Часть световой энергии – около 0‚0001% – рассеивается назад‚ в направлении‚ противопо-
ложном направлению распространения импульса; это называетсяобратным рассеянием. По-
скольку в процессе изготовления волокна примесираспределяются равномерно по всему во-
локну‚ это явление рассеяния возникает по всей его длине.Релеевское рассеяние– это основ-
ная причина потерь‚ имеющих место в волокне. На более длинных световых волнах рассея-
ние меньше‚ чем на более коротких.Так например‚ свет на 1550 нм теряет из-за релеевского
рассеяния от 0‚2 до 0‚3 дБ на километр (дБ/км)‚ в то время как на 850 нм – от 4‚0 до 6‚0
дБ/км. Имеющие более высокую плотность примеси также увеличивают рассеяние и‚ следо-
вательно‚ повышают уровень удельного затухания. Оптический рефлектометр может изме-
рять уровни обратного рассеяния с большой точностью‚ используя эту способность для вы-
явления незначительных изменений характеристик волокна в любой его точке.
9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016
жəне іргелі физикалық білім беру»
______________________________________________________________________________________________________
201
ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТОХАСТИЧЕСКОГО РЕЗОНАНСА
ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С НАСЫЩЕНИЕМ
А.К. Иманбаева, Ж.Б. Токмырзаева
НИИЭТФ, Казахский национальный университет им.аль-Фараби, Алматы, Казахстан
akmaral@physics.kz
Стохастический резонанс (SR) – довольно общее явление, в котором увеличение количества
входных шумов может оптимизировать передачу сигнала в системе.В режиме SR характери-
стики информационного сигнала (усиление, отношение сигнал/шум, степень когерентности и
упорядоченности) на выходе системы существенно улучшаются при некотором оптимальном
уровне шума.SRреализуется только внелинейных системах, для которых спомощью вариа-
ции
интенсивности
шума
возможно
управление
одним
изхарактерных
вре-
мен.Первоначально стохастический резонанс, был связан с отношением выходного сигнала к
шуму (SNR), являющегося немонотонной функцией интенсивности фонового шума в изоли-
рованной нелинейной системе, поступаемого от подпорогового периодического ввода. Тогда
большинство предыдущих исследований были сосредоточены на отдельных системах эле-
мента SR [1-3].Затем различные авторы показали некоторые значимые различные механизмы
SR параллельно или в сочетании с массивами нелинейных систем, что позволяет значитель-
но расширить понятие SR более широких условиях[4-5]. Эти нелинейные системы, прояв-
ляющие SR эффекты, могут быть классифицированы как статические и динамические.Это
распространяется явление SR к порогу нелинейностей принимая форму насыщающих датчи-
ков. В этом новом случае, SR работает с большими сигналами, которые получают поддержку
от шума для того, чтобы уйти от насыщающей области реакции будучи сдвинуты обратно в
линейную область системы.В работе[6] исследована динамическая система с нелинейным
насыщением. Такие системы, как класс потенциальных стохастических резонаторов или
процессора сигналов, являются динамическими аналогами статически нелинейных с насы-
щенностью. В данном докладе мы обсуждаем результаты по исследованию SR при добавле-
нии шума к входному сигналу, т.е. мы рассматриваем условия, при котором возможно явле-
ние SR при расширении динамическими нелинейностями.
Рассмотрим динамическую систему с нелинейным расширением [6]:
( )
= − ( ) + 1 −
( )
( ) + ( ) , (1)
где действительные параметры и
принимают единицы времени и амплитуды, соответ-
ственно. ( ) =
+ sin (2
/ )– детерминированный синусоидальный сигнал с перио-
дом . ( ) – белый шум, не зависит от ( ), с автокорреляционной 〈 ( ) (0)〉 = 2
( ) и
интенсивностью шума D.(1) показывает динамику насыщения когда | ( )| ≪
.
Так как ( )является периодическим, реакция системы ( )представляет собой случай-
ный циклически стационарный сигнал. Таким образом, мы оцениваем эффективность систе-
мы с помощью выходного отношения SNR, определяемого как мощность,содержащийся в
выходном сигнале спектральной линии на основной частоте 1/ , разделенный на мощности,
содержащиеся в фоновом шумевполосе частоте
Bвокруг 1/ , т.е.
=
〈
( ) exp (−
)〉
〈
( ) 〉 ( )Δ
. (2)
The 9
th
Interna
achievements
____________
Здесь
(
В фиксиро
( ) ,с
корреляци
этоSNR в
=
и усилени
На р
ного шума
ма SR сог
[4,6].
Пове
случаи пр
Лите
1. L.
Phys. 70 (1
2. G
Physica A
3. N
tic resonan
4. F.
sensors wit
5. J.M
in finite se
6.
Fr
dynamical
ational Confere
of physics and f
_____________
( ) – откли
ованное вр
стационарн
ионный коэ
виде:
=
4
⁄
2 Δ
=
ие SNR есть
рисунке по
а интенсив
гласуется с
Ри
едение вых
едставляют
ература
. Gammaito
1998) 233–2
G. Schmid, P
351 (2005)
N.G. Stocks,
nce // Phys.
. Chapeau-B
th saturation
M. Casado,
ts of interac
ranc¸ois Ch
saturating s
ence «Modern
fundamental ph
_____________
ик от сигна
емя t и
не
ная автокор
эффициент
4
⁄
ΔtΔ
ь
/
.
казано пов
вности D. Э
с результат
исунок – От
ходного SN
т особый и
oni, P. H¨an
287.
P. H¨anggi,
) 95–105.
Informatio
Rev. E 63 (
Blondeau, D
n // Phys. L
, J. Gomez-
cting identic
hapeau-Blon
system: Sw
hysical educatio
_____________
ала ( ) и о
естационарн
рреляционн
т ( ) – пре
ведение вы
Эффект SR
том статиче
тношение с
NR по срав
интерес для
nggi, P. Jun
Controlling
n transmiss
(2001) 0411
D. Rousseau
Lett. A 351 (
-Ordonez, M
cal subsyste
ndeaua, Fab
itching // Ph
on»
_____________
202
оператор 〈…
ная диспер
ная функци
еобразован
ыходного от
R появляетс
еской сист
сигнал-шум
внению с и
я обсужден
ng, F. March
g nonlinear
sion in paral
114.
u, Noise-aid
(2006) 231–
M. Morillo,
ems // Phys.
bing Duanb
hysica A 38
October ,
_____________
… 〉 =
рсия от ( )
я от ( ) –
ие Фурье. А
тношения
ся на смещ
темы с насы
м и интенси
интенсивно
ния.
hesoni, Stoc
stochastic
llel threshol
ded SNR am
–237.
Stochastic
. Rev. E 73
,_, Derek A
87 (2008) 23
12-14, 2016, K
____________
…
–усред
) – это
это С ( )
Аналогичн
сигнал/шум
щенных син
ыщением,
ивность шу
остью шум
chastic reso
resonance b
ld arrays: S
mplification
resonance
(2006) 011
Abbottc Sig
394–2402.
Kazakhstan, Alm
_____________
днение по в
( ) =
) = 〈
(
но, смесь (
м как функ
нусоидахs(t
показанно
ума
ма разнообр
onance // Re
by harmoni
uprathresho
n by paralle
of collectiv
109.
gnal-to-nois
maty
________
времени.
( ) −
( ) 〉 ( ),
) + ( ) –
кция вход-
t).Эта фор-
й в работе
разен. Эти
ev. Modern
ic mixing //
old stochas-
el arrays of
ve variables
e ratio of a
–
-
-
е
и
n
/
-
f
s
a
9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016
жəне іргелі физикалық білім беру»
______________________________________________________________________________________________________
203
ОПТИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП С ТРЕМЯ СТУПЕНЯМИ УВЕЛИЧЕНИЯ
А.Л. Шакиров, В.В. Дьячков
Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан
iskander-bek56@mail.ru
Традиционной схеме оптического микроскопа присущи перевернутость изображении, не-
возможность плавного изменения степени увеличения и сложность конструкции. Важнейшей
характеристикой потребительских свойств микроскопов является соотношение его рабочего
расстояния (расстояние от плоскости препарата до оправы фронтальной линзы объектива), и
увеличения. Поскольку эти два параметра находятся в обратно пропорциональной зависимо-
сти, весьма актуальной является задача увеличения рабочего расстояния микроскопа. Бли-
зость объектива к препаратузатрудняет проведение манипуляций с препаратом при помощи
различных зондов, а также может привести к повреждению препарата при грубой фокуси-
ровкемикроскопа. В данной работе предлагается модель микроскопа с тремя ступенями уве-
личения, в которой устранены недостатки, присущие традиционной модели микроскопа.
Рисунок 1 - Оптическая схема
трехступенчатого микроскопа
1 - основной объектив; 2 - окуляр; 3 - дополнительный
объектив; f
1
- фокус основного объектива; f
2
- фокус
окуляра; f
3
- фокус дополнительного объектива; О
1
- объ-
ект; О
2
- изображение объекта, даваемое дополнитель-
ным объективом; О
3
- изображение объекта, даваемое
основным объективом; О
4
- мнимое изображение объек-
та, даваемое окуляром.
Рисунок 2 - Фотография рабочегомакета
1 - станина; 2 - окуляр с наглазником; 3 - внутрен-
ний тубус с основным объективом; 4 - внешний
тубус; 5 - дополнительный объектив; 6 - предмет-
ный столик; 7 - подвижка влево - вправо; 8 - под-
вижке вверх - вниз; 9 - подвижка вперед - назад; 10
- осветитель на отражение; 11 - осветитель на про-
свет.
The 9
th
International Conference «Modern
achievements of physics and fundamental physical education»
October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty
______________________________________________________________________________________________________
204
Задача работы - разработка модели оптического микроскопа с повышенными возмож-
ностями по сравнению с традиционной моделью.
Была разработана теоретическая модель микроскопа, включающая построение опти-
ческой схемы, хода лучей в ней и расчет ее линейного увеличения. Нетрудно видеть, что
часть схемы (рис. 1) выше О
2
представляет собой схему классического микроскопа. Здесь
рассматривается уже не сам объект, а его изображение, создаваемое дополнительным объек-
тивом. Дополнительный объектив выполнен с возможностью плавного контролируемого
возвратно-поступательного перемещения относительно основного объектива, а также отно-
сительно окуляра и препарата по оптической оси. При приближении дополнительного объек-
тива к основному рабочее расстояние микроскопа удаляется вплоть до бесконечности.
При реализации предложенной схемы появляются возможности формирования пря-
мого изображения, плавного изменения рабочего отрезка вплоть до бесконечности и соот-
ветствующего изменения увеличения. В результате увеличиваются сфера применения и
удобство использования, уменьшаются габариты и упрощается конструкция микроскопа.
Увеличение рабочего отрезка от конечной величины до бесконечности позволяет ис-
пользовать микроскоп в качестве зрительной трубы или телескопа, позволяет в образовав-
шемся пространстве размещать всякого рода научные манипуляторы, зонды и другие при-
способления, включающие, например, радиоактивный источник или осветительные приспо-
собления. Возможность плавногоизменения степени увеличения в широких пределах позво-
ляет избавиться от системы смены объективов револьверного типа. Возможность формиро-
вания прямого изображения позволяет избавиться от сложных оборачивающих систем,
ухудшающих качество изображения и увеличивающих габариты микроскопа.
Были сконструирован действующий макета микроскопа, фотография которого приве-
дена на рисунке 2, и отработана методика работына нем. Получен ряд качественных фото-
изображений научных препаратов. Были продемонстрированы возможности рассматривания
прямого изображения, плавного изменения степени увеличения и дистанцирования от объек-
та исследования. В конструкции микроскопа могут быть использованы другие известные
устройства: поворотные призмы, винтовые подачи, светофильтры, диафрагмы, фотографиче-
ские приставки с выводом изображения на монитор, бинокулярные приставки, лазерные ос-
ветители, сервисные устройства, ультразвуковые моторы и пр.
Микроскоп может найти самое широкое применение в научных исследованиях, в оф-
тальмологии и микрохирургии.
Литература
1. A.L. Shakirov,Modelzritelnoytrubyssostavnymobektivom// VestnikKazNY, seriyafizic-
neskaya, №2(49), 2014, 77-82.
2. A.L. ShakirovModelopticheskogomicroskopassostavnymobektivom// VestnikKazNY, se-
riyafizicneskaya, №3(54), 2015, 80-87.
9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016
жəне іргелі физикалық білім беру»
______________________________________________________________________________________________________
205
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АНИЗОТРОПНОЙ
ФРАКТАЛЬНОЙ АНТЕННЫ
Б.А. Карибаев, Т. Намазбаев, З.Ж. Жанабаев, А.К. Иманбаева, А.А. Темирбаев
НИИЭТФ КазНУ им.аль-Фрабаи, Алматы, Казахстан
Благодаря своему свойству самоподобия фрактальные структуры многодиапазонны и широ-
кополосны, поэтому их весьма эффективно использовать в антенных решениях[1]. Наряду с
универсальностью и отличным усилением, фрактальные антенны также достаточно миниа-
тюрны, чтобы быть встроенными в практически любое беспроводное устройство[2]. Для их
реализации в «железе» необходимо учитывать различные функциональные характеристики,
в числе которых эффективность излучения, широкополосность, диапазонность и оптималь-
ная для специфики условий эксплуатации форма диаграммы направленности (ДНА).
Фрактальные объекты самоподобны на различных масштабах. Главное отличие фрак-
тальных геометрических форм их дробная размерность, что внешне проявляется в рекурсив-
ном повторении в возрастающем либо уменьшаемом масштабах первоначальных структур.
Дробная размерность n-мерного множества, называемая фрактальной, вычисляется по сле-
дующей форме:
,
ln
ln
lim
N
D
где N
– минимальное число n-мерных ячеек
, необходимых для покрытия множества. Фрак-
тальная размерность может принимать не целое числовое значение.
Целью настоящего доклада является экспериментальное исследование антенны на ос-
нове анизотропного фрактала Жанабаева [3]. Анизотропия - неодинаковость физических
свойств среды внутри среды в различных направлениях, касательно антенных конструкций,
это неодинаковость диаграммы направленности, коэффициента обратных потерь и др.
Для этой цели был поставлен специальный эксперимент, который показывает приемо-
передающую способность фрактальной антенны в резонансных частотах выбранной полосе
частот.В качестве передатчика использован СВЧ модулятор NIPXI-5601 выходным сопро-
тивлением 50 Ом, который генерирует QPSK модулированный сигнал и к нему подключа-
лась передающая анизотропная фрактальная антенна без фидера (рис.1.а). Частота несущего
колебания варьировалась от 100МГц до 2,5 ГГц с шагом 100 МГц. Вкачестве принимающей
антенны служила идентичная антенна, которая подключалась к демодулятору через фидер
сопротивлением 50 Ом (рис.1.б).Опытный образец фрактальной антенны (рис.1.в) был скон-
струирован из медной проволоки.
а) б) в)
а – передающая часть, б – приемная часть, в – внешний вид антенны.
Рис.1. – Экспериментальная установка и проволочная анизотропная
фрактальная антенна второй итерации
The 9
th
International Conference «Modern
achievements of physics and fundamental physical education»
October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty
______________________________________________________________________________________________________
206
Для правильного построения антенны был произведен расчет её длины. Мы учитывали то,
что для малых антенн (например,Wi-Fi) рекомендуемая длина отрезка медной проволоки (от
начальной до конечной точки) составляет 6,5 см.
С помощью моделирования нами было показано, что по частотным характеристикам
антенна с данными характеристиками имеет две ярко выраженных резонансных частот в
районе f
1
≈600 MГц и f
2
≈1800МГц
При передаче модулированного сигнала вне резонансно-частотных диапазонах диа-
граммы созвездия показывают неупорядоченные расположения фазовых точек в комплекс-
ной плоскости (рис.2). Это означает, что в этих диапазонах прием и передача радиосигналов
не осуществляется из-за слабого напряженности поля, вследствие которого воздействие шу-
мов и помех велика. Вокруг резонансных частот наблюдаются слабо искаженные, упорядо-
ченное расположение точек в фазовой плоскости, которые показывают качественную пере-
дачу информации (рис. 3).
а)
300 МГц
б)
1100 МГц
в) 2200 МГц
Рис.2. – Фазовые созвездия вне резонансных частотах
а) 600 МГц
б) 1800 МГц
Рис.3. – Фазовые созвездия в резонансных частотах
Результаты эксперимента доказывают многодиапазонные свойства антенн с анизотроп-
ной фрактальной формой. Частотные характеристики данной антенны конкурентоспособны
по передачи информации на нескольких частотах, что является одной из важных требований
для современных приёма-передающих устройств.
Работа выполнена при поддержке КН МОН РК в рамках гранта 33837/ГФ4 (2016).
1. Колесов В.В., Крупенин С.В., Потапов А.А. // Докл. 8-й Межд. конф. «Цифровая
обработка сигналов и ее применение», Москва, 2006. – М.: РНТО РЭС им.А.С.Попова, 2006.
– Т.1. 217-219.
2. Tank M.V., Amipara M.D. // International Journal of Engineering Research & Technolo-
gy (IJERT). –2014. - Vol. 3. 430-433.
3.
Жанабаев З.Ж. // Известия СО АН СССР, серия техн.-наук. – 1988. – Вып.4, № 15.
57-60.
9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016
жəне іргелі физикалық білім беру»
______________________________________________________________________________________________________
207
5-СЕКЦИЯ
Конденсацияланған күй физикасы.
Нанотехнология
SECTION 5
Condensed Matter Physics.
Nanotechnology
9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016
жəне іргелі физикалық білім беру»
______________________________________________________________________________________________________
208
СИНТЕЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК PECVDМЕТОДОМ
Д.Г. Батрышев
1,3
, Т.С. Рамазанов
2
, М.К. Досболаев
2
, М.Т. Габдуллин
3
,
Е. Ерланулы
1,3
1
Лаборатория инженерного профиля, КазНУ им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан
2
Научно-исследовательский институт экспериментальной и теоретической физики, КазНУ
им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан
3
Национальная нанотехнологическая лаборатория открытого типа, КазНУ им. аль-Фараби
На сегодняшний день углеродные нанотрубки (УНТ) представляют большой интерес, как для
фундаментальных научных исследований, так и для прикладных, это обусловлено тем, что
УНТ имеют уникальные физическо-химические свойства. Более того, практическое прило-
жение УНТ настолько разнообразно, что ее применяют в строительстве (упрочнение легких
материалов), энергетике (топливные элементы), электронике (дисплеи, транзисторы, супер-
конденсаторы и компьютеры на их основе и т.д.), медицине (лечение онкологических забо-
левании) и т.д.[1-2].
В настоящее время существуют различные методы синтеза УНТ, среди которых наибо-
лее широкое применение получили методы электродугового распыления (ЭДР) графита [3],
лазерная абляция [4], метод химического осаждения углеродсодержащих паров на катализа-
торах (CVD) [5] и метод PECVD с применением усиленной плазмы [6].
В данной работе рассматривается синтез УНТ методом химического осаждения из га-
зовой фазы усиленной плазмы высокочастотного емкостного разряда, который состоит из
двух этапов. Первый этап – процесс формирования нанокластеров (островков) никеля на по-
верхности кремневой подложки, которые являются основой для роста УНТ по модели пар-
жидкость-кристалл (ПЖК). Для реализации данного этапа, в рабочей камере, после установ-
ления высокого вакуума подается поток аргонового газа (Ar) до давления порядка 4 Тор, за-
тем с помощью источника питания включают нагревательный элемент. После того как на-
гревательный элемент достигает температуру 750
о
С, на верхний электрод с помощью высо-
кочастотного (ВЧ) генератора с частотой 13,56 МГц подают ВЧ напряжение с мощностью 5-
15 Вт, вследствие которого поджигается аргоновая плазма и выдерживается в течение 15 ми-
нут, вследствие которого на поверхности кремневой подложки появляются нанокластеры
никеля. Эксперимент проводится на установке, представленной на рисунке 1.
1- рабочая камера, 2 – ВЧ электроды, 3 –ВЧ генератор, 4 – нагревательный элемент, 5 –
источник питание нагревательного элемента, 6 – кремниевая подложка с каталитическим на-
нослоем.
Рисунок 1 – Принципиальная схема экспериментальной установки для синтеза УНТ PECVD
методом
9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016
жəне іргелі физикалық білім беру»
______________________________________________________________________________________________________
209
Второй этап эксперимента – синтез УНТ PECVD методом.После получение нанокла-
стеров никеля для синтеза УНТ в рабочую камеру напускается дополнительный реакцион-
ный углеродосодержащий газ – метан (CH4) до давления 5 Тор. Далее синтез УНТ проводит-
ся на протяжении 15 минут УНТ проводился на экспериментальной установке, представлен-
ной на рисунке 1.
В результате эксперимента на поверхности кремневой подложки образовались нанок-
ластеры никеля и осадились углеродные наночастицы, об этом свидетельствуют исследова-
ние сканирующей электронной микроскопией (рисунок 2), тогда, как внутри кварцевой
трубки с нагревателем образовалась сажевое осаждение. Результаты анализа полученной са-
жи Раманской спектроскопией и сканирующей электронной микроскопией свидетельствуют
о том, что внутри сажи присутствуют УНТ (рисунок 3).
а
б
Рисунок 2 – СЭМ изображение полученных нанокластеров никеля и наночастиц углерода на по-
верхности кремневой подложки
Рисунок 3 – СЭМ изображение и Раманский спектр полученных УНТ PECVD методом
Синтез УНТ внутри кварцевой трубки объясняется с тем, что материалом нагревателя
является нихром (Ni+Cr), и при нагревании из материала выделялась малая доля никеля, ко-
торый служил катализатором роста УНТ. Таким образом, в данной работе были синтезиро-
ваны УНТ PECVD методом.
Данная работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Респуб-
лики Казахстан в рамках гранта 3214/ГФ4.
1. A.C. Dillon et al., Nature 386, 377 (1997).
2. Y. Akai and S. Saito // Jpn. J. Appl. Phys. 42, 640 (2003).
3. Х.А. Абдуллин, М.Т. Габдуллин, Т.С. Рамазанов, Д.Г. Батрышев, Д.В. Исмаилов,
Д.В. Щур // ВестникКазНУ, физическая, 2(53), C. 68-72, (2015)
4. A. Thess et al., Science 273, 483 (1996).
5. Abdullin Kh.A., Batryshev D.G., Chihray E.V., Gabdullin M.T., Ismailov D.V., Kim B.G.,
Togambaeva A.K., Canadian J. of Phys. Vol. 92, №. 7/8., P. 813-818,(2014)
6.
G. Zhong, T. Iwasaki, K. Honda, Y. Furukawa, I. Ohdomari, and H. Kawarada, Jpn. J.
Appl. Phys. 44, 1558 (2005).
9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері
Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016
жəне іргелі физикалық білім беру»
______________________________________________________________________________________________________
210
Достарыңызбен бөлісу: |