Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

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

 

Балакший В.И., Купрейчик М.И., Манцевич С.Н., Пожар В.Э. «Акустооптические устройства на основе двуосных кристаллов» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 215-219 (2020)

Представлен детальный анализ акустооптического эффекта в двуосных кристаллах на примере кристаллов ромбической сингонии Tl3AsS4 и a-HIO3. Определены оптимальные срезы кристаллов для таких акустооптических устройств как дефлекторы и фильтры. Показана перспективность применения кристалла Tl3AsS4 для создания высокоэффективных акустооптических дефлекторов, а также квази-коллинеарных фильтров в ближнем и среднем ИК диапазонах. Проведено исследование характеристик близкого к коллинеарному режима акустооптического взаимодействия. Установлено, что спектральное разрешение акустооптических фильтров на основе такого варианта дифракции оказывается сопоставимым с разрешением квазиколлинеарных фильтров при равной длине акустооптического взаимодействия. В частности, показано, что подобный фильтр на основе a-HIO3 может существенно превосходить хорошо известный коллинеарный фильтр на основе молибдата кальция по разрешению и при этом потреблять меньшую мощность.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 215-219 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Марунин М.В., Поликарпова Н.В. «Исследование кристаллов α-BaB2O4 и β-BaB2O4 для применения в акустооптических приборах ультрафиолетового диапазона» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 220-224 (2020)

Исследованы акустические, оптические и акустооптические свойства материалов, принадлежащих к семейству тригональных кристаллов боратов бария α-BaB2O4 и β-BaB2O4. Рассчитаны фазовые скорости и поляризации акустических волн. Получены зависимости угла Брэгга от частоты ультразвука. Представлены зависимости коэффициентов акустооптического качества материалов от направления фазовых скоростей акустических волн. Работа выполнена с целью оценки возможности создания акустооптических устройств на основе кристаллов боратов бария, работающих в ультрафиолетовой области спектра.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 220-224 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Поликарпова Н.В., Марунин М.В. «Необычные случаи поведения акустических волн на границе раздела в кристалле парателлурита.» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 225-229 (2020)

Рассмотрены особенности поведения акустических волн на границе раздела в кристалле парателлурита – материала, наиболее часто используемого в акустооптике. Сильная анизотропия упругих свойств рассматриваемого материала позволяет наблюдать новые эффекты, которые невозможно реализовать в изотропной среде, в числе которых невзаимное отражение волны на границе раздела. Показано, что при невзаимном отражении имеет место симметрия коэффициентов отражения. Обсуждается возможность использования невзаимной геометрии отражения акустических волн при построении акустооптических устройств.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 225-229 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Бункин А.Ф., Михалевич В.Г., Стрельцов В.Н. «Вынужденное рассеяние на упругих колебаниях наночастиц в оптическом резонаторе с нанодисперсным заполнением» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 230-234 (2020)

Рассмотрен стационарный режим генерации стоксового излучения в оптическом резонаторе с высокой добротностью, заполненном жидкой средой с дисперсной фракцией в виде взвеси диэлектрических сферических наночастиц при внешнем возбуждении резонатора. Физическим механизмом вынужденного комбинационного преобразования частоты падающего на среду электромагнитного излучения является раскачка упругих пульсаций дисперсных частиц под действием пондеромоторных сил падающей электромагнитной волны и генерируемых полей комбинационных частот.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 230-234 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Кожушко В.В., Сергиенко В.П., Митюрич Г.С. «Определение модуля Юнга стальной проволоки оптико-акустическим методом» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 235-241 (2020)

Показана возможность бесконтактной ультразвуковой диагностики стального металлокорда в результате измерения скорости низкочастотных продольных импульсов. В основу подхода положено оптико-акустическое преобразование, где в качестве источника использовали наносекундные лазерные импульсы на длине волны 532 нм. Возбуждение зондирующего акустического импульса выполняли нефокусированным лазерным пятном диаметром 5 мм, которое освещало боковую поверхность стальной проволоки. Бесконтактную регистрацию ультразвука выполняли двумя электромагнитными акустическими преобразователями, размещёнными непосредственно у боковой поверхности проволоки. Расстояние между преобразователями составляло 23 мм. Особенностью преобразователей является применение промышленных индуктивностей, с линейными размерами, не превышающими 3 мм, в качестве чувствительных элементов, электрические сигналы которых усиливались. Измерения скорости выполнены в длинноволновом приближении, для которого характерна максимальная фазовая скорость при минимальной дисперсии, что позволяет сохранить форму импульса на значительном расстоянии от источника. Измеренная таким образом скорость продольных стержневых мод и плотность, полученная гидростатическим взвешиванием, определяют модуль Юнга. Полученные экспериментально значения модуля в образцах стальной проволоки различных диаметров согласуется с измеренными контактными методами и табличными величинами.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 235-241 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Горбачев И.А., Смирнов А.В., Кашин В.В., Юдин С.Г., Анисимкин В.И., Колесов В.В. «Исследование структурных и пьезоэлектрических свойств плёнок ПВДФ, полученных методом Ленгмюра–Блоджетт» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 246-251 (2020)

Методом Ленгмюра–Блоджет созданы гибкие пьезоэлектрические пленки на основе поливинилиденфторида (ПВДФ). Поляризация полимера осуществлялась в процессе формирования монослоя на поверхности субфазы. Для исследования пьезоэлектрических свойств созданных пленок на их поверхности создавались планарные электродные структуры методом принтинга проводящими чернилами. Морфологические и структурные свойства полученных пьезоэлектрических плёнок и электродных структур изучались с помощью сканирующей электронной микроскопии. При помощи пьезоэлектрического зонда была измерена пьезоконстанта d33.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 246-251 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Зайцев Б.Д., Семёнов А.П., Теплых А.А., Бородина И.А. «Влияние поперечных размеров пьезокерамических резонаторов с продольным и поперечным электрическим полем на особенности возбуждаемых акустических колебаний» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 252-256 (2020)

Изучены особенности акустических колебаний в резонаторе с продольным возбуждающим электрическим полем и в резонаторе с поперечным возбуждающим электрическим полем (ПЭП). Экспериментально и теоретически исследовано влияние диаметра дискового резонатора на его основные характеристики, такие как частоты параллельного и последовательного резонансов и максимальные значение реальных частей электрического импеданса и адмиттанса. Установлено, что частоты параллельного и последовательного резонансов обратно пропорциональны диаметру образца, что соответствует колебаниям радиального типа. Максимальное значение реальной части электрического адмиттанса убывает с уменьшением диаметра диска резонатора, а максимальное значение реальной части электрического импеданса увеличивается. Экспериментально исследовано влияние поперечных размеров ПЭП резонатора на его основные характеристики, такие как резонансная частота параллельного резонанса и максимальное значение реальной части электрического импеданса. Обнаружены три параллельных резонанса, причем резонансные частоты увеличиваются с уменьшением одного из поперечных размеров пьезокерамической пластины резонатора. Что касается максимального значения реальной части электрического импеданса, то для первого и третьего резонанса оно увеличивается и уменьшается для второго.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 252-256 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Зайцев Б.Д., Теплых А.А., Семенов А.П., Бородина И.А. «Влияние проводящей пленки с конечной толщиной на характеристики резонатора с поперечным электрическим полем» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 257-261 (2020)

Методом конечных элементов изучено влияние проводимости и толщины пленки, нанесенной на свободную сторону резонатора с поперечным электрическим полем из пьезокерамики ЦТС 19, на его резонансные характеристики. Исследовались реальные пленки на основе нитроцеллюлозного лака с микрочастицами графита и пленки хитозана – ацетата. Плотность пленки определялась экспериментально по известной массе и геометрическим размерам. Диэлектрическая проницаемость и проводимость пленки были найдены с помощью плоского конденсатора, содержащего исследуемую пленку. Для нахождения коэффициентов упругости и вязкости пленки измерялась частотная зависимость модуля электрического импеданса резонатора с продольным электрическим полем на основе диска из керамики ЦТБС 3, нагруженного исследуемой пленкой. По этой зависимости методом акустической спектроскопии определялись искомые коэффициенты. Полученные данные в совокупности с заданной проводимостью пленки позволили рассчитать частотную зависимость электрического импеданса резонатора с поперечным электрическим полем из керамики, нагруженного исследуемой пленкой. Были построены зависимости частоты параллельного резонанса и значения реальной части импеданса на этой частоте от проводимости пленки при различных значениях толщины. Оказалось, что с ростом проводимости пленки частота параллельного резонанса незначительно увеличивается. При этом максимальное значение электрического импеданса существенно уменьшается. С ростом толщины пленки оба параметра уменьшаются. Были также измерены частотные зависимости электрического импеданса резонатора с поперечным электрическим полем с различными пленками, которые оказались в хорошем соответствии с теорией.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 257-261 (2020) | Рубрики: 06.17 06.22

 

Кравчук Д.А., Старченко И.Б., Орда-Жигулина Д.В., Воронина К.А. «Рассеяние оптоакустических сигналов на моделях эритроцитов в потоке жидкости с контрастными наноагентами» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 305-308 (2020)

Оптоакустика является перспективным направлением в неинвазивных исследованиях внутренних тканей биообъектов. Цель данного исследования состоит в исследованиях возможностей оптоакустического метода по определению свойств эритроцитов крови и их количественному содержанию в крови. Проведено математическое моделирование эритроцитов различной формы и разработаны теоретические модели рассеянных оптоакустических сигналов. Проведены экспериментальные исследования формирования оптоакустического сигнала в жидкостях, содержащих модели эритроцитов в виде полистирольных сфер и дисков. В качестве контрастных агентов использованы углеродные наночастицы, иммобилизированные к моделям эритроцитов. Полученные профили акустических сигналов для серии лазерных импульсов позволяют сделать вывод о возможности оценок качественного и количественного состава эритроцитов в облучаемой лазером жидкости.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 305-308 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Пономарчук Е.М., Хохлова В.А., Сапожников О.А., Хантер К., Хохлова Т.Д. «Пороги акустической атомизации коагулированной крови в импульсных ультразвуковых пучках с различными углами фокусировки» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 326-331 (2020)

Экспериментально исследован характер разрушения коагулированной говяжьей крови под воздействием фокусированного ультразвука высокой интенсивности в режиме гистотрипсии с кипением. Образец коагулированной крови кубической формы погружался в воду так, что его верхняя поверхность была выше уровня воды, т. е. граничила с воздухом. Расположенный под образцом пьезоэлектрический излучатель создавал направленный вверх ультразвуковой пучок. Использовались три различных излучателя с одинаковыми диаметрами, но различными углами фокусировки. Показано, что при приближении фокуса к воздушной границе, начиная с некоторого расстояния, на ней возникало растущее по площади поверхностное разрушение. С увеличением угла фокусировки уменьшалась как площадь указанного разрушения, так и критическое расстояние между фокусом и границей, при котором достигался порог разрушения.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 326-331 (2020) | Рубрики: 06.17 13.07

 

Николаев Д.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Определение и компенсация перекоса осей трёхкоординатных систем позиционирования с помощью метода акустической голографии» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 436-443 (2020)

При экспериментальном исследовании акустических полей удобно определять их пространственную структуру путем применения метода синтезированной апертуры при сканировании поля приёмником с помощью управляемой системы позиционирования с двумя и более степенями свободы. На практике при механической сборке и последующей эксплуатации таких систем перпендикулярность механических осей может нарушаться, что может приводить к заметным ошибкам при определении структуры поля. В работе предложен новый прецизионный способ определения углов между механическими осями и коррекции вносимых ими ошибок с помощью метода акустической голографии.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 436-443 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Плотников М.Ю., Дейнека И.Г., Шарков И.А. «Модификация схемы обработки данных фазового интерферометрического акустического датчика» Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 12, № 5, с. 20-25 (2012)

Представлены результаты разработки цифровой схемы высокоскоростной записи данных на micro SD-карту памяти с блока электронной обработки сигналов волоконно-оптического акустического датчика интерферометрического типа на базе программируемой логической интегральной схемы с использованием программной среды разработки Xilinx ISE. Приводятся результаты эксперимента, подтверждающие работоспособность предложенной схемы при скорости записи данных 141 000 бит/с.

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 12, № 5, с. 20-25 (2012) | Рубрика: 06.17

 

Власов А.А., Алейник А.С., Шуклин Ф.А., Никитенко А.Н., Моторин Е.А., Киреенков А.Ю. «Обнаружение ультразвуковых воздействий с применением волоконных решеток Брэгга» Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 19, № 5, с. 809-817 (2019)

Предмет исследования. Представлены результаты экспериментального исследования возможности применения одиночных волоконных брэгговских решеток в качестве чувствительных элементов для обнаружения ультразвуковых воздействий в газообразных или жидких средах, а также при размещении волоконных брэгговских решеток в различных материалах и конструкциях с целью мониторинга их состояния. Метод. Ультразвуковое воздействие с основной частотой 65 кГц оказывалось поочередно на два чувствительных элемента на основе двух волоконных брэгговских решеток с различающимися параметрами – физической длиной решетки, коэффициентом отражения и крутизной наклона линейного участка спектральной характеристики. Произведен сравнительный анализ полученных данных с данными от опорного пьезоэлектрического ультразвукового датчика. Оценка результатов производилась в частотной области до 200 кГц, исследовались три первые гармоники сигнала – 65, 130 и 195 кГц. Оценивались соотношение сигнал-шум для каждого чувствительного элемента, а также отношения значений сигналов, полученных с различных чувствительных элементов. Основные результаты. Создана измерительная установка на основе малогабаритного перестраиваемого вертикально излучающего лазерного диода и программируемой логической интегральной схемы. Показано, что одиночные волоконные брэгговские решетки пригодны для построения чувствительных элементов ультразвуковых датчиков и обладают сопоставимыми с пьезоэлектрическими датчиками значениями чувствительности и динамического диапазона. Проведена теоретическая оценка диапазона детектируемых частот и оценка влияния параметров брэгговской решетки на чувствительность датчика к ультразвуковому воздействию. Отношения сигналов, измеренных брэгговской решеткой с крутизной наклона спектральной характеристики 142 1/нм и коэффициентом отражения 100%, к сигналам от решетки с наклоном 44 1/нм и отражением 40% – 5,8, 3,8, 7,1 для 65, 130 и 195 кГц соответственно. Отношения сигналов, измеренных опорным пьезоэлектрическим датчиком, к сигналам, измеренным брэгговской решеткой с крутизной наклона спектральной характеристики 142 1/нм и коэффициентом отражения 100% – 3,8, 6,2, 7,7 для 65, 130 и 195 кГц соответственно.

Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 19, № 5, с. 809-817 (2019) | Рубрика: 06.17

 

Салихов Т.Х., Ходжаев Ю.П. «Теория генерации основной гармоники нелинейного фотоакустического отклика двухслойных полупрозрачных образцов» Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук, № 4, с. 75-87 (2015)

Предложена теория генерации основной гармоники нелинейного ФА-сигнала в полупрозрачных двухслойных твёрдотельных образцах. Получено общее выражение для акустического колебания давления в газовой среде. Найдены выражения для амплитуды и фазы этого сигнала для наиболее интересных случаев и установлена зависимость этих величин от частоты модуляции падающего луча.

Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук, № 4, с. 75-87 (2015) | Рубрика: 06.17

 

Салихов Т.Х., Махмалатиф А., Ходжаев Ю.П. «Особенности возбуждения основной гармоники нелинейного фотоакустического отклика в оптически неоднородных твердотельных образцах» Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук, № 1, с. 58-69 (2017)

Предложена теория генерации основной гармоники нелинейного ФА-сигнала в оптически неоднородных образцах. Для наиболее интересных случаев установлены зависимости амплитуд и фазы этого сигнала от частоты модуляции падающего луча и термических коэффициентов теплофизических величин всех слоев, степени черноты и оптического коэффициента поглощения.

Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук, № 1, с. 58-69 (2017) | Рубрика: 06.17

 

Салихов Т.Х., Махмалатиф А., Ходжаев Ю.П. «Особенности генерации основной гармоники нелинейного фотоакустического отклика в оптически неоднородных двухслойных образцах» Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук, № 2, с. 74-87 (2017)

Предложена теория возбуждения основной гармоники нелинейного ФА-сигнала в оптически неоднородных двухслойных твердотельных системах. Для ряда случаев, реализующих в ФА-эксперименте, получены выражения, описывающие зависимости амплитуды и фазы этого сигнала от термических коэффициентов теплофизических и оптических параметров, включая оптический коэффициент поглощения, а также от частоты модуляции падающего луча.

Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук, № 2, с. 74-87 (2017) | Рубрика: 06.17

 

Петросян С.А., Николаев Д.А., Цысарь С.А., Свет В.Д., Сапожников О.А. «Звуковидение в жидкости с приемом эхо-импульсных сигналов посредством многоканального волновода и зеркально-линзовой акустической системы.» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 179-185 (2020)

Предложен метод получения акустического изображения объектов в жидкости с помощью двумерной приёмной решетки в комбинации с зеркально-линзовой акустической системой, регистрирующей эхо-импульсные сигналы. Отличительной особенностью разработанного метода по сравнению с традиционными подходами является возможность звуковидения в агрессивной жидкой среде за счёт того, что приёмные элементы находятся на значительном удалении от неё. Исследуемый объект облучается акустическими импульсами от погружённого в жидкость источника. Для эффективного улавливания возникающих эхо-сигналов используется акустическая линза, расположенная около исследуемого объекта так, чтобы он находился вблизи фокуса. После прохождения через линзу эхо-импульсы отражаются от плоского зеркала и посылаются на вторую линзу, которая направляет акустические сигналы на входной торец многоканального волновода. Указанный волновод представляет собой набор металлических стрежней, расположенных параллельно друг другу и объединённых в пучок. Каждый стержень является независимым волноводом, позволяющим с малыми потерями передавать попадающие на его вход акустические сигналы. Выход волноводной системы находится вне жидкости, где производится регистрация акустических сигналов с помощью сопряжённой с торцами стержней матрицы пьезоприёмников. В работе представлены как результаты моделирования, так и экспериментальные изображения, полученные в воде с помощью созданного звуковизора.

Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 179-185 (2020) | Рубрики: 04.14 06.17