Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Ю

Юдин С.Г.

 

Кузнецова И.Е., Анисимкин В.И., Колесов В.В., Кашин В.В., Юдин С.Г., Смирнов А.В. «Влияние освещенности на акустические волны в структуре «пьезоэлектрическая пластина – пленка фталоцианина Алюминия»» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 33-34 (2019). 106 с.

В последние годы разработка фотодетекторов на основе органических пленок привлекает все большее внимание исследователей. Это связано с их механической гибкостью, большой площадью поверхности детектирования и низкой стоимостью при производстве. В известных работах сообщается о резистивных датчиках, использующих в качестве сенсорной пленки фталоцианины различных металлов. Работы, в которых рассматривается возможность создания на основе фталоцианинов акустических фотодетекторов – отсутствуют. В настоящей работе проведен теоретический анализ влияния освещенности на характеристики акустических волн в структуре «пластина LiNbO3-пленка фталоциананина алюминия (PTC Al)» с учетом нагрева подложки во время эксперимента. Также проведено экспериментальное исследование влияния света в диапазоне 350–1000 нм на фазовый и амплитудный отклики акустических волн в вышеуказанной структуре. Линия задержки с длиной волны 1.2 мм на поверхности пластины LiNbO3 толщиной 380 мкм была создана при помощи проводящих чернил на основе наночастиц серебра методом печати на струйном принтере. Были измерены температурные коэффициенты задержки (TCD) акустических волн высших порядков, возбуждающихся в такой пластине и выбрана волна, характеризующаяся практически нулевым ТКЗ с частотой 8.23 МГц и скоростью 10142 м/с. Это позволило нивелировать эффект нагрева подложки при ее облучении. Проведенные эксперименты показали возможность разработки акустического фотодетектора селективно чувствительного к различным длинам волн видимого диапазона света, и характеризующегося высокой скоростью срабатывания. Ключевые слова: акустический фотодетектор, фталоцианин алюминия, видимый свет, струйная печать, пьезоэлектрическая пластина

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 33-34 (2019). 106 с. | Рубрика: 06.17

Юдина Е.В.

 

Юдина Е.В. «XXXII сессия Российского акустического общества (14–18 октября 2019, Москва)» Акустический журнал, 66, № 2, с. 213-230 (2020)

Приведен краткий обзор докладов, представленных на XXXII Сессии Российского акустического общества в 17 тематических секциях.

Акустический журнал, 66, № 2, с. 213-230 (2020) | Рубрика: 02

Юлдашев П.В.

 

Юлдашев П.В., Карзова М.М., Хохлова В.А. «Моделирование волны звукового удара в неоднородной атмосфере на основе однонаправленного параболического волнового уравнения» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 42 (2019). 106 с.

Полет сверхзвуковых самолетов сопровождается непрерывной генерацией ударной волны, расходящейся от траектории движения в виде конуса Маха. На земле такая ударная волна амплитудой около 100 Па воспринимается как резкий импульсный шум. По этой причине полеты гражданской сверхзвуковой авиации через густонаселённые территории были запрещены. В настоящее время интерес к сверхзвуковым полетам возобновился и планируется создание малоразмерных летательных аппаратов бизнес-класса. Ожидается, что производимый ими шум будет существенно меньше, чем у полноразмерных лайнеров предыдущего поколения. Важным физическим явлением, которое необходимо учитывать при оценке уровня шума на поверхности земли, является взаимодействие волны с турбулентными неоднородностями атмосферы. Рефракция на случайных неоднородностях скорости звука приводит к появлению случайных областей фокусировки и дефокусировки, с соответствующим увеличением и уменьшением амплитуды. Таким образом, с некоторой вероятностью номинальный уровень шума может быть превышен. Целью данной работы было создание численной модели распространения ударной волны через случайно-неоднородный турбулентный слой на основе модифицированного параболического уравнения ХЗК для нелинейных импульсов, а также оценка статистики параметров ударных импульсов после прохождения слоя. В работе численная модель для уравнения ХЗК была реализована в двумерной геометрии. Модель учитывает дифракцию, рефракцию на неоднородностях показателя преломления, термоязкое и релаксационное поглощение. Численное решение строилось на основе метода расщепления по физическим факторам и конечно-разностных схем для отдельных операторов упомянутых выше физических эффектов. В качестве начального условия задавалась плоская N-волна с амплитудой 20 Па и длительностью 100 мс, что соответствует малоразмерным летальным аппаратам. Пространственное распределение показателя преломления генерировалось методом случайных Фурье-мод с использованием фон Кармановского спектра неоднородностей с интегральным масштабом L0=100 м. Максимальное расстояние распространения в глубину слоя принималось равным 2 км. Для набора статистики моделирование было проведено с достаточно длинными реализациями турбулентного слоя. Показано, что наличие неоднородностей, характерных для реальной атмосферы приводит к существенному искажению поля плоской волны и появлению областей, в которых амплитуда увеличивается более чем в полтора раза, по сравнению с номинальным уровнем. Ключевые слова: волна звукового удара, турбулентность, уравнение ХЗК

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 42 (2019). 106 с. | Рубрика: 08.10

Карзова М.М., Юлдашев П.В., Леша Т., Драгна Д., Оливье С., Хохлова В.А., Блан-Бенон Ф. «Нелинейное отражение n-волны от шероховатых поверхностей в воздухе» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 41-42 (2019). 106 с.

Развитие концепции создания малых гражданских сверхзвуковых самолетов бизнес-класса привело к возобновлению интереса к проблеме распространения волны звукового удара в неоднородной атмосфере и ее отражения от поверхности земли. При нерегулярном отражении акустических волн с ударными фронтами вблизи жесткой поверхности формируется “ножка” Маха. Процесс ее формирования зависит от структуры, импеданса и геометрии поверхности. В работе в лабораторном эксперименте исследовалось влияние размера зерна шероховатости поверхности на пространственно-временную структуру N-волны при ее отражении от данной поверхности в воздухе. N-волна длиной 1.4 см и амплитудой до 1.5 кПа создавалась искровым разрядным источником. Для восстановления профилей давления N-волны в точках, расположенных на различной высоте от отражающих поверхностей, использовался метод интерферометрии по схеме Маха–Цендера. Метод основан на измерении возмущения оптического показателя преломления среды при распространении сферически расходящейся N-волны, а затем восстановлении по нему профиля давления волны с помощью обратного преобразования Абеля. В качестве отражающих шероховатых поверхностей использовалось пять различных листов наждачной бумаги, скрепленных с плоской поверхностью, изготовленной из пластика. Размер зерна шероховатости варьировался от 50 до 500 мкм. Было показано, что с увеличением размера зерна шероховатости происходило уменьшение высоты “ножки” Маха. Если размер зерна в несколько раз превышал ширину ударного фронта N-волны, то формирования “ножки” Маха не наблюдалось, а отражение происходило регулярным образом. Вблизи шероховатой поверхности (до 2 мм) уровни давления были выше, чем в случае гладкой поверхности, а на профилях давления наблюдались периодические искажения с периодом, зависящим от размера зерна шероховатости. Результаты эксперимента были количественно подтверждены в численном моделировании уравнений Эйлера, где искровой источник имитировался гауссовским распределением энергии, а геометрия шероховатых поверхностей задавалась случайным образом с использованием гауссовской корреляционной функции с параметрами, полученными в микроскопических измерениях структуры поверхности. Результаты численного моделирования с точностью 10% описали экспериментально измеренные профили давления. Дополнительно в моделировании была показана периодическая структура фронтов, формирующихся за основной волной в результате ее дифракции на шероховатостях. Ключевые слова: N-волна, «ножка» Маха, шероховатость, нерегулярное отражение, интерферометр Маха–Цендера

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 41-42 (2019). 106 с. | Рубрика: 08.14

Росницкий П.Б., Сапожников О.А., Юлдашев П.В., Гаврилов Л.Р., Хохлова В.А. «Разработка максимально плотной многоэлементной ультразвуковой решетки для реализации ударно-волновых режимов облучения головного мозга» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 55 (2019). 106 с.

Многоэлементные фазированные решетки получили широкое применение в хирургии для создания объемных разрушений в глубоких структурах головного мозга с использованием мощного сфокусированного ультразвука. При непрерывном облучении гармоническими волнами, такой способ может привести к побочным эффектам перегрева костей черепа и тканей, находящихся на пути пучка. Альтернативой может служить метод гистотрипсии с кипением (ГК), в котором облучение ведется милисекундными нелинейными импульсами с амплитудой разрыва в фокусе >60 МПа, следующими с коэффициентом заполнения <1%. Метод ГК позволяет механически разрушить ткань практически без тепловых эффектов. Однако существующие полусферические клинические решетки не позволяют реализовать ГК, поскольку при такой геометрии нелинейные эффекты выражены слабо. Целью работы было создание математической модели решетки, способной реализовать ГК внутри мозга с учетом существующих на сегодняшний день технологических ограничений на максимальную интенсивность на элементах решетки (40 Вт/см2). Предложена модель 256-элементной решетки с рабочей частотой 1 МГц в форме сферического сегмента с апертурой и радиусом кривизны равными 20 см. При разбиении решетки на элементы использован новый метод максимально плотного заполнения ее поверхности хаотически расположенными многоугольниками одинаковой площади. Для расчета поля разработан численный алгоритм, основанный на комбинации трех различных моделей: аналитического метода вычисления интеграла Рэлея в согласующей жидкости вне головы, линейного волнового уравнения в модели Кельвина–Фойгта для учета сдвиговых волн в неоднородном по толщине черепе и нелинейного уравнение Вестервельта в однородных поглощающих тканях мозга. На основе предложенных моделей разработан алгоритм компенсации аберраций, вызванных наличием черепа. Модель акустических свойств головы получена путем сегментации изображений МРТ. В работе показано, что предложенная решетка в случае компенсации аберраций позволяет избавиться от искажения пучка и обеспечить нелинейный режим облучения в фокусе с амплитудой разрыва >60 МПа. При этом интенсивность на элементах решетки не превышает технологический максимум (40 Вт/см2), а значит предложенная решетка применима для реализации ГК. Ключевые слова: медицинская акустика, ультразвуковая хирургия, головной мозг, многоэлементные решетки, ударный фронт

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 55 (2019). 106 с. | Рубрика: 13.01

Юлдашев П.В., Карзова М.М., Мездрохин И.С., Росницкий П.Б., Сапожников О.А., Хохлова В.А. «HIFU BEAM: программный комплекс с графическим интерфейсом для моделирования сфокусированных аксиально-симметричных ультразвуковых пучков в слоисто-неоднородной нелинейной среде» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 51 (2019). 106 с.

Для реализации неинвазивного хирургического воздействия ультразвукового пучка на различные органы применяются излучатели различной геометрической формы, размера и мощности. Фокусировка пучка при этом обычно обеспечивается выбором поверхности излучателя в виде сегмента сферической поверхности заданного радиуса кривизны. К таким излучателям относятся, например, одноэлементные преобразователи, многоэлементные кольцевые решетки или рандомизированные решетки с элементами различной геометрической формы. Во многих случаях поле таких многоэлементных излучателей при фокусировке в центр кривизны может быть с высокой точностью аппроксимировано полем одноэлементного сферического излучателя. Для планирования воздействия фокусированного ультразвука на организм и обеспечения безопасности и эффективности такого воздействия общей задачей является определение параметров ультразвукового поля различной мощности при распространении как в воде, так и в ткани. Для решения этой задачи часто применяется численное моделирование ультразвуковых пучков на основе уравнений нелинейной акустики. Целью работы было создание программы с графическим интерфейсом, предназначенной для моделирования нелинейных полей, создаваемых осесимметричными ультразвуковыми излучателями на основе параболического уравнения (ХЗК) и широкоугольного параболического уравнения (ШПУ) при фокусировке поля в плоскослоистой среде. Графический интерфейс программы выполнен в среде MATLAB. В качестве модели излучателя используется многоэлементный преобразователь в виде сферического сегмента с кольцевыми элементами равной площади и заданным зазором между ними. Кроме геометрических параметров пользователем задаются частота и полная акустическая мощность излучателя. Также возможна фазировка элементов для электронного смещения фокуса вдоль оси пучка. В качестве модели среды распространения задается набор из плоскопараллельных слоев, ориентированных перпендикулярно оси излучателя. Для каждого слоя задаются скорость звука, плотность, коэффициент нелинейности, а также параметры термовязкого и степенного закона поглощения, характерного для биологических тканей. Уравнения ХЗК и ШПУ решаются численно с использованием метода расщепления по физическим факторам и различных конечно-разностных схем для операторов дифракции, нелинейности и поглощения. В программе обеспечивается вывод и просмотр результатов моделирования, таких как пространственные распределения положительного и отрицательного пиковых давлений, интенсивности, мощности тепловых источников, амплитуд гармоник, а также профилей давления. Ключевые слова: уравнение ХЗК, широкоугольное параболическое уравнение, ультразвуковая хирургия

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 51 (2019). 106 с. | Рубрика: 05.10

Юнгельсон Л.Р.

 

Юнгельсон Л.Р., Пьерсанти Л., Торнамбе А., Кристало С. «Термоядерные вспышки звезд AM CVn» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 214-220 (2019)

Рассмотрена начальная стадия эволюции звезд типа AM CVn с донорами – белыми карликами (БК), сопровождающаяся термоядерными вспышками в слое аккрецированного He. Показано, что аккреция не приводит к детонации Не и аккреторы в системах AM CVn завершают эволюцию как массивные БК. Впервые показано, что в ходе вспышек возможен синтез богатых нейтронами изотопов, инициированный реакцией 22Ne(α, n)25Mg.

Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 214-220 (2019) | Рубрика: 18

Юнь Ч.-Ю.

 

Цзюн Ю.-С., Ким Ч.-Ц., Юнь Ч.-Ю. «Влияние резонатора Гельмгольца на работу генератора гартмана с соплом с большой степенью расширения» Прикладная механика и техническая физика, 60, № 6, с. 17-24 (2019)

С использованием модели турбулентности выполнено численное моделирование влияния емкости резонатора Гельмгольца на работу генератора Гартмана при большом значении отношения давления в сопле к давлению на выходе из него. Проведено сравнение результатов численного моделирования с экспериментальными данными. В результате численного моделирования установлено, что при использовании резонатора Гельмгольца частота колебаний генератора Гартмана и амплитуда его колебаний меньше, чем при использовании резонатора в виде прямолинейной трубы. Изолинии числа Маха и ячеистая структура ударных волн в области между соплом и резонатором практически одинаковы как в случае резонатора Гельмгольца, так и в случае резонатора в виде прямолинейной трубы, однако возвратное течение для резонаторов этих двух типов различное. Основная частота колебаний существенно зависит от диаметра задней камеры резонатора Гельмгольца.

Прикладная механика и техническая физика, 60, № 6, с. 17-24 (2019) | Рубрики: 04.08 08.10

Юркевич С.В.

 

Турчин П.П., Бурков С.И., Турчин В.И., Юркевич С.В. «Акустические волны в монокристаллах YAl3(BO3)4» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 98 (2019). 106 с.

Тригональные монокристаллы YAl3(BO3)4 относятся к числу редкоземельных оксиборатов RMe3(BO3) (где, R= Y, La–Lu; M= Fe, Al, Cr, Ga,Sc), но не обладают магнитной подсистемой. Благодаря этому иттриевые алюмобораты являются модельной структурой для изучения электромеханических свойств монокристаллов указанного ряда. В работе получены экспериментальные значения электромеханических постоянных этих монокристаллов и на их основе исследуется анизотропия параметров акустических волн различного типа: объемных, поверхностных, Лява и Лэмба. Ключевые слова: иттриевый алюмоборат, электромеханические свойства, акустические волны

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 98 (2019). 106 с. | Рубрика: 06.03

Юров В.О.

 

Ватульян А.О., Юров В.О. «Об оценке законов радиальной неоднородности в цилиндрическом волноводе» Акустический журнал, 66, № 2, с. 119-127 (2020)

Решена обратная задача о восстановлении функции, характеризующей изменение модуля упругости в неоднородном цилиндрическом волноводе, по информации о поле радиальных перемещений в дальней зоне. Применено сочетание преобразования Фурье и метода линеаризации, сформирован итерационный процесс, на каждом шаге которого решается прямая задача на основе метода пристрелки и интегральное уравнение Фредгольма первого рода для нахождения уточняющих поправок для искомой функции. Представлены результаты вычислительных экспериментов.

Акустический журнал, 66, № 2, с. 119-127 (2020) | Рубрики: 04.09 12.04

Юшкин М.В.

 

Панчук В.Е., Клочкова В.Г., Юшкин М.В., Сачков М.Е., Марченко Д.В. «Эффективность спектроскопических наблюдений звезд. I. Параметры спектральных линий» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 122-131 (2019)

С использованием опыта работ на БТА, рассматривается влияние различных характеристик (время экспозиции, спектральное разрешение, шумы приемника) на результативность спектроскопических наблюдений звезд. Показано, что для увеличения точности определения астрофизических параметров наиболее экономичным является не увеличение времени экспозиции, а увеличение спектрального разрешения.

Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 122-131 (2019) | Рубрика: 18

Панчук В.Е., Клочкова В.Г., Юшкин М.В., Сачков М.Е., Кулагин Е.С., Марченко Д.В. «Эффективность спектроскопических наблюдений звезд. ii.Профили и смещения линий. некоторые технические решения» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 132-139 (2019)

Рассматривается проблема экономичных измерений профилей линий и доплеровских смещений. Обсуждаются различные пути повышения эффективности спектроскопии высокого и сверхвысокого разрешения.

Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 132-139 (2019) | Рубрика: 18