения.

Семинар № 51, 02.11.2022 

Название доклада: Измерение сечения фотоионизации первого возбужденного состояния атома лития в магнитооптической ловушке 

Авторы работы: С.А. Саакян, Л.Г. Дьячков, С.В. Климов, К.П. Галстян, В.А. Саутенков, Б.Б. Зеленер 

Докладчик: Саакян Сергей Арамович, к.ф.-м.н., ОИВТ РАН

Процессы фотоионизации возбужденных состояний и обратные им процессы рекомбинации играют важную роль в прикладных задачах физики плазмы и астрофизических явлениях. В докладе представлена прецизионная методика измерения сечения фотоионизации с использованием холодного газа атомов, захваченного в магнитооптическую ловушку [1]. Сечения фотоионизации 2P3/2 состояния лития-7 измерено для широкого диапазона длин волн. Для фотоионизации использовались как широкополосные ультрафиолетовые диоды [1,2], так и непрерывный лазер с узким спектром [3]. Проведены полуклассические теоретические расчеты сечения фотоионизации с учетом тонкого расщепления первого возбужденного состояния. Полученные экспериментальные результаты хорошо согласуются с теоретическими расчетами и ранее измеренными значениями.

[1] Saakyan SA, Vilshanskaya EV, Galstyan KP, Sautenkov VA, Zelener BB. Measurement of the photoionization cross section of the lithium 2P3/2 state in a magneto-optical trap with a UV-light-emitting diode. Measurement Science and Technology. 2021 Aug 4;32(11):115501.

[2] Saakyan S, D'yachkov L, Klimov S, Sautenkov V, Zelener BB. Photoionization cross section of first excited state of lithium. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. 2022 Sep 1;195:106503.

[3] Saakyan SA, Sautenkov VA, Zelener BB. Near-Threshold Measurement of the Photoionization Cross-Section of the Lithium 2P3/2 State in a Magneto-Optical Trap. Journal of Russian Laser Research. 2021 Sep;42(5):545-53.

Семинар № 50, 26.10.2022

Название доклада: Обзор по методам измерения теплофизических свойств жидкостей (водных растворов) 

Докладчики: Каптильный А.Г., Кондратьев А.М., Рахель А.Д., ОИВТ РАН

А.Г. Каптильный представит обзор по методам измерения теплопроводности жидкостей. Будет проведен анализ методов, которые использовались ранее (в нашем институте, в МЭИ и МГУ), а также современных методов. Особое внимание будет уделено методам, которые использовались для измерения теплопроводности водных растворов борной кислоты.  Кроме того, будут представлены промышленные датчики для измерения плотности, которые можно приобрести на рынке. 

Такой же обзор и анализ будет представлен А.М. Кондратьевым по методам измерения энтальпии и теплоёмкости, а А.Д. Рахель расскажет о методах измерений на линии равновесия жидкость-газ. 

Семинар № 49, 19.10.2022

Название доклада: Статическая и динамическая проводимость неидеальной электрон-ионной плазмы 

Докладчик: Морозов Игорь Владимирович, к.ф.-м.н., ОИВТ РАН

В докладе обсуждается опыт расчета статической и динамической проводимости и эффективной частоты столкновений в неидеальной плазме с помощью молекулярно-динамического моделирования. Рассматриваются вопросы использования псевдопотенциалов электрон-ионного взаимодействия для учета квантовых эффектов, различных граничных условий и перехода к длинноволновому пределу. Приведены сравнения с имеющимися теоретическими моделями и экспериментальными данными.

Семинар № 41, 16.03.2022

Название доклада: РАСЧЁТ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ВИСМУТА

Докладчик: Апфельбаум Евгений Михайлович (ОИВТ РАН), к.ф.-м.н. 

Уравнения состояния и электронные коэффициенты переноса необходимы для решения самых разных фундаментальных и прикладных задач физики плазмы, возникающих в процессах электровзрыва проводников или взаимодействия излучения или потоков частиц с веществом. Несмотря на сложности, которые возникают при проведении как экспериментов при высоких температурах, так и соответствующих им расчётов, в настоящий момент времени накоплено сравнительно много информации по этим свойствам для различных веществ при температуре выше 5 кК, что для металлов и полупроводников включает область низкотемпературной плазмы. Свидетельством тому являются обзоры [1-3], появившиеся недавно. Висмут, однако, стоит особняком среди остальных металлов, так как для этого элемента данные по теплофизическим свойствам в диапазоне температур T~10-100 кК и плотностях < 1 г/см^3 практически отсутствуют.

Висмут обладает достаточно низкой температурой плавления Тm = 544.7 K, что обуславливает большое число измерений и расчётов для жидкого состояния, т. е. при T > Тm и плотностях вблизи линии плавления (при комнатной температуре плотность твёрдого Bi равна 9.79 г/м^3, а плотность жидкого Bi при Т = Тm составляет 10.05 г/см^3 , т. е. наблюдается "обратное" плавление). Это позволяет построить достаточно точные уравнения состояния [4] и даже оценить положение критической точки (~4 kK) [5]. При более высоких Т уже более 60 лет проводятся ударно-волновые измерения [6], но они в большинстве своём, изучают сжатые состояния (в которых плотность больше, чем при нормальных условиях). При использовании пористых образцов можно попасть в область разряжения вплоть до значений плотности ~ 1/3 от нормального значения [7], но таких работ существенно меньше и в них не измеряется температура. Современные первопринципные расчёты как уравнений состояния, так и электронных коэффициентов переноса так же ориентируются на области, соответствующие условиям ударно-волнового сжатия [2,3]. Таким образом, при сравнительно низких плотностях данные по рассматриваемым теплофизическим свойствам для Bi отсутствуют. Поэтому целью настоящей работы было рассмотреть именно эту область: T~ 10-100 kK, плотность < 9.79 г/см^3.

Ранее нами была разработана модель расчёта теплофизических свойств низкотемпературной частично ионизованной плазмы (с нейтральной компонентой) в указанной выше области. Она построена на химическом подходе в приближении времени релаксации и с успехом применялась к ряду металлов и полупроводников, cм. [8,9] и ссылки в этих работах. В настоящем исследовании она использовалась для аналогичных расчётов в плазме Bi. Сравнение с данными [7], которые находятся в рамках этой области, показало хорошее согласие между нашим расчётом и экспериментом.

Литература.

[1]. Clerouin J., Noiret P. et. al., Phys. Plasmas, (2012) V. 19, 082702.

[2]. Grabowski P. E., Hansen S. B. et. al., HEDP, (2020) V. 37, 100905.

[3]. Militzer B., Gonzalez-Caltado F. et. al., Phys, Rev. E, (2021) V. 103, 013203.

[4]. Su C. et al, Physica B, (2017) V. 524, P. 154.

[5]. Апфельбаум Е. М., ТВТ, (2021) Т. 56, С. 507.

[6]. Al'tshuller L. V. et. al., Sov. Phys. JETP, (1958) V. 24, P. 614.

[7]. Glushak B. L. et. al., Sov. Phys. JETP, (1989) V. 69, P.729.

[8]. Apfelbaum E. M., Phys. Plasmas, (2020) V. 27, 042706.

[9]. Apfelbaum E. M., Contrib. Plasma Phys, (2021) V. 27, 042706.

Семинар № 38, 07.04.2021

Название доклада: О переходе жидкость-жидкость в сплаве Pd40Ni40P20

Докладчик: Рахель Анатолий Дмитриевич (ОИВТ РАН), к.ф.-м.н.

Представлен обзор по изучению и интерпретации структурных переходов в жидком состоянии на примере сплава Pd40Ni40P20.

Семинар № 36, 26.08.2020

Название доклада:  Методы обработки поверхности металлической фольги 

Докладчик: Каптильный Александр Григорьевич (ОИВТ РАН), к.ф.-м.н. 

Будут обсуждаться методы обработки поверхности металлической фольги, которая используется  для изготовления образцов в экспериментах по электрическому взрыву фольг.   

Семинар № 35, 19.08.2020

Название доклада:  Широкодиапазонное уравнение состояния свинца 

Докладчик: Анатолий Дмитриевич Рахель  (ОИВТ РАН), к.ф.-м.н. 

Используя феноменологический подход [1], на основании данных экспериментов по электровзрыву фольг свинца [2], построено уравнение состояния флюида свинца для широкой области состояний его фазовой диаграммы, которая включает область перехода жидкость-газ и перехода металл-неметалл. Анализируется вопрос о правильной форме уравнения состояния (вид функциональной зависимости F(V,T), где F – удельная свободная энергия, V - удельный объем и T - температура), которая позволяет делать достаточно точные предсказания не только в области состояний, для которой получены экспериментальные данные, но и вне её.  Этот же подход [1] был использован для анализа данных экспериментов по ударному сжатию пористых образцов свинца [3]. В результате, для области сжатых состояний  свинца удалось получить зависимость коэффициента Грюнайзена от относительного объема без использования каких-либо предположений о форме этой зависимости. Показано, что при значении относительного объема V/V0 ≈ 0,7 (V0 есть нормальное значение удельного объема свинца в твердом состоянии), на этой зависимости есть особенность (скачек). Такая особенность отсутствует в зависимостях, приведенных в работах, где использовался традиционный для ударно-волновых экспериментов подход. Обсуждается возможная причина этого скачка.  

[1]. A. D. Rakhel, J. Phys.: Condens. Matter 30, 295602 (2018).

[2]. A. M. Kondratyev, V. N. Korobenko, and A. D. Rakhel,  J. Exp. Theor. Phys., 127, 1074 (2018).

[3]. L. V. Al'tshuler, A. A. Bakanova. A. V. Bushman, I. P. Dudoladov. and V. N. Zubarev. Sov. Phys. JETP 46(5), 980 (1977).

Семинар № 34, 12.08.2020

Название доклада:  Газообразный металл и проблема перехода пар-жидкость (диэлектрик-металл) в парах металлов

Авторы:  Хомкин А.Л., Шумихин А.С. 

Докладчик: Алексей Сергеевич Шумихин (ОИВТ РАН), к.ф.-м.н. 

Рассмотрены основные свойства газообразного металла – состояния паров металлов, непосредственно примыкающего к бинодали перехода пар-жидкость. Газообразный металл это атомарный газ с электронным желе – "зачатком" зоны проводимости. Рассчитана концентрация желе и указана область, где электроны желе доминируют над электронами термически ионизованными. Обсуждаются основные особенности и свойства газообразного металла на примере проводимости: область существования газообразного металла вблизи его бинодали; особенности поведения проводимости на сверхкритических изотермах – наличие минимума и асимптотики. 

Семинар № 32, 29.07.2020

Название доклада:  Возбуждение механических колебаний при переносе тепла и проблема Ферми — Паста—Улама 

Докладчик:  Иванов Артём Владиславович, студент ВШЭ, лаборант

Проведен анализ нескольких недавно опубликованных работ, в которых утверждается, что при определенных условиях может иметь место резонанс между тепловым движением и механическими колебаниями.  

Семинар № 31, 22.07.2020

Название доклада:  Уравнение состояния флюида в области перехода металл-неметалл первого рода  

Докладчик:  Рахель Анатолий Дмитриевич, к.ф.-м.н.

Будут представлены некоторые соображения о том, каков вид должно иметь уравнение состояния флюида, который испытывает переход  металл-неметалл первого рода. 

Семинар № 30, 5.02.2020

Название доклада:  Статистическая механика Гиббса и флуктуации  

Докладчик:  Мартынов  Георгий Александрович , д.ф.-м.н.,  (ИФХЭ РАН).

В теории Гиббса не учитывается энергия флуктуаций. Поэтому энтропия системы оказывается равной энтропии идеального газа, что, конечно, неверно. 

Семинар № 29, 29.01.2020

Название доклада:  О возможности объемного нагрева металлического образца лазером  

Докладчик:  Рахель Анатолий Дмитриевич, к.ф.-м.н. 

Приводятся оценки, которые показывают, что такая возможность возникает, когда образец находится в статическом магнитном поле, а лазерный луч распространяется вдоль направления поля. 

Семинар № 28, 22.01.2020

Название доклада:  Принцип работы лазерного фазового дальномера 

Докладчик:  Кондратьев Арсений Михайлович

Семинар № 27, 04.12.2019

Название доклада:  Об измерениях температуры плавления алмаза в статических экспериментах 

Докладчик:  Кондратьев Арсений Михайлович

Будет обсуждаться недавно опубликованная на эту тему работа, вышедшая в журнале Phys. Rev. Research.  

Семинар № 26, 16.10.2019

Название доклада:  Создание новой электроимпульсной установки для исследования теплофизических свойств тугоплавких металлов в твердом и жидком состоянии

Докладчик:  Плетнев Александр Евгеньевич

Будет представлена принципиальная схема новой экспериментальной электроимпульсной установки. В настоящее время установка уже собрана на столе. Произведен запуск зарядного устройства и управляемого разрядного блока. Следующий этап - наладка диагностики тока и напряжения. 

Семинар № 25, 31.07.2019

Название доклада:  ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ НЕРАВНОВЕСНОЙ ДИНАМИКИ ВОЛНЫ ЗАРЯДОВОЙ ПЛОТНОСТИ

Авторы:  П.Е. Долгирев (1,2), А.В. Рожков (2,3), Б. Файн (2)

1)  Harvard University, USA; 2) Сколтех, Россия; 3) ИТПЭ РАН, Россия

 Докладчик:  Рожков Александр Владимирович, д.ф.-м.н. 

Динамика фазовых переходов остается интересной темой исследований как для теоретиков, так и для экспериментаторов. Современные достижения в области спектроскопии с временным разрешением по схеме «возбуди-измерь» (pump-probe) позволяют наблюдать неравновесное прохождение фазового перехода, зарегистрировать появление параметров порядка, а также следить за эволюцией различных параметров системы с субпикосекундным разрешением. 

В недавней работе [A. Zong et al., Nature Physics, vol. 15, 2019. P.27] были опубликованы результаты обширных исследований неравновесной динамики волны зарядовой плотности в трителлуриде лантана, выполненных методом «возбуди-измерь». А именно, были  представлены динамические данные по фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением, электронной дифракции и измерениям отражательной способности. Разрешение по времени составляло менее одной пикосекунды. В докладе будет сформулирован теоретический подход, предложенный для описания данных экспериментов. Разработанная модель состоит из двух частей. (1) Для описания динамики параметра порядка было использовано обобщение динамических уравнений Гинзбурга-Ландау на случай волны зарядовой плотности. (2) Чтобы смоделировать перераспределение энергии по различным степеням свободы исследуемого кристалла применялась так называемая трехтемпературная модель. Для оценки свободных параметров в возникшей системе дифференциальных уравнений использовались опубликованные данные по трителлуриду лантана и трителлуридам других редкоземельных металлов. Численные симуляции данной модели позволили воспроизвести несколько важных особенностей динамики волны зарядовой плотности.

Семинар № 24, 24.07.2019

Название доклада:  Медленные и немонотонные релаксационные процессы в жидких эвтектиках

Докладчик: Васин Михаил Геннадьевич, д.ф.-м.н. (ИФВД, Троицк).

Некоторые хорошо известные физические явления, наблюдаемые в металлургических процессах, до сих пор вызывают вопросы у физиков. Причиной этих вопросов является отсутствие надежного описания этих явлений в терминах общепринятой теории. В частности, к таким явлениям относятся медленные немонотонные релаксационные процессы в стеклообразующих металлических расплавах после плавления, время релаксации которых достигает нескольких часов. В металлургии эти эффекты объясняются   результатом медленного растворения тугоплавких фрагментов твердой фазы в жидкости. Однако кинетика этих релаксационных процессов не может быть объяснена с помощью линейной диффузионной модели. В представленной работе обсуждаются варианты теоретического объяснения данного явления. 

Семинар № 23, 17.07.2019

Название доклада:  Методы диагностики плазмы в экспериментах по электровзрыву проволок

Докладчики: Кондратьев Арсений Михайлович, Рахель Анатолий Дмитриевич, к.ф.-м.н. 

Проведен анализ некоторых методов диагностики плазмы, которые применяются  в экспериментах по электровзрыву проволок в воздухе. 

Семинар № 22, 10.07.2019

Название доклада: Теоретические модели для расчета проводимости плотной плазмы

Докладчик: Рахель Анатолий Дмитриевич (ОИВТ РАН), к.ф.-м.н. 

Рассмотрены некоторые популярные методы расчета проводимости плотной плазмы. Анализируется их точность. 

Семинар № 21, 03.07.2019

Название доклада: Фазовая диаграмма простых и непростых жидкостей в некристаллическом состоянии

Докладчик: Апфельбаум Евгений Михайлович (ОИВТ РАН), к.ф.-м.н. 

Рассматриваются некоторые термодинамические соотношения, вытекающие из уравнения Ван-дер-Ваальса. Показано, что они могут быть применимы к реальным веществам и модельным системам, описываемым совершенно другими уравнениями состояния. Эти соотношения связаны с определенными геометрическими линиями на плоскости плотность–температура. Данные для модельных систем, подтверждающие полученные закономерности, рассчитаны методами численного моделирования. Для реальных же веществ использовались соответствующие базы данных, построенные на основе экспериментов. 

ЛИТЕРАТУРА

1.  В. С. Воробьев, Е. М. Апфельбаум // ТВТ, 2016, том 54(2), с. 186–196.

Семинар № 20, 26.06.2019

Название доклада: КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЛАВЛЕНИЯ ГРАФИТА И ГРАФЕНА

Авторы:  Фомин Ю.Д., Бражкин В.В. (ИФВД РАН) 

Докладчик: Фомин Юрий Дмитриевич, д.ф.-м.н. 

Изучение плавления графита является одной из важных и очень трудных задач физики конденсированного состояния. Несмотря на то, что первые попытки определить температуру плавления графита были предприняты еще в начале 20-го века (см., например, [1]), до сих пор экспериментальные данные чрезвычайно противоречивы, и не дают возможности сделать какие-то четкие выводы. Разброс экспериментальных температур плавления составляет от 3700 К до 5000 К [1]. Такая большая неопределенность в экспериментальных данных вызвала необходимость альтернативных подходов изучения плавления графита и графена и свойств жидкого углерода. Таким альтернативным методом стало компьютерное моделирование. Широко применялось как моделирование на основе эмпирических потенциалов (потенциалы Терсофа, Бреннера, REBO, AIREBO, семейство потенциалов LCBOP), так и первопринципными методами. Однако, методы компьютерного моделирования так же не дали однозначного ответа на вопросы о кривой плавления графита и поведении жидкого углерода. Так, например, моделирование жидкого углерода на основе потенциала Бреннера предсказало существование перехода жидкость-жидкость в углероде [2], однако, позже от этого перехода отказались, так как выяснилось, что он связан с несовершенством потенциала [3]. На сегодняшний день существуют гораздо более точные потенциалы для моделирования углерода, например, AIREBO [4] и LCBOPII [5]. На основе этих потенциалов было произведено изучение плавления графита ([6] для AIREBO и [7] для LCBOPII) и графена ([8] и [9] соответственно). Однако, полученные результаты все еще далеки от совершенства. В данном докладе мы сравниваем результаты по моделированию плавления графита и графена, а также жидкого углерода, полученные разными группами исследователей с использованием разных потенциалов. Мы показываем, что полученные результаты оказываются противоречивыми, в том числе, порой противоречащими самим себе. Для более детального анализа результатов моделирования мы проводим свои собственные расчеты свойств жидкого углерода с помощью потенциала AIREBO и методами первопринципного моделирования и показываем, что потенциал AIREBO не описывает структуру жидкого углерода, а значит не может описать и кривую плавления графита. Полученные результаты показывают, что современные методы компьютерного моделирования не в состоянии корректным образом описать плавление графита и графена и свойства жидкого углерода.

ЛИТЕРАТУРА

1.  Savvatimskiy A. I. Carbon at High Temperature. Springer. 2015.

2. Glosli J. N. and Ree F. H., Phys. Rev. Lett. 1998. V. 82. P. 4659.

3. Wu Ch. J., et. al., Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89. P. 135701

4. Stuart S. J., et. al. J. Chem. Phys. 2000. V. 112. P. 6472

5. Los  J. H. et. al. Phys. Rev. B. 2005. V. 72. P. 214102

6. Orekhov N. D. and Stegailov V. V., Carbon 2015. V. 87. P. 358.

7. Colonna F. et. al. Phys. Rev. B. 2009. V. 80. P. 134103.

8. Orekhov N. D. and Stegailov V. V. J. Phys.: Conference Series 2015. V. 653. P. 012090.

9. Los  J. H. et. al. Phys. Rev. B 2015. V. 91. P. 045415.

Семинар № 19, 19.06.2019

Название доклада: Возбуждение поверхностных волн в плоскослоистых структурах по схеме Кречмана. Нелокальность отражения, эффект Гуса-Хенхена и фокусировка поверхностных волн. Разработка оптических сенсоров и модуляторов для многоканальных сенсорных систем. 

Докладчик: Андрей Борисович Петрин, к.ф.-м.н. (ОИВТ РАН)

На основе строгой теории отражения плоской электромагнитной волны от плоскослоистой структуры, рассматривается возбуждение поверхностной плазмонной волны на свободной поверхности металлической пленки, а также возбуждение волны в поверхностном диэлектрическом волноводе в схеме Кречмана. Возбуждение поверхностных волн исследуется с учетом дифракционных явлений, связанных с ограниченным размером апертуры падающей волны. Изучение деталей отражения ограниченных световых пучков при возбуждении поверхностных волн позволило сделать вывод о нелокальном характере отражения и дать простое объяснение эффекта Гуса-Хенхена. Предложен метод возбуждения радиально сходящейся поверхностной плазмонной волны и исследована ее фокусировка: количественно исследовано распределение электрического поля в фокусе и найдены условия его максимизации. Обсуждается применение обнаруженных эффектов к разработке нового типа датчиков и модуляторов на поверхностных волнах, а также к разработке других оптоэлектронных устройств.  

Семинар № 18, 29.05.2019

Название доклада: Применимость химической модели для расчета диссоциации водорода в области умеренно неидеальной  плазмы плотных газов (флюидов)

Авторы:  Ю.А. Богданова, С.А. Губин, И.В. Маклашова (НИЯУ МИФИ)

Докладчик: Губин Сергей Александрович, д.ф.-м.н.

Проведены равновесные термодинамические расчеты ударной адиабаты водорода до 100 ГПа. В исходном состоянии водород находился в жидком состоянии с заданными значениями  плотности. В результате термического распада молекулярного водорода Н2 на атомы за фронтом ударной волны образуется смесь атомарного и молекулярного водорода.  В расчетах применялась модель уравнения состояния (УРС), построенная на основе теории возмущения и заданных  парных сферически симметричных межчастичных потенциалов  Букингема Exp-6, которая позволяет предсказывать, в полном согласии с данными Монте Карло (МК), термодинамические параметры флюидов и флюидных смесей, включая, продукты химических реакций в широком диапазоне давлений и температур. При высокой температуре смесь Н2 и Н ионизируется с образованием ионов Н+ и Н2+ и электронов. Образование ионов и электронов учитывалось заданием энергии кулоновского потенциала. В качестве калорического УРС продуктов и реагентов использовалась база данных ИВТАНТЕРМО. Результаты расчетов с различными значениями начальной плотности жидкого водорода, удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными [2, 3] и расчетами  МК.  Обсуждается возможность образования других продуктов диссоциации Н2, влияние ионизации и диссоциации давлением, возможные пути модернизации химической модели для расчетов плазменных флюидов и металлизации водорода. 

Семинар № 17, 22.05.2019

Название доклада №1: Создание новой экспериментальной установки по импульсному джоулеву нагреву образцов, используемых для теплофизических измерений    

Докладчик: Плетнев Александр Евгеньевич, студент МЭИ, лаборант

Название доклада №2: Адиабата Пуассона для монокристалла сапфира    

Докладчик: Иванов Артём Владиславович, студент ВШЭ, лаборант

Семинар № 16, 15.05.2019

Название доклада: Физика высокой плотности энергии в веществе в проекте FAIR  (Международный проект Центра Ионных и Антипротонных Исследований в Европе)

Докладчик: Голубев Александр Александрович, д.ф.-м.н., ИТЭФ

В докладе представлена схема ускорительного комплекса Международного проекта Центра Ионных и Антипротонных Исследований в Европе и статус проекта, приведены основные направления научных исследований, даётся программа исследований по физике высокой плотности энергии в веществе и создаваемой экспериментальной установки.

Семинар № 15, 08.05.2019

Название доклада: О нелинейных волнах в плазме

Докладчик: Рахель Анатолий Дмитриевич, к.ф.-м.н.

Семинар № 14, 17.04.2019

Название доклада: Electric conductivity and diffusion coefficients of completely ionized strongly nonideal plasmas. Molecular dynamics simulations.

Авторы: A. A. Bobrov, A. M.  Bunkov, S. Y. Bronin, A. B. Klyarfeld, B. B. Zelener, B. V. Zelener 

Докладчик: Boris Vigdorovich Zelener, PhD.

We present the results of calculations by the method of molecular dynamics of diffusion, electrical conductivity of ultracold one and multiply charged plasma. The calculations were carried out in a wide range of Coulomb nonideality. We thus gain access to fundamental aspects of strongly coupled plasmas under conditions where experimental measurements have been lacking. It is shown that the results obtained for our model can be used for any equilibrium or nonequilibrium strong coupled plasma, in which quantum effects are neglible. A comparison made with experimental data. Theoretical and experimental results are in good agreement. It is shown that the law of similarity for Coulomb systems is valid in a wide nonideality region.

Семинар № 13, 10.04.2019

Название доклада: Определение параметров критической точки металлов и неметаллов в ударно-волновых экспериментах

Докладчик: Николаев Дмитрий Николаевич, к.ф.-м.н. Институт проблем химической физики РАН

В докладе будут представлены "идеология" и результаты экспериментов по определению параметров критических точек металлов и неметаллов в ОЭСВ, ИПХФ РАН. Параметры критических точек большинства металлов и тугоплавких соединений имеют настолько высокие параметры, что экспериментальное их определение в статических условиях невозможно. Традиционной методикой достижения околокритической области параметров металлов является ударное сжатие образцов и изоэнтропическое расширение в буферный газ в плоской геометрии; изменение начального давления газа позволяет варьировать конечное давление в расширенном образце. В качестве диагностики используется регистрация профилей яркостной температуры поверхности образца исследуемого металла. Показано, что изобарический нагрев расширенного образца в процессе тепло-массообмена со слоем горячего ударно-сжатого буферного газа существенен для интерпретации температурных профилей и определения положения критической точки на диаграмме давление - температура. Более того, интенсификация теплообмена различными способами упрощает получение результатов. Для увеличения теплового вклада ударной волны и интенсификации теплообмена с газом было предложено использовать пористые образцы, это позволило исследовать тугоплавкие вещества. В докладе будут представлены результаты определения параметров критической точки для веществ от легкокипящих (натрий) до тугоплавких (вольфрам и бор).

Семинар № 12, 3.04.2019 (Внимание, семинар начнется в 14.30)

Название доклада: Термодинамические расчеты фазовых диаграмм углеродных фаз в широком диапазоне давлений и температур

Докладчик:  Губин Сергей Александрович, д.ф.-м.н., НИЯУ МИФИ

Для проведения равновесных термодинамических расчетов сложных химических систем в широкой области давлений и температур разработан метод экстремума характеристических функций, получены широкодиапазонные уравнения состояния (УРС) многокомпонентных флюидов и конденсированных веществ и создан компьютерный код TDS. УРС флюидов основано на применении межмолекулярных потенциалов парного взаимодействия и теории возмущений, полученной на основе статистической физики для точной аппроксимации результатов расчетов Монте Карло. УРС конденсированных фаз вещества получены в форме  уравнения Грюнайзена. В качестве примера представлены результаты расчетов диаграммы фазового состояния обычного крупнокристаллического  и нанодисперсного углерода. Влияние дисперсности  нано-кристаллического углерода учтено коррекцией энтальпии и энтропии вещества в стандартных условиях. Энергия образования поверхности наночастицы  углерода определена через работу, которую необходимо совершить для разрыва связей поверхностных атомов. Показано, что положение линии равновесия нанографит - наноалмаз на фазовой диаграмме наноуглерода зависит от разности изменения энтальпии образования твердых фаз углерода, размера, формы и внутренней структуры наночастиц. Положение линии равновесия  смещается в область высоких Р и Т при  уменьшении числа атомов (размера) наночастиц сферической формы. Показано влияние фазового состояния и размера образующихся при детонации наночастиц углерода на параметры продуктов детонации и зависимости скорости детонации от начальной плотности заряда конденсированных ВВ с отрицательными значениями  кислородного баланса. 

Семинар № 11, 27.03.2019

Название доклада: Моделирование взаимодействия лазерного излучения с оловянной каплей 

Авторы: Ким Д.А., Баско М.М., Вичев И.Ю., Грушин А.С. Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН

Докладчик: Ким Дмитрий Андреевич

Для нужд современной литографии требуется достаточно мощный источник EUV-излучения с высоким КПД в диапазоне длин волн около 13.5 нм. Наиболее перспективным является источник на основе лазерной плазмы олова. В качестве начальной мишени используется жидкая капля олова диаметром несколько десятков микрометров. На первом этапе лазерный предымпульс деформирует каплю, на втором – импульс с большей энергией превращает распределенную мишень в излучающую плазму.   

Для численного моделирования такой задачи требуется достаточно сложная физическая модель. Она должна включать гидродинамику (минимум двухмерную), перенос излучения с учетом радиационных свойств вещества, теплопроводность, взаимодействие лазера с веществом, двухфазное уравнение состояния. Программный комплекс RALEF-2D соответствует данным требованиям и используется для проведения расчетов по данной тематике.

В докладе будут представлены наиболее интересные результаты моделирования воздействия лазерных импульсов с различными параметрами на оловянные капли. Основной акцент будет сделан на рассмотрение  процессов, происходящих во время деформации капли в распределенную мишень. 

Семинар № 10, 13.03.2019

Будут представлены два  доклада, которые были сделаны на конференции ELBRUS 2019  

Докладчик №1: Кондратьев Арсений Михайлович 

Название доклада: Измерение скорости звука в жидком свинце

Докладчик №2: Рахель Анатолий Дмитриевич, к.ф.-м.н.

Название доклада: Уравнение состояния флюида свинца

Семинар № 9, 27.02.2019

Докладчик: Рахель Анатолий Дмитриевич, к.ф.-м.н.

Название доклада: Адиабаты Гюгонио для кварца и молибдена при мегабарных давлениях (о перспективах интерферометрических методов измерений)

Семинар № 8, 13.02.2019

Докладчик: Рожков Александр Владимирович, д.ф.-м.н.

Название доклада: Одноэлектронная щель в подвёрнутом графене

Двуслойный графен, в котором кристаллографические оси слоев образуют конечный угол, называется подвернутым (или подкрученным). Некоторые электронные свойства подкрученного графена (например, скорость Ферми) гладко зависят от  угла подкрутки. Однако щель в спектре одноэлектронных возбуждений ведет себя по-другому: она демонстрирует резкие экспоненциальные скачки при малом изменении угла. Экспоненциальная чувствительность к малым изменениям требует адекватной теоретической интерпретации. Формально говоря, скачки щели связаны с возникновением сверхрешетки при «рациональных» углах подворота. Размер сверхячейки может очень сильно меняться при малом изменении угла. Но в реальном образце такие скачки сглаживаются, если размер сверхячейки меньше длины свободного пробега, ограничиваемой дефектами и конечностью системы. Парадоксальное же поведение щели верно лишь для идеальной бесконечной сверхрешетки. С помощью численного расчета продемонстрировано, что для конечных кластеров подкрученного графена матричный элемент, контролирующий щель, становится гладкой функцией. По мере роста размера кластера эта зависимость делается все более «фрактальной», приближаясь к поведению, характерному для бесконечной сверхрешетки. При конечной длине свободного пробега происходит кроссовер между бесщелевым и диэлектрическим электронным спектром [1,2,3].

1. A.V. Rozhkov, A.O. Sboychakov, A.L. Rakhmanov, F. Nori, Phys. Rev. B 95, 045119 (2017)

2. A.V. Rozhkov, A.O. Sboychakov, A.L. Rakhmanov, F. Nori, Phys. Rep. 648, 1 (2016)

3. A.V. Rozhkov, A.O. Sboychakov, A.L. Rakhmanov, F. Nori, Phys. Rev. B 92, 075402 (2015)

Семинар № 7, 06.02.2019

Докладчик: Рахель Анатолий Дмитриевич, к.ф.-м.н.

Название доклада: Технология получения мелкодисперсных порошков с помощью электровзрыва 

Семинар № 6, 23.01.2019

Докладчик: Каптильный Александр Григорьевич, к.ф.-м.н.

Название доклада: Генератор Росси (Energy Catalyzer )

Семинар № 5, 21.11.2018

Докладчик: Каптильный Александр Григорьевич, к.ф.-м.н.

Название доклада: Телескопический усилитель излучения на неодимовом фосфатном стекле

Семинар № 3, 07.11.2018

Докладчик: Е.М. Апфельбаум, к.ф.-м.н.

Название доклада: Применение химического подхода к расчёту теплофизических свойств

низкотемепературной плазмы