Выпуск 1, 2025

Магнитные фазовые переходы в сплавах на основе FeRh

А. С. Комлев$^1$

Исследование механизмов магнитных фазовых переходов первого рода является одной из актуальных задач современной физики. Сложность определения данных механизмов связана с многочисленностью факторов, которые играют значительную роль при фазовом переходе. Сплавы на основе FeRh являются одними из наиболее типичных объектов, в которых наблюдается фазовый переход первого рода из антиферромагнитного в ферромагнитное состояние. Несмотря на то, что железо-родиевый сплав обладает достаточно простой кристаллической структурой и не изменяет симметрию кристаллической решетки при фазовом переходе, наблюдается ряд особенностей в поведении его физических свойств. В представленном обзоре описана актуальная информация о влиянии различных внешних факторов, влияния кристаллических дефектов и размерных особенностей на статические и динамические свойства сплавов на основе FeRh.

Н. С. Блохина

В работе представлен обзор публикаций по изучению природного явления термического бара (термобара). Приведены результаты натурных наблюдений этого явления в озерах весной и осенью, дающие представления о термогидродинамических процессах в водоемах в эти периоды. В работах по лабораторному моделированию термического бара обсуждаются механизмы неустойчивости, приводящие к его возникновению и особенностям перемещения. Рассматриваются теоретические работы, где обсуждаются различные подходы при моделировании термобара, включая современные гидродинамические модели. Отдельное внимание уделяется работам по изучению этого явления на кафедре физики моря и вод суши физического факультета МГУ.

Investigation of magnetic and magneto-optical properties of copper cobalt ferrite nanoparticles

M. Moradi$^1$, A. RAFIEE

In this study, copper cobalt ferrite nanoparticles were synthesized by chemical formula Co1-xCuxFe2O4 and (x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1) by co-precipitation method. The X-ray diffraction pattern of the samples confirmed the single-phase spinel structure of the fabricated nanoparticles and the average size of the crystals was calculated from the entire width of the diffraction peak with the highest intensity and Scherrer’s equation. Using transmission electron microscope images, the nanoparticle size was about 10 nm. The magnetic properties of copper cobalt ferrite nanoparticles were measured by Alternative Gradient Force Magnetometer )AGFM( and it was seen that with increasing substitution of copper Cations instead of cobalt Cations in the samples, the amount of induction decreased and the saturation magnetization first increased and then decreased. In order to investigate the Faraday’s effect on copper cobalt ferrite nanoparticles, the transmittance values were measured using a laboratory experiment and their graphs were plotted in terms of the applied magnetic field, all of which were in agreement with the theory. In addition, transmittance was investigated for two angular positions of the analyzer at -45˚ and +45˚ in different fields.

Elliptically Dependent Inclusion of The Initial Momentum in The Barrier Suppression Ionization Rate

M. Kurtović$^1$, V. M. Petrović$^2$, I. D. Petrović$^3$

We theoretically studied and observed the photoionization rates of the alkali and noble atoms driven by an elliptically polarized Ti:Sapphire laser, for the barrier suppression ionization scheme. We extended the barrier suppression ionization formula developed by Posthumus and co-workers, by considering the inclusion of the initial momentum of the ejected photoelectrons and the ponderomotive potential and Stark shift in unperturbated ionization potential. Extended formula is applied on both groups of atoms and obtained results are compared with these obtained by the initial formula with the aim to determine the influence of all mentioned effects. Additionally, we explored influence of the field’s ellipticity on the barrier suppression ionization rate. We found that it is sensitive to the change of the field ellipticity, and inclusion of all mentioned effects as well.

Д. А. Черноусов, Д. П. Агапов

В работе обсуждаются возможности глубокого обучения при решении задачи вычислительной фантомной поляриметрии. Впервые показано, что пространственное распределение поляризационных свойств объектов, обладающих линейной амплитудной анизотропией восстанавливается с помощью нейронной сети, обученной на модельных данных. Пространственное распределение параметров линейной амплитудной анизотропии определено с точностью 7.8\% и 15.6\% для азимута и величины анизотропии соответственно.

Modeling the depth sensitivity of a Setup for Rapid Measurement of Carbon Concentrations in Soil

A. V. Andreev$^{1,2}$, N. A. Fedorov$^2$, T. Yu. Tretyakova$^{1,2,3}$, Yu. N. Kopach$^2$, D. N. Grozdanov$^{2,4}$, I. N. Ruskov$^4$

The tagged neutron method (TNM) is widely used for position sensitive elemental analysis of various substances and materials. One of the promising applications of this method is the rapid determination of carbon content in soil. The use of portable tagged neutron generators makes it possible to carry out field measurements without preliminary preparation of the samples under study. This article is devoted to the analysis of the possibility of using this method to measure depth profiles of carbon concentration in soil. A setup consisting of a tagged neutron generator ING-27 and 20 BGO-based $\gamma$-ray detectors was simulated using GEANT4 and the sensitivity of the method to different layers of carbon concentration was determined.

К. А. Борников$^1$, И. П. Волобуев$^2$, Ю. В. Попов$^{2,3}$

Рассмотрен процесс комптоновского развала позитрония закрученным фотоном в приближении A^2. В случае бесселевой цилиндрической волны матричный элемент такого процесса тесно связан с аналогичным матричным элементом для плоской электромагнитной волны. При учете закона сохранения импульса и в рамках стандартной теории рассеяния показано, что в выражении для вероятности этого процесса практически все важнейшие характеристики цилиндрической волны закрученного фотона оказываются потеряны. Более того, показано, что дифференциальная вероятность развала позитрония закрученным фотоном равна вероятности развала фотоном с определенным импульсом, движущимся под некоторым углом к оси z, усредненной по азимутальному углу налетающего фотона.

Восстановление параметров излучающего газа во время вспышки SOL2015-10-01

В. А. Малютин$^1$, Ю. А. Купряков$^2$, К. В. Бычков$^3$, А. Б. Горшков$^4$, О. М. Белова$^5$

Солнечная вспышка SOL2015-10-01 наблюдалась нами в Астрономическом институте Чешской академии наук на HSFA-2 -- горизонтальной установке для исследования Солнца. После обработки спектров были определены интегральные потоки излучения в линиях H$\alpha$, H$\beta$, H$\varepsilon$ водорода, в линии D3 гелия, а также в резонансной $\lambda=3968$\;\AA\; и инфракрасной $\lambda=8542$\;\AA\; линиях иона CaII. Рассмотренная вспышка имела два характерных ядра, и в процессе обработки были определены потоки от каждого из них. В рамках модели нагретого газа выполнен теоретический расчёт параметров плазмы с учётом физических условий в хромосфере, включая самопоглощение в спектральных линиях. Одновременный анализ шести линий трёх атомных систем позволил с большой степенью уверенности восстановить температуру, плотность и пространственную структуру излучающего газа. Обнаружена сильная неоднородность излучающего газа по температуре. Восстановленные теоретические значения плотности не менее, чем на порядок величины превышают плотность газа протуберанцев, откуда следует предположение о хромосферной природе облаков.

Specialized Rectangular Mask Pattern Design to Neutralize Charging Effects

P. Zhang$^1$

In order to achieve a high-quality transfer of the mask pattern onto the substrate in plasma etching, it is important to minimize charging effects. This study investigates the potential use of a specialized design for rectangular mask holes to counteract charging effects. The research examines the behavior of a single and deformed rectangular mask hole with varying length-to-width ratios and two types of mask arrays. A particle simulation program was utilized to analyze the changes in electric field distribution and simulated opening during etching time. The findings indicate that ions tend to bombard the long side rather than the short side or vertexes, leading to flattening of deformed sides and resulting in an approximately rectangular etched opening. Specialized designs based on specific arrays can aid in achieving nearly perfect rectangular etched openings, with potential underlying mechanisms extensively discussed in this study. These results offer valuable insights into specialized design strategies for plasma etching processes.

А. К. Курносов$^{1,2}$, А. Н. Кропоткин$^1$, А. А. Чукаловский$^1$, А. Т. Рахимов$^1$, Т. В. Рахимова$^1$, Г. Г. Балинт-Курти$^3$, А. П. Палов$^1$

Представлены v→v константы скоростей колебательно-неупругих столкновений атома O с молекулой O$_2$ для колебательных квантовых чисел v от 0 до 8 и температур от 100К до 1000 К. Константы скорости отдельных колебательно-вращательных переходов были рассчитаны теоретически с использованием ab initio потенциала взаимодействия O-O$_2$ для основного состояния O$_3$. Константы скорости колебательно-поступательной (VT) релаксации получены путем суммирования констант скорости колебательно-вращательных переходов для различных конечных вращательных состояний, а затем суммирования по начальным вращательным состояниям с использованием равновесного распределения Больцмана для газовых температур, представляющих интерес при описании процессов в низкотемпературной кислородсодержащей плазмы. Полученные константы скорости сравниваются с доступными результатами квазиклассических расчетов. Результаты работы могут быть востребованы для моделирования различных технологических процессов, таких как плазменное травление, обработка поверхностей, плазменная стерилизация и т.д.

И. А. Богатырев$^1$, М. Б. Вавилов$^1$, И. А. Сухарев$^2$, Е. Т. Шавгулидзе$^2$

В работе исследуется модель движения броуновской частицы на $\mathbb{C}^2$. Рассматривается шестимерный случайный процесс, состояния которого описывают координаты частицы и комплексный аналог площади, заметаемой радиус-вектором точки при её движении по траекториям четырёхмерного броуновского моста. С помощью методов интегрирования по условной мере Винера удаётся получить выражение для плотности вероятности перехода случайного процесса из произвольного состояния в последующее. Выявлена связь траекторий рассматриваемого процесса с группой Гейзенберга, построенной над полем комплексных чисел $H_3(\mathbb{C})$. Доказаны непрерывность по времени и гёльдеровость с показателем $\alpha<1/2$ функции ориентированной площади $S(t)$, а также гейзенберговская марковость процесса. Найдено уравнение теплопроводности, описывающее эволюцию системы и соответствующий сублапласиан. Решение уравнения получено в виде функционального интеграла. Совершение поворота Вика позволяет провести аналогию между рассматриваемым процессом и движением электрона в магнитном поле.

Г. А. Красюков$^{1,2}$, О. В. Павловский$^{1,2}$

В статье изучаются локализованные фермионные состояния, возникающие в эффективной полевой модели графена на подложке, генерирующей пространственно неоднородную массовую щель. Показано, что в случае террасно-ступенчатой структуры неоднородности подложки, при которой на разных террасах у частиц Дирака эффективной полевой модели происходит смена киральности, на границе смены киральности локализуются как безмассовые, так и массивные фермионные состояния. Спектр масс таких состояний зависит от величины генерируемой подложкой массовой щели, ширины террас, числа террас в террасно-ступенчатой структуре подложки, а также ширины переходной ступени.

П. Н. Николаев

В работе построена фазовая диаграмма окрестности критической точки однокомпонентной системы в ван-дер-ваальсовском приближении. Показано, что данное приближение позволяет описать окрестность критической точки, соответствующей сосуществованию трех агрегатных состояний вещества – твердого, жидкого и газообразного. Обсуждается возможность использования данного приближения для тройных точек других типов.

Е. И. Никулин, В. Т. Волков, Д. А. Карманов

В сингулярно возмущённой периодической по времени краевой задаче для параболического уравнения реакция-диффузия исследована структура внутреннего переходного слоя в случае слабого разрыва реакции. Доказано существование периодических решений с внутренним переходным слоем, исследован вопрос об их устойчивости, получены асимптотические приближения решений указанного типа. Показано, что в случае баланса реакции наличие даже слабого (асимптотически малого) разрыва реакции может приводить к образованию нескольких периодических контрастных структур конечного размера, как устойчивых, так и неустойчивых.

И. И. Циняйкин$^1$, А. С. Андреева$^1$, П. О. Михайлов$^1$, М. А. Колпаков$^1$, Г. В. Нибудин$^1$, А. С. Трифонов$^1$, Г. В. Преснова$^2$, М. Ю. Рубцова$^2$, Д. Е. Преснов$^1$, О. В. Снигирев$^1$, В. А. Крупенин$^1$

Разработана система контроля работы лазерного интерферометра для установки реактивно-ионного травления. Для прецизионной калибровки скорости травления верхнего слоя кремния материала кремний на изоляторе изготовлена серия чипов с одинаковой структурой. Толщина структуры на каждом чипе менялась в зависимости от времени травления. Высота получившихся ступенек измерена с помощью полуконтактного режима атомно-силового микроскопа. Для режима травления в плазме газов CF4 и O2 (соотношение потоков 20:5, давление 4 Па, мощность 40 Вт) определена скорость травления кремния - 0.31 ±0.1 нм/с, что позволяет контролировать глубину травления кремния в диапазоне от 5 до 120 нм с точностью не хуже 2 нм. Полученные результаты позволяют решить ряд задач при создании различных кремниевых наноэлектронных устройств. В частности, при формировании кремниевых каналов-нанопроводов полевых транзисторов необходимо с высокой точностью контролировать толщину кремниевого слоя в процессе реактивно-ионного травления.

М. С. Шилов$^1$, А. В. Назаров$^{1,2}$, В. С. Черныш$^1$, А. А. Шемухин$^{1,2}$

Энергия связи атомов на поверхности твердого тела является важной характеристикой для описания процесса распыления поверхности под действием ионного облучения. В случае распыления многокомпонентных материалов, таких как сплавы, отношение поверхностных энергий связи определяет процесс селективного распыления. В работе произведен расчет поверхностной энергии связи компонентов сплавов NixPdy с различной концентрацией компонентов на основе компьютерного моделирования методом молекулярной динамики. Показана зависимость поверхностной энергии связи компонентов сплава от концентрации компонентов сплава. В работе также рассчитаны температурные зависимости энергии связи атомов на поверхности и энергия связи для атомов второго атомного слоя.

О. Ю. Юракова$^{1,2,3}$, Р. А. Баулин$^3$, М. А. Андреева$^3$

Получено обобщение формулы рассеяния на одномерном паракристалле (Hosemann R. // Zeitschrift für Physik. 128. 465. (1950)) на случай рассеяния рентгеновского излучения в скользящей геометрии (GISAXS – Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering) на радиальном паракристалле с учетом преломления и затухания излучения в отражающей и рассеивающей среде. Формула применима для описания карт рассеяния GISAXS на нанокомпозитных квази-аморфных структурах.

А. П. Жаркова$^1$, Д. А. Товмасян$^{1,2}$, А. П. Черняев$^1$, А. В. Нечеснюк$^2$, С. М. Варзарь$^1$, А. А. Логинова$^2$

Концепция построения дополнительных отступов мишени хорошо себя зарекомендовала в области фотонной лучевой терапии и в связи с этим является общепринятым методом, обеспечивающим необходимое дозовое распределение при планировании. Однако, в силу особенностей взаимодействия фотонного излучения с веществом в случае сильной неоднородности среды планирование лучевой терапии требует оценки устойчивости (робастности) плана или построения плана, устойчивого к существующим погрешностям доставки дозы. В работе проведена проверка на робастность планов лучевой терапии с использованием двух технологий облучения – CRT (conformal radiation therapy – конформная лучевая терапия) и IMRT (intensity-modulated radiation therapy – лучевая терапия с модуляцией интенсивности). Всего в анализ было включено 15 планов пациентов с металлическими протезами. Положение пациента относительно изоцентра пучков облучения геометрически смещалось, моделируя возможные ошибки при укладке пациента. Была проанализирована информация о реальных смещениях, полученных перед началом облучения – около 25 тысяч фракций облучения пациентов с разными локализациями опухолей. По результатам исследования вероятность того, что для клинического объема мишени не будет обеспечено необходимое дозовое распределение составляет не более 0.04 ± 0.03 % при использовании методики CRT и 7 ± 4 % при использовании IMRT. Таким образом, CRT планы показали большую робастность по отношению к мишени по сравнению с IMRT планами. При необходимости использования IMRT методик при облучении пациентов с протезами, требуется проявлять повышенное внимание к укладке пациента и проводить проверку плана на робастность.

В. В. Багатинская$^{1,2,3}$, Н. А. Дианский$^{1,2,3}$, В. А. Багатинский$^{1,2,3,4}$, А. В. Гусев$^{2,3,4}$, Е. Г. Морозов$^4$

Были изучены вклады геострофических и дрейфовых составляющих в формирование средней климатической структуры Антарктического циркумполярного течения (AЦТ) с помощью модели общей циркуляции океана INMOM (Institute of Numerical Mathematics Ocean Model). Цель работы заключалась в исследовании структуры АЦТ с количественной оценкой геострофического и ветрового вкладов. Моделирование проводилось для летних (февраль) и зимних (август) условий Южного полушарии для климатического периода с 1993 по 2012 годы. Показано, что, несмотря на сильные ветры над Южным океаном, геострофическая составляющая циркуляции, как правило, намного сильнее дрейфовой составляющей. Тем не менее, вклад дрейфовой составляющей в увеличение приповерхностной зональной скорости может достигать 15-20% от геострофической скорости. Ветер способствует уменьшению средней динамической топографии (СДТ) от открытого океана до побережья Антарктиды. Влияние ветра на формирование баротропной функции тока более выражено, чем на СДТ. Геострофический перенос в АЦТ почти одинаков зимой и летом. Из-за воздействия ветра общий перенос AЦТ вокруг Антарктиды увеличивается в среднем на 10-15 Св летом и на 15-20 Св зимой. Была подтверждена трехструйная структура AЦТ с помощью численного моделирования методом «диагноз-адаптация» по данным EN4. Показано, что трехструйная структура AЦТ имеет геострофическую природу.

А. В. Исаева

В настоящей статье обратная конденсация рассматривается на примере бинарных смесей углеводородов. Демонстрируется возможность численного моделирования этого явления методом прямой минимизации энергии. Для верификации выполненных расчетов аналогичное моделирование проводится с использованием <<классического>> итерационного алгоритма расчета парожидкостных равновесий смесей углеводородов. Сопоставление результатов численного моделирования, а также данных физических экспериментов позволяет сделать вывод о перспективности использования метода прямой минимизации энергии для расчета фазовых превращений углеводородных смесей.

Б. А. Матюшин$^1$, В. И. Захаров$^{1,2,3}$, Н. А. Сухарева$^{1,4}$, О. В. Шестаков$^5$

Представлены результаты изучения систематических ошибок модели ионосферы NeQuick 2, проверка которой проводилась на данных спутниковых измерений электронной концентрации миссии Swarm за 2014 год. В работе использованы измерения, проведенные зондами Ленгмюра, установленными на космических аппаратах указанной миссии в период максимума солнечной активности. Исследования позволили определить средние ошибки моделирования в различных широтных зонах и геомагнитных условиях и получить пространственные распределения систематических отклонений модели от данных измерений. Характерные значения отклонений составляют 80%, причем в условиях геомагнитного возмущения ошибка в определенных географических областях возрастает до 300%. Зоны повышенных отклонений наблюдаются в высоких широтах южного полушария. Результаты работы будут полезны для уточнения условий работы радиотехнических средств и различных приложений, в том числе, для улучшения навигации и связи и совершенствования моделей ионосферы.

Е. В. Колдоба

В~некоторых областях давлений и~температур термические уравнения состояния высокой точности имеют много корней и~только один из них является искомым физическим решением задачи. В~работе рассматриваются способы задания начальных значений для нахождения нужного корня уравнения. Разработан способ проверки найденного корня, что позволяет исключить нефизические решения. Предлагаемый подход позволяет построить надежный алгоритм решения высокоточных уравнений состояния для практических применений.