Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

06.17 Акустооптические эффекты, оптоакустика, акустическая визуализация, акустическая микроскопия и акустическая голография

 

Командин Г.А., Ноздрин В.С., Орлов Г.А., Серегин Д.С., Курлов В.Н., Воротилов К.А., Сигов А.С. «Терагерцовая и инфракрасная спектроскопия тонких плотных и пористых пленок органосиликатного стекла» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 490, № 1, с. 33-38 (2020)

Выполнены широкодиапазонные измерения в ТГц–ИК (5–5000 см–1) диапазоне тонких пленок органосиликатных стекол SiCxOyHz, как плотных, так и пористых, нанесенных на диэлектрические сапфировые подложки и проводящие слои из платины и алюминия. Показано, что данный метод может быть использован не только для анализа эволюции полос поглощения в аморфных диэлектрических пленках, но и для оценки статической проводимости в рамках друдевской модели проводящих слоев и определения электродинамических характеристик органосиликатных пленок с низкими величинами диэлектрической проницаемости. Оригинальность предложенного подхода заключается в комплексном анализе широкополосных экспериментальных данных с целью определения не только параметров индивидуальных полос решеточных и молекулярных колебаний, но и интегральных электродинамических характеристик полученных образцов.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 490, № 1, с. 33-38 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Неизвестный И.Г., Ищенко Д.В., Ахундов И.О., Супрун С.П., Терещенко О.Е. «О причине деградации буферных слоев CaF2/BaF2 на Si (111)» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 490, № 1, с. 39-42 (2020)

Исследованы зависимости вольт-фарадных характеристик и химической стойкости буферных слоев CaF2/BaF2, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на Si, от температуры роста. Изучение границы раздела системы CaF2/Si методами вторичной ионной масс-спектрометрии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии позволяет предположить, что наблюдаемые изменения могут быть обусловлены обогащением поверхностного слоя Si кальцием.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 490, № 1, с. 39-42 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Хохлова В.А., Росницкий П.Б., Цысарь С.А., Буравков С.В., Сапожников О.А., Карзова М.М., Хохлова Т.Д., Максвелл А.Д., Гайфуллин Н.М., Кадрев А.В., Охоботов Д.А., Камалов А.А., Шейд Д.Р. «Новый метод неинвазивного механического разрушения опухолей простаты с помощью импульсного фокусированного ультразвука» Урология, № 6, с. 67-73 (2019)

Цель исследования: показать принципиальную возможность неинвазивного механического разрушения тканей простаты человека методом гистотрипсии с кипением с помощью высокомощного импульсного фокусированного ультразвука. Материалы и методы. Сконструирована ультразвуковая установка для получения локализованных механических разрушений в образцах биологической ткани ex vivo под УЗ-контролем. Проведена серия экспериментов по созданию однофокусных малых (с объемом не более 2 мм3 ) разрушений и одного крупного (более 50 мм3 ) в образцах ткани простаты ex vivo. Часть образцов (n=2) после облучения была разрезана для визуализации разрушений, другие образцы подвергнуты гистологическому исследованию. Результаты. При облучении образцов мощными импульсами фокусированного ультразвука под УЗ-контролем в B-режиме в таргетной зоне появлялся участок повышенной эхогенности вследствие генерации парогазовых пузырьков. После воздействия определялись мелкие и крупные участки разрушений в виде полостей, заполненных жидкой суспензией разрушенной ткани. Гистологический анализ подтвердил деструкцию ткани простаты на субклеточные фрагменты в области фокуса. Заключение. Проведенные пилотные эксперименты показали принципиальную возможность использования метода гистотрипсии с кипением в качестве неинвазивного способа лечения заболеваний простаты.

Урология, № 6, с. 67-73 (2019) | Рубрика: 06.17

 

Соколовская Ю.Г., Подымова Н.Б., Карабутов А.А. «Исследование структурной неоднородности магнитной жидкости посредством восстановления пространственного распределения коэффициента экстинкции света с использованием лазерного оптико-акустического метода» Акустический журнал, 66, № 3, с. 284-293 (2020)

Экспериментально реализован метод исследования структурной неоднородности и оптических свойств коллоидных сред. Представленный метод основан на зависимости временного профиля возбуждаемого в исследуемой среде оптико-акустического сигнала от коэффициента поглощения и рассеяния света в данной среде. В качестве исследуемых коллоидных растворов были взяты магнитные жидкости на основе воды и керосина с объемной концентрацией магнетита от 0.35 до 3.5%. Показано, что в магнитных жидкостях наблюдается увеличение коэффициента экстинкции света с глубиной, причем его относительное изменение зависит от концентрации частиц магнетита, от свойств несущей жидкости и от типа акустической границы. Наличие связи между концентрацией частиц и оптическими свойствами магнитной жидкости дает возможность использовать данный метод для определения объемного содержания магнетита в жидкости. DOI: 10.31857/S0320791920030065

Акустический журнал, 66, № 3, с. 284-293 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Титов С.А., Зинин П.В. «Ультразвуковая визуализация в слоистых объектах с помощью разложения пространственно-временного сигнала в спектр плоских волн» Известия РАН. Серия физическая, 84, № 1, с. 96-100 (2020)

Рассмотрен метод визуализации в системе с фазированной ультразвуковой решеткой, осуществляемый через набор дополнительных слоев с неизвестными параметрами. Метод основан на разложении регистрируемого сигнала в спектр плоских импульсных волн и компенсации их задержек в слоях. Показано, что метод позволяет формировать изображения и производить измерение скорости звука по сигналу одиночного малого отражателя.

Известия РАН. Серия физическая, 84, № 1, с. 96-100 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Никитин П.А. «Оценка параметров акустооптических устройств на основе монокристаллов для управления терагерцевым излучением» Известия РАН. Серия физическая, 84, № 2, с. 233-237 (2020)

Систематизированы акустические и оптические свойства ряда монокристаллов, прозрачных в терагерцевом диапазоне. Рассчитано акустооптическое (АО) качество для квазиортогональной и коллинеарной геометрии АО-взаимодействия. Определены параметры АО-дефлекторов и фильтров ТГц излучения.

Известия РАН. Серия физическая, 84, № 2, с. 233-237 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Поликарпова Н.В. «Характеристики акустических волн при преломлении на границе раздела ниобат лития–парателлурит в акустооптических устройствах» Известия РАН. Серия физическая, 84, № 6, с. 808-814 (2020)

Приведены результаты исследования закономерностей распространения и преломления объемных акустических волн в акустооптических кристаллах. Сильная анизотропия упругих свойств рассматриваемых материалов позволяет наблюдать новые эффекты, которые невозможно реализовать в изотропной среде. Обсуждаются особенности использования акустической анизотропии кристаллов в акустооптических устройствах и преимущества приборов с использованием акустической анизотропии по сравнению с аналогичными приборами, в которых данная анизотропия не является принципиальным фактором.

Известия РАН. Серия физическая, 84, № 6, с. 808-814 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Сарнацкий В.М., Судьенков Ю.В. «Электромагнитное возбуждение звука и оптоакустический эффект в магнитострикционных материалах» Известия РАН. Серия физическая, 84, № 6, с. 819-823 (2020)

Приведены результаты исследования влияния магнитного поля на параметры ультразвуковых колебаний при лазерном возбуждении в магнитострикционных материалах. В пленках железо-иттриевого граната обнаружены размерные эффекты и квазирезонансная зависимость интенсивности акустического отклика от магнитного поля. Установлено влияние доменов и доменных границ в пластинах марганец-цинковой шпинели и поликристаллических пленках никеля на характеристики акустического отклика при лазерном возбуждении звука в присутствии магнитного поля. Исследовано влияние величины напряженности магнитного поля на спектр акустических сигналов в исследуемых материалах.

Известия РАН. Серия физическая, 84, № 6, с. 819-823 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Котов В.М., Котов Е.В. «Акустооптическая дифракция двухцветного излучения на предельной частоте акустической волны» Приборы и техника эксперимента, № 1, с. 110-114 (2020)

Предложен метод, позволяющий обеспечить высокоэффективную акустооптическую брэгговскую дифракцию двухцветного оптического излучения на максимально возможной частоте звуковой волны. В основе метода лежит использование акустооптической ячейки совместно с призмой, с помощью которой осуществляется разведение лучей двухцветного излучения на необходимый угол. Метод продемонстрирован на примере акустооптической дифракции двухцветного излучения Ar-лазера, которое дифрагирует в кристалле парателлурита на максимально возможной частоте поперечной “медленной” звуковой волны, равной ∼200 МГц.

Приборы и техника эксперимента, № 1, с. 110-114 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Гасанов А.Р., Гасанов Р.А., Ахмедов Р.А., Агаев Э.А. «Акустооптический метод измерения энергогеометрических параметров лазерного излучения» Приборы и техника эксперимента, № 2, с. 109-112 (2020)

Рассмотрены особенности акустооптического взаимодействия для случая, когда длительность акустического импульса намного меньше времени пересечения оптического пучка упругим волновым пакетом. Показано, что в этих условиях акустический волновой пакет превращается в сканирующий элемент, который извлекает информацию об энергогеометрических параметрах поперечного сечения лазерного пучка. Изложена последовательность извлечения информации о конфигурации поперечного сечения лазерного пучка и закона распределения плотности потока мощности в нем. Установленные положения и закономерности подтверждены численными расчетами. Результаты численного анализа апробированы экспериментально на макете акустооптического процессора с прямым детектированием. Проведен сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований в контексте действенности предложенного метода измерения энергогеометрических параметров лазерного излучения.

Приборы и техника эксперимента, № 2, с. 109-112 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Петросян С.А., Цысарь С.А., Свет В.Д., Сапожников О.А. «Акустическая визуализация объектов в жидкостях с помощью матрицы из стержневых волноводов» Ученые записки физического факультета МГУ, № 1, с. 2011501-1_-2011501-7 (2020)

На данный момент существует несколько акустических методов визуализации для исследования непрозрачных жидкостей с тепловыми неоднородностями, например, агрессивных химически активных жидкостей и расплавленных металлов, где применение электромагнитных волн зачастую затруднено или просто невозможно, а применение акустических преобразователей для приёма ультразвуковой (УЗ) волны сопряжено с рядом практических трудностей. Главной проблемой при этом является защита пьезопреобразователя от воздействия агрессивной среды и относительно низкая чувствительность высокотемпературных приёмных пьезодатчиков, что затрудняет использование традиционных систем ультразвуковой визуализации. В работе предлагается метод обнаружения и визуализации объектов с использованием сканирующей эхо-импульсной системы, акустические сигналы в которой принимаются через волноводы в виде стальных стержней. Излучение зондирующего импульса в жидкость можно осуществить, используя высокотемпературный пьезоизлучатель, который способен выдержать такие жёсткие условия, либо через стержневой волновод, один конец которого находится в среде с безопасными для работы условиями. На этом конце располагается источник УЗ сигнала. Другой конец погружается в агрессивную жидкость и подводится к участку визуализации для его зондирования. Для регистрации ультразвукового эхо-сигнала, отраженного от объекта исследования, используется многоканальная волноводная система в виде набора металлических стержней, один торец которой находится вблизи объекта визуализации, обеспечивая широкий угол обзора и высокое разрешение. Стержни являются достаточно длинными, так что второй торец приёмной системы находится вне агрессивной жидкости, где уже можно принимать сигналы традиционными методами.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 1, с. 2011501-1_-2011501-7 (2020) | Рубрики: 06.14 06.17

 

Кулак Г.В., Крох Г.В., Николаенко Т.В., Шакин О.В. «Дифракция бесселевых световых пучков на поверхностных ультразвуковых волнах Гуляева–Блюстейна в кубических пьезоэлектрических кристаллах» Проблемы физики, математики и техники, № 1, с. 50-54 (2020)

Показано, что для акустооптической дефлекции и модуляции бесселевых световых пучков, дифрагированных на поверхностных акустических волнах Гуляева–Блюстейна, следует наряду с прошедшими дифракционными порядками использовать и отраженные дифракционные порядки. Акустооптическая дифракция бесселевых световых пучков может применяться для диагностики поверхностных волн Гуляева–Блюстейна в кубических пьезоэлектрических кристаллах. Дифракция бесселевых световых пучков низших порядков на кристаллических структурах: воздух–GaAs–AlGaAs может быть использована для создания многокоординатных акустооптических дефлекторов и модуляторов.

Проблемы физики, математики и техники, № 1, с. 50-54 (2020) | Рубрики: 06.14 06.17

 

Баймлер И.В., Гудков С.В., Саримов Р.М., Симакин А.В., Щербаков И.А. «Концентрационные зависимости молекулярного кислорода и водорода в водных растворах» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 490, № 1, с. 9-12 (2020)

Исследуются концентрационные зависимости молекулярного кислорода и водорода в водных растворах при многократных разбавлениях и турбулентных перемешиваниях, сопровождающих процедуру разбавления. Деионизированную воду насыщали молекулярным водородом и молекулярным кислородом путем барботации. Измерение концентрации газов проводили полярографическими методами. Установлено, что при достижении некоторого числа разбавлений водного раствора концентрация примесей в водном растворе перестает зависеть от числа разбавлений. Возможность наблюдения этого эффекта определяется чувствительностью метода измерения. В водных растворах в условиях механического воздействия может происходить изменение их состава. Перемешивание стимулирует захват молекулярного кислорода из атмосферы. При турбулентном перемешивании эффект выражен сильнее, чем при ламинарном.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 490, № 1, с. 9-12 (2020) | Рубрика: 06.17