Дьяконов Е.А., Пожар В.Э. «Расчет спектрального пропускания акустооптического фильтра при амплитудной и частотной модуляции управляющего сигнала» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 17-20 (2023)

Акустооптический перестраиваемый фильтр – это спектральный прибор, действующий по принципу дифракции света на ультразвуке. В случае гармонической ультразвуковой волны, ширина окна спектрального пропускания минимальна и определяется размерами области взаимодействия. При этом, в ряде практических задач нужно обеспечить регулируемую ширину окна и управлять формой функции пропускания. Для этого может использоваться, например, модулированный или мультичастотный управляющий сигнал, каждая из частотных составляющих которого вызывает дифракцию света на соответствующей длине волны, расширяя окно или образуя многооконную функцию. При этом, в силу нелинейной зависимости коэффициента дифракции от мощности ультразвука, функция пропускания акустооптического фильтра S(λ), в общем случае, не совпадает со спектром мощности управляющего сигнала P(f). Целью настоящей работы явилось определение характеристик широкоугольного акустооптического фильтра при подаче на его вход квазигармонического сигнала с произвольным характером модуляции амплитуды и частоты во времени. Обсуждается также и обратная задача, то есть синтез управляющего сигнала, позволяющего получить заданную функцию пропускания.

Квашенникова А.В., Юлдашев П.В., Есипов И.Б., Хохлова В.А. «Нелинейная трехмерная модель параметрической генерации низкочастотного сигнала разностной частоты» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 1 (2023)

Асфандияров Ш.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Использование метода акустической голографии для исследования ультразвукового поля 128-элементной фокусированной решётки в воздухе» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 4-6 (2023)

Цысарь С.А., Асфандияров Ш.А., Росницкий П.Б., Хохлова В.А., Сапожников О.А. «Фазовая коррекция каналов многоэлементной терапевтической решетки с помощью метода акустической голографии» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 7-8 (2023)

Котельникова Л.М., Юлдашев П.В., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Влияние акустической нелинейности на величину радиационной силы, оказываемой фокусированным ультразвуковым пучком на упругий шар в жидкости» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 9-12 (2023)

Зотов Д.И., Румянцева О.Д., Черняев А.С. «Вычисление поля, рассеянного от большой неоднородной области» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 13-15 (2023)

Иванов М.А., Шуруп А.С. «Оценка скорости звука в газонасыщенных осадках по данным с векторного приемника» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 16-17 (2023)

Преснов Д.А. «Математическое моделирование сейсмоакустических волн в слоистом арктическом волноводе» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 18-20 (2023)

Прохоров В.Е. «Объемные осцилляции и акустическое излучение подводных газовых пузырей при столкновении капли с поверхностью воды» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 21 (2023)

Володарский А.Б., Кокшайский А.И., Одина Н.И., Коробов А.И. «Влияние скорости продольной деформации на упругие свойства полимера ABS» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 24-26 (2023)

Чуков В.Н. «Нарушение рэлеевского закона и структура спектра резонансного и диффузного рассеяния волны Рэлея на статистической неоднородности изотропного твёрдого тела» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 27-28 (2023)

Хазанов Г.Е., Ермаков С.А., Доброхотов В.А. «Затухание гравитационных волн на фрагментированном льду. Натурный эксперимент и численное моделирование» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 29-31 (2023)

Как известно, морской лед на начальном этапе своего формирования в прикромочной зоне может существовать в разных формах, таких, как ледяное сало, снежура, блинчатый лед. Перечисленные выше начальные формы льда (НФЛ) приводят к затуханию волн на морской поверхности и, соответственно, влияют на интенсивность микроволнового рассеяния на морской поверхности. Данная работа нацелена на анализ распространения волн в присутствии НФЛ для дальнейшей разработки физических моделей затухания волн. В работе представлены результаты специальных натурных экспериментов по исследованию затухания ветровых волн различной длины в присутствии имитаторов льдин, а также приведены результаты численного моделирования затухания гравитационных волн и дано сравнение с результатами экспериментов. Дана интерпретация наличия локального максимума коэффициента затухания как функции отношения размера льдины к длине волны, как результат резонансного при близких частотах волн и собственных частотах колебания тела.

Ливенец З.Д., Луговский А.Ю. «Формирование и эволюция крупномасштабных вихревых структур в аккреционных дисках вокруг нейтронных звёзд» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 34-35 (2023)

Целью работы является исследование свойств аккреционных звездных дисков при моделировании нестационарных процессов в них. Подобные газовые диски формируются вокруг компактных небесных тел большой массы. Таким объектом может быть нейтронная звезда или черная дыра. В результате захвата гравитационным полем звезды межзвездного газа с большим угловым моментом возникает аккреционный диск. Для того, чтобы вещество аккрецировало (падало) на звезду, необходим отвод углового момента от вещества диска. Известно много механизмов отвода углового момента от вещества аккреционного диска, но все они имеют те или иные недостатки.

Доброхотов В.А., Ермаков С.А., Сергиевская И.А. «О модуляции гравитационно-капиллярных волн внутренней волной» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 40-42 (2023)

Внутренние волны (ВВ) в океане проявляются на его поверхности в виде полос с различной интенсивностью ветровых волн, что дает возможность обнаружения ВВ и восстановлении их характеристик по данным дистанционного зондирования океана, в частности, с использованием спутниковых радиолокаторов микроволнового диапазона). Вариации интенсивности ветровых волн, которые обусловлены модуляцией последних в поле орбитальных течений ВВ на морской поверхности, обусловлены рядом физических механизмов, в том числе кинематическим (резонансным) механизмом, модуляцией концентрации пленок поверхностно-активных веществ и, как результат, коэффициента затухания ветровых волн, нелинейными эффектами, связанными с сильными обрушениями, а также микрообрушениями ветровых волн в поле ВВ, модуляцией коэффициента возбуждения волн ветром и др. Несмотря на значительное число работ, проблема воздействия ВВ на ветровые волны пока не может считаться до конца решенной и не потеряла актуальности. Важную роль в изучении различных механизмов модуляции играет лабораторный эксперимент. Целью настоящей работы является лабораторное моделирование воздействия ВВ на гравитационно-капиллярные волны (ГКВ) см-дм длин волн и на сигнал обратного радиолокационного (РЛ) рассеяния микроволн Ка-диапазона в условиях конечности амплитуды ГКВ.

Андреев П.А. «Спин-электрон-акустические волны и солитоны в магнитоупорядоченных проводниках» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 2-4 (2023)

Рассматриваются волновые процессы в проводниках. Основное внимание уделяется высокочастотным волнам. Рассмотривается динамика электронного газа. В литературе, хорошо известно, что электронный газ демонстрирует существование продольных ленгмюровских волн, которые представляют собой колебания электронов относительно положительно заряженных ионов. При исследовании волновых процессов такого типа широко используются методы гидродинамики или физической кинетики. В магнитоупорядоченных проводниках электронный газ обладает частичной спиновой поляризацией, что приводит к возникновению спиновых волн в системе электронов. Для исследования частично спин-поляризованного электронного газа была предложена квантовая гидродинамика с раздельной спиновой эволюцией [1]. В которой подсистемы электронов с определённой проекцией спина рассматриваются отдельно как две взаимодействующие “жидкости”. Такой подход демонстрирует существование спин-электрон-акустических волн, которые проявляются в относительных колебаниях электронов с разной проекцией спинов, приводящие к колебаниям части электронов относительно положительно заряженного фона ионов. Аналогичные решения получены в низкоразмерных системах, в частности в графене [2], где такие решения называются спиновыми плазмонами. Другим примером является исследование электронэлектронной и электронно-дырочной жидкостей при различных концентрациях и массовых соотношениях [3], где использовано кинетическое уравнение Ландау–Силина. Спин-электрон-акустические волны были исследованы в различных режимах. В частности, было показано существование поверхностных спин-электрон-акустических волн [4] и спин-электрон-акустических солитонов [5]. Особенности спин-электронакустических волн и солитонов в режиме высокой плотности исследуется в работе [6]. 1. P.A. Andreev // Phys. Rev. E. 2015. V. 91. P. 033111. 2. A. Agarwal et al. // Phys. Rev. B. 2014. V. 90. P. 155409. 3. A. N. Afanasiev // Phys. Rev. B. 2022. V. 106. P. 224301. 4. P. A. Andreev, L. S. Kuz'menkov // Appl. Phys. Lett. 2016. V. 108. P. 191605. 5. P. A. Andreev // Phys. Plasmas. 2016. V. 23. P. 012106. 6. P. A. Andreev // Phys. Plasmas. 2022. V. 29. P. 122102.

Филатов Я.А., Геревенков П.И., Калашникова А.М., Хохлов Н.Е. «Нелокальное возбуждение магнитоупругих волн распространяющимся спин-волновым континуумом» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 9-10 (2023)

Исследование спиновых волн (магнонов) на сегодняшний день является одним из наиболее перспективных направлений при разработке логических элементов и вычислительных устройств, альтернативных современной полупроводниковой электронике. К преимуществам использования спиновых волн в качестве носителей информации относят отсутствие тепловых потерь при распространении, а также возможность реализации принципиально новых архитектур вычислительных операций, например, выходящих за рамки булевых систем. Необходимым условием дальнейшего развития технологий магнонных вычислительных устройств является возможность эффективного возбуждения когерентных коротковолновых магнонов и управление их параметрами, реализуемое, например, за счет взаимодействия с фононной подсистемой или магнитными неоднородностями. В представляемой работе экспериментально исследовано оптическое возбуждение широкополосного пакета обменных спиновых волн, распространяющегося с гиперзвуковой групповой скоростью вглубь образца лютециевого феррит-граната. Продемонстрировано, что лазерноиндуцированный спин-волновой пакет испытывает неупругое рассеяние на краю образца и связывается с продольными акустическими фононами с возбуждением вторичной магнитоупругой волны.

Белякин С.Т. «Применение метода Галеркина в уравнении Курамото–Цузуки в нейронных сетях» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 3-5 (2023)

Используется динамическая солитонная модель, учитывающая условия хиральности в активных и пассивных нейронных сетях. На основе этой модели, предполагается изучение состояния сети. Термин, нейронные сети относится к сетям нейронов в мозге млекопитающих. Нейроны являются его основными вычислительными единицами и в мозгу они объединены в сеть для обработки данных. Это очень сложная задача, поэтому динамика нейронных сетей в мозге млекопитающих в ответ на внешние раздражители может быть довольно сложной. Для решения, таких ассоциативных задач, могут хорошо работать искусственные нейронные сети, когда новые наборы данных подчиняются тем же принципам, что и обучающие данные.

Чупова Д.Д., Росницкий П.Б., Солонцов О.В., Гаврилов Л.Р., Мершина Е.А., Синицын В.Е., Хохлова В.А. «Возможности компенсации аберраций при транскраниальной фокусировке мощного ультразвука в область мозга для черепов различной внутренней структуры и геометрии» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 4-5 (2023)

Метод ультразвуковой нейрохирургии позволяет проводить операции на мозге неинвазивно. Идея метода состоит в фокусировке ультразвукового пучка через невскрытый череп в заданные участки мозга, что приводит к быстрому локальному нагреву ткани в фокальной области и ее последующему разрушению. Кости черепа сильно искажают ультразвуковой пучок, поэтому для эффективного и безопасного облучения необходимо компенсировать возникающие аберрации. Однако на практике не всегда удается успешно провести коррекцию аберраций и для ряда пациентов неинвазивная ультразвуковая хирургия остается недоступной, что связано с индивидуальными особенностями строения черепа пациента. Таким образом, целью данной работы было исследование влияния особенностей строения черепа на искажение ультразвукового пучка и возможности компенсации аберраций при облучении семи черепов различных пациентов с использованием нового класса излучателей компактной формы.

Солонцов О.В., Чупова Д.Д., Росницкий П.Б., Гаврилов Л.Р., Мершина Е.А., Синицын В.Е., Хохлова В.А. «Влияние анатомических особенностей головы человека на диапазон глубин эффективной фокусировки при транскраниальном облучении глубоких структур головного мозга» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 6-7 (2023)

При проведении транскраниальных операций с использованием фокусированного ультразвука необходимо учитывать наличие акустических неоднородностей на пути ультразвукового пучка, вызванных различием акустических свойств тканей головы. Анатомические особенности черепа пациента могут оказывать значительное влияние на результат облучения. Для коррекции аберраций используются многоэлементные фазированные решетки и акустические модели головы, построенные на основе данных компьютерной томографии (КТ). На сегодняшний день на практике проводятся операции с помощью систем ExAblate – 1024-элементных полусферических решеток от компании Insightec Ltd. Недавно появился новый класс компактных решеток с абсолютно плотным заполнением поверхности элементами. Такие решетки можно смещать относительно головы, увеличивая таким образом область воздействия. Однако, важно учитывать влияние анатомических особенностей строения головы пациента на область эффективного и безопасного облучения. В клинической практике применяются лучевые методы компенсации аберраций, однако они не учитывают большое количество волновых эффектов. В то же время дифракционные методы коррекции требуют серьезных временных затрат. Цель данной работы заключается в сравнении диапазона эффективных и безопасных глубин фокусировки на примере КТ семи черепов для лучевых и дифракционных методов компенсации аберраций.

Пестова П.А., Юлдашев П.В., Хохлова В.А., Карзова М.М. «Влияние траектории облучения на скорость тепловой абляции и объем разрушенной биоткани при ударно-волновом воздействии фокусированным ультразвуком» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 8-10 (2023)

В неинвазивной хирургии с помощью технологии HIFU (от англ. аббревиатуры High Intensity Focused Ultrasound) возможно создать тепловое разрушение биологической ткани, используя ее локальный нагрев фокусированными ультразвуковыми волнами. Несмотря на доказанную эффективность применения данной технологии в клинической практике, у нее выделяют некоторые ограничения, среди которых невысокая скорость тепловой абляции и возможность нежелательного перегрева близко расположенных тканей из-за неопределенности конечного размера разрушения вследствие его удлинения вдоль оси излучателя за счет тепловой диффузии. Для нивелирования данных ограничений было предложено использовать импульсно-периодические ударно-волновые режимы облучения, в которых в фокальном профиле волны формируется ударный фронт. Образование ударного фронта сопровождается резким поглощением энергии ультразвукового пучка на разрыве, в результате чего происходит формирование единичного теплового разрушения в течение миллисекунд. Для создания объемных разрушений фокус излучателя перемещают по дискретной траектории в плоскости, перпендикулярной направлению распространения пучка. В клинической практике используются квазигармонические режимы облучения, в которых происходит многократное обучение дискретных фокусов траектории, состоящей из концентрических окружностей с радиусами 2, 4, 6 и 8 мм. При облучении в ударноволновых режимах необходимости повторного облучения каждого дискретного фокуса траектории нет, поскольку единичное разрушение формируется в течение однократного воздействия. Ранее было предложено рассматривать траектории с равномерным заполнением дискретными фокусами планируемой формы разрушения (т.н. «равномерные» траектории) и формировать объемные тепловые разрушения в ткани путем однократного облучения каждого дискретного фокуса в ударно-волновом режиме. Однако остается актуальным вопрос, влияет ли порядок облучения дискретных фокусов «равномерной» траектории на объем создаваемого разрушения, его форму, а также на скорость тепловой абляции и характер распределения температурного поля. Целью настоящей работы являлось сравнение вышеуказанных параметров создаваемого объемного теплового разрушения при облучении ткани в ударно-волновом режиме с использованием трех различных последовательностей облучения дискретных фокусов «равномерной» траектории («спиралевидная», «клиническая», «змейка»).

Нартов Ф.А., Хохлова В.А. «Исследование возможностей электронного перемещения фокуса линейной ультразвуковой фазированной решётки для использования в терапии и её визуализации» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 13-14 (2023)

На сегодняшний день активно исследуются возможности использования ультразвука для повышения эффективности адресной доставки лекарств. С помощью фокусированного ультразвука возможно возбуждение инерционной кавитации, повышающей проницаемость стенок сосудов для молекул лекарств. В недавних исследованиях, проводившихся на опухолях поджелудочной железы мышей in vivo, было установлено, что с помощью импульсного фокусированного ультразвука высокой интенсивности возможна генерация нелинейных волн с ударными фронтами, достаточными для возбуждения кавитации в биологических тканях без дополнительного введения контрастных агентов. На основании результатов исследования был разработан и изготовлен ультразвуковой излучатель, способный как генерировать ультразвуковые волны с нелинейными ударными фронтами достаточной амплитуды для генерации инерционной кавитации, так и визуализировать объекты сантиметровых размеров для осуществления контроля за облучением. Целью данной работы было исследование пространственной структуры поля произведённого излучателя в линейном режиме его работы и сравнение границ диапазона электронного сканирования со значениями, полученными при его проектировании. Исследуемый 64-элементный прямоугольный излучатель с рабочей частотой 1,05 МГц был изготовлен компанией Sonic Concepts (Bothell, US). Фокусировка в плоскости изображений достигалась путём электронного задания фазы колебаний для каждого элемента, в вертикальной плоскости фокусировка. Для характеризации поля произведённого излучателя использовался метод акустической голографии.

Асфандияров Ш.А., Агафонов А.А., Коробов А.И., Андреев В.Г. «Измерение скорости и затухания сдвиговых волн в гелеобразной среде методом лазерной виброметрии» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 15-18 (2023)

Сдвиговая упругость мягких тканей может быть измерена путем возбуждения и измерения скорости низкочастотных сдвиговых волн. Перспективным является доплеровский метод измерения упругости. Метод заключается в измерении сдвига фаз колебаний двух близколежащих рассеивателей с помощью ультразвуковых зондирующих импульсов. Однако такие измерения проводятся вблизи низкочастотного излучателя, где распределение фазы достаточно неоднородно вследствие дифракционных эффектов, наличия излучения волн поверхностными волнами и волнами утечки, а также искажено отражениями от границ. С этими проблемами постоянно сталкиваются разработчики устройств оптической эластографии, в которых смещения частиц среды измеряются методом оптической когерентной томографии. В связи с этим постоянно развиваются теоретические подходы и экспериментальные методы, позволяющие достаточно точно описывать структуру поля низкочастотных вибраторов в гелеобразной среде. Использование лазерного виброметра, способного бесконтактно измерять колебания частиц среды под действием сдвиговых волн, является перспективным для решения указанной проблемы. Целью настоящей работы было описание поведения сдвиговых волн с помощью релаксационной модели среды с одним временим релаксации по пространственной структуре сдвиговых волн, возбуждаемых одномерным источником в гелеобразной среде, методом лазерной виброметрии.

Коннова Е.О., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Оптимизация разложения в конечный ряд Фурье однонаправленного широкоугольного пропагатора» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 8-9 (2023)

В настоящее время методы высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука активно развиваются в медицинских целях, например, для неинвазивного разрушения опухолей в мягких тканях организма. Численное моделирование сфокусированных пучков играет решающую роль при проектировании преобразователей и прогнозировании характеристик ультразвукового поля, создаваемого ими. Для построения наиболее точных теоретических моделей для моделирования ультразвука обычно используются полноволновые уравнения акустики, которые, однако, при их численном решении требуют больших вычислительных ресурсов. Однонаправленные волновые модели, основанные, например, на однонаправленном уравнении Вестервельта или уравнении Хохлова–Заболотской–Кузнецова (ХЗК), предпочтительны с точки зрения вычислительных затрат во многих случаях, особенно когда нелинейные эффекты играют существенную роль. Численные алгоритмы для однонаправленного уравнения Вестервельта в основном адаптированы для однородных или слоистых сред. Также разработаны численные методы решения параболического уравнения, как в однородных, так и в плавно неоднородных средах. Однако из-за параксиального приближения их использование ограничено слабо сфокусированными пучками, тогда как сфокусированные ультразвуковые преобразователи часто имеют большие углы фокусировки. В этих условиях имеет смысл обратиться к более общим широкоугольным параболическим приближениям для описания дифракции однонаправленных пучков, которые также могут охватывать случаи слабо неоднородных сред распространения.