Influence of Electron-electron Drag on Piezoresistance of n-Si

Piezoresistance of n-Si is considered with due regard for inter-valley drag. It is shown that inter-valley drag gains the piezocoefficient and diminishes the mobility. In the region of nondegenerate carriers the effect of drag increases when carrier concentration rises and temperature falls.Comment: 9 pages, 4 figure

Efficient spin control in high-quality-factor planar micro-cavities

A semiconductor microcavity embedding donor impurities and excited by a laser field is modelled. By including general decay and dephasing processes, and in particular cavity photon leakage, detailed simulations show that control over the spin dynamics is significally enhanced in high-quality-factor cavities, in which case picosecond laser pulses may produce spin-flip with high-fidelity final states.Comment: 6 pages, 4 figure

Quality assessment of laser cladded HSS coatings with deep penetration into base material to obtain a smooth gradient of properties in coating-substrate interface

ArticleThe present research is dedicated to the study of influence of coaxial laser cladding (CLC) process parameters onto values of alloying compo nents content in the coatings, morphology as well as the influence of post - cladding heat treatment on the quality and mechanical properties of coatings. The research is based on a hypothesis that applying of first layer of coatings onto steel substrate wit h keyhole in penetration allows achieving smooth gradient of properties of the coating - substrate system. As a result it may provide a smooth distribution of the internal residual stresses in interface as well as the better resistance to external stress dur ing cyclic load in tool operation processes: metal forming, stamping etc. Experimental work was carried out using CLC system, which consists of industrial robot Kuka and 1 kW IPG Yb - fiber laser, integrated to the coaxial powder supplying cladding head. The regularities of formation of High Speed Steel AISI М2 cladding coatings created by different regimes were studied by deposition onto EN 41Cr4 and C80U steel substrates. The quality of achieved coatings has been evaluated by examination of morphology of tr ansverse cross - sections, coatings geometrical features, elemental composition and microhardness distribution inside coatings. Additionally detailed assessment of coating thickness and content of alloying elements using statistical methods has been performe d. As a result of the research done the degree of influence of chosen CLC process parameters onto quality characteristics were estimated. The most appropriate cladding regime for used method was proposed

Computer simulation of operation plant effective modes for water disinfection by electrical discharges in gas bubbles

Purpose. Determination by means of computer simulation of the most efficient modes of operation of the installation for water disinfection using discharges in gas bubbles, in which (modes) the amplitude of voltage pulses at the processing unit and on the layer of treated water is not less than the voltage amplitude immediately after the switching discharger. Methodology. To achieve this goal, we used computer simulation using Micro-Cap 10. We used two different electrical circuits that simulate the operation of the experimental setup in two different modes: in a mode with a restoring electrical strength of the discharge gap in the gas bubble between two adjacent voltage pulses on the discharge node and in the mode without restoring this dielectric strength. In computer simulation, we varied the following factors: the maximum simulation step, inductances, capacitances, active resistances, wave resistance of a long line, and the delay time for the operation of a spark gap simulating a discharge gap in a gas bubble. Results. Computer modeling has shown that in order to increase the voltage amplitude at the treatment unit and on the layer of treated water, it is necessary to reduce the load capacitance – the capacitance of the water layer in the treatment unit to 10 pF or less, to increase the active resistance of the water layer to 500 W or more. An important factor for increasing the voltage and electric field strength in the discharge unit and, consequently, for increasing the efficiency of treated water disinfection is the discharge delay time in gas bubbles. The most rational delay time for the operation of the arrester, which is the gap in the gas bubble inside the water, under the conditions considered by us is 4–5 ns. It is with this delay time that the amplitude of voltage pulses at the node of disinfecting water treatment and on the layer of treated water is maximum, all other things being equal. Furthermore, with such a delay time this amplitude of voltage pulses significantly exceeds the voltage amplitude directly after the main high-voltage discharger, switching energy from the high-voltage capacitive storage to the processing unit through a long line filled with water. Originality. Using computer simulation, we have shown the possibility of increasing the voltage at the discharge unit of the experimental setup by 35 % without increasing the voltage of the power source. This provides a higher efficiency of microbiological disinfection of water by nanosecond discharges in gas bubbles and lower specific energy consumption. Practical value. The obtained results of computer simulation confirm the prospect of industrial application of installations using nanosecond discharges for disinfection and purification of wastewater, swimming pools and post-treatment of tap water.Мета. Визначення за допомогою комп’ютерного моделювання найбільш ефективних режимів роботи установки для знезараження води за допомогою розрядів у газових бульках, при яких (режимах) амплітуда імпульсів напруги на вузлі обробки та на шарі води, що обробляється, не менше амплітуди напруги безпосередньо після комутуючого розрядника. Методика. Для досягнення поставленої мети ми використовували комп’ютерне моделювання за допомогою Micro-Cap 10. Ми використовували дві різні електричні схеми, що моделюють роботу експериментальної установки в двох різних режимах: в режимі з електричною міцністю, що відновлюється, розрядного проміжку в газовій бульці між двома сусідніми імпульсами напруги на розрядному вузлі та у режимі без відновлення цієї електричної міцності. При комп’ютерному моделюванні варіювалися такі фактори: максимальний крок при моделюванні, індуктивності, ємності, активні опори, хвильовий опір довгої лінії, час затримки спрацьовування розрядника, що моделює розрядний проміжок у газовому міхурі. Результати. Комп’ютерне моделювання показало, що для збільшення амплітуди напруги на вузлі обробки і на шарі води, що обробляється, слід зменшувати навантажувальну ємність – ємність шару води у вузлі обробки до 10 пФ і менше, збільшувати активний опір шару води до 500 Ом і більше. Важливим чинником збільшення напруги і напруженості електричного поля в розрядному вузлі і, отже, збільшення ефективності знезараження оброблюваної води є час затримки розряду в газових бульбашках. Найбільш раціональний час затримки спрацьовування розрядника, яким є зазор у газовій бульці всередині води, у розглянутих умовах становить 4-5 нс. Саме при такому часі затримки амплітуда імпульсів напруги на вузлі знезаражувальної обробки води і на шарі оброблюваної води є максимальною за інших рівних умов і істотно перевищує амплітуду напруги безпосередньо після основного високовольтного розрядника, що комутує енергію з високовольтного ємнісного нагромаджувача у вузол обробки. Наукова новизна. За допомогою комп’ютерного моделювання показана можливість підвищення напруги на розрядному вузлі експериментальної установки на 35 % без збільшення напруги джерела живлення, що забезпечує більш ефективне мікробіологічне знезараження води за допомогою наносекундних розрядів у газових бульбашках за малих питомих витрат енергії. Практична значущість. Отримані результати комп’ютерного моделювання підтверджують перспективу промислового застосування установок з використанням наносекундних розрядів для знезараження та очищення стічних вод, басейнів та доочищення водопровідної води

Features of distribution of electric field strength and current density in the reactor during treatment of liquid media with high-voltage pulse discharges

Purpose. Development and use of a mathematical model of the stages of formation of high-voltage pulse discharges in gas bubbles in the discharge gap «rod-plane» to identify the features of the electric field intensity distribution in the reactor and determine the current density in the load during disinfection and purification of liquid media by high-voltage pulse discharges and find the most rational treatment. Methodology. To achieve this goal, we used computer modeling using the finite element method as a method of numerical analysis. An experimental reactor model was created that takes into account the dynamics of discharges in gas bubbles in water. The equations describing the system include the generalized Ampere equation, the Poisson equation and the electric displacement equation, taking into account the corresponding initial and boundary conditions, as well as the properties of materials. The dependence of the potential of a high-voltage electrode on time has the form of a damped sinusoid, and the specific electrical conductivity in a gas bubble is a function of time. Processes occurring at the front of the voltage pulse from 0 to 20 ns are considered. Results. It is shown that with an increase in conductivity and high-voltage potential to amplitude values in a gas bubble, the electric field strength in the water layer in the reactor reaches 70 kV/cm, and it is in the water layer that there is a strong electric field. The calculations show that already by 19th ns the density of conduction currents in water prevails over that of displacement currents. At the same time, additional inclusions in the water significantly affect the distribution of electric field strength and current density, creating a significant difference in their values at the boundaries of the interface between the bubble, conductive element and water. Originality. A simulation of the dynamics of transient discharge processes in a gas bubble and a layer of water with impurities was carried out, including an analysis of the distribution of the electric field strength and current density in a system with rod-plane electrodes in the phase transition section of a gas bubble-water. This approach allows us to reveal the features of processes in reactors and to investigate the influence of phase transitions on the distribution of electrophysical quantities. Practical value. Computer simulations confirm the prospect of using nanosecond discharges generated in gas bubbles within a volume of water for widespread industrial use and are of great interest for further experimental and theoretical research. References 25, figures 9.Мета. Розробка та використання математичної моделі стадій формування високовольтних імпульсних розрядів у газових бульках в розрядному проміжку «стрижень-площина» для виявлення особливостей розподілу напруженості електричного поля в реакторі і визначення густини струму в навантаженні при знезаражуючій обробці і очищенні рідких середовищ високовольтними імпульсними розрядами та знаходження найбільш раціональних режимів обробки. Методика. Для досягнення поставленої мети ми використовували комп’ютерне моделювання за допомогою методу скінченних елементів як методу чисельного аналізу. Створено модель експериментального реактора, що враховує динаміку розрядів у газових бульках у воді. Рівняння, що описують систему, включають узагальнене рівняння Ампера, рівняння Пуассона і рівняння електричного зміщення, з урахуванням відповідних початкових і граничних умов, а також властивостей матеріалів. Залежність потенціалу високовольтного електрода від часу має форму затухаючої синусоїди, а питома електропровідність у газовій бульці є функція часу. Розглянуто процеси, що протікають на фронті імпульсу напруги від 0 до 20 нс. Результати. Показано, що зі зростанням провідності та високовольтного потенціалу до амплітудних значень у газовій бульці, напруженість електричного поля в шарі води в реакторі досягає значень 70 кВ/см, і саме в шарі води існує сильне електричне поле. З розрахунків випливає, що біля 19-ої нс, густина струмів провідності у воді вже перевершує густину струмів зміщення. При цьому додаткові включення в воді істотно впливають на розподіл напруженості електричного поля та густини струму, створюючи значне збільшення в їх значеннях на границях розділу середовищ між бульбашкою, провідним елементом та водою. Наукова новизна. Проведено моделювання динаміки швидкоплинних процесів розряду в газовій бульці та шарі води з домішками, включно з аналізом розподілу напруженості електричного поля і густини струму в системі з електродами «стрижень-площина» в ділянці фазового переходу газова булька-вода. Цей підхід дозволяє розкрити особливості процесів в реакторах і дослідити вплив фазових переходів на розподіл електрофізичних величин. Практична цінність. Комп’ютерне моделювання підтверджує перспективу застосування наносекундних розрядів, що генеруються в газових бульках усередині об’єму води, для широкого промислового використання і становлять великий інтерес для подальших експериментальних і теоретичних досліджень. Бібл. 25, рис. 9

New approach for recycling spare parts, components and assemblies

Recycling and disposal are one of the most complicated topics in the lifecycle of a mechanism, especially in case of previous generations of machines that were designed without taking any care of post exploitation period. In the current work, the ‘feasibility points’ of recycling units, methods of recycling as well as pricing formation for recycling materials, reviewed and proposed by several world universities and scientific bureaus and applied by major world brands have been analysed. The general principles that should be rated as a basis when designing and creating new mechanisms, as well as the actions which we consider as a necessary supplement to the existing rules of the lifecycle of assemblies and which should be applied in practice, were introduced by authors in the ‘Management of parts and components for units and assemblies in mechanical engineering industry and its impact on the environment’. It was discovered that even modern assemblies, not to mention previous generations, are being designed without taking into consideration any possibilities of easy recycling the used materials. The number of components of mechanisms, which are being repaired as assemblies, is continuously increasing, while maintainability and repairability of separate parts is decreasing. Taking into account the state of the art in the field, the new approach for promoting the reusing natural resources and decreasing the harmful effects of obsolete components of mechanisms on the environment is proposed. Thus, using the fast-moving parts that in post operational period can be easily detailed by type of a material will ensure more efficient consumption of natural resources. Our research and developments significantly reduce the costs of recycling and these materials become competitive comparing to the new ones. Taking into account the state of the art in the field, the new approach for promoting the reusing natural resources and decreasing the harmful effects of obsolete components of mechanisms on the environment is proposed

Адміністративно-процедурні гарантії суб’єктивних публічних прав в умовах воєнного стану

The scientific article is devoted to the study of the problems of guaranteeing subjective public rights with the help of administrative and procedural means. The purpose of the article is to study the normative legal acts adopted by the legislative and executive authorities, which introduced changes in the procedure for the exercise by individuals of their rights and performance of duties in the field of public administration; finding out whether the adopted acts ensure the operation of the principles of administrative procedure; analysis of changes in the legal regulation of the procedure for the provision of administrative services; formulation of conclusions on the state of administrative and procedural support for the implementation of subjective public rights in a state of martial law; determining the vectors for further legislative renewal of the institute of administrative procedure, taking into account Ukraine's European integration aspirations. It was stated that in Ukraine, despite the active formation and development of administrative and procedural legislation, there is no general law on administrative procedure, which should enshrine the basic principles and rules that guarantee the right of a private person to proper administration, and the public administration is bound by instructions to act in accordance with the best European standards. The resolutions adopted by the Cabinet of Ministers of Ukraine were analyzed, which changed the procedure for providing administrative services, introduced features of the implementation of a number of subjective public rights. The drafts of some legislative acts have been studied, proposals have been made to improve their content, taking into account the principles of administrative procedure. Based on the results of the study, conclusions were drawn about the leading role of the Cabinet of Ministers of Ukraine in the legal regulation of the administrative procedure, due to the requirements of martial law; the toolkit of administrative and procedural regulation in the conditions of martial law is given, which includes: the extension of the validity of documents, the simplification of administrative proceedings, the digitalization of communication and documents, the extraterritoriality of the competence of administrative bodies, the more active use of interoperability as an opportunity for interaction between public registries, the abolition of aggravating procedures; the necessity of introducing the rules of administrative procedure into the legal field of Ukraine is emphasized, and the possibility of using some tools of administrative and procedural provision of the rights of a private person, applied in martial law, to regulate public relations in peacetime is presumed.Наукова стаття присвячена дослідженню проблематики гарантування суб’єктивних публічних прав адміністративно-процедурними засобами за умов воєнного стану. Мета статті полягає у дослідженні прийнятих органами законодавчої та виконавчої влади нормативно-правових актів, якими внесено зміни в порядок реалізації приватними особами їх прав та виконання обов’язків у сфері публічного адміністрування; з’ясуванні, чи забезпечена у прийнятих актах дія принципів адміністративної процедури; аналізі змін у правовому регулюванні процедури надання адміністративних послуг; формулюванні висновків про стан адміністративно-процедурного забезпечення реалізації суб’єктивних публічних прав в умовах воєнного стану; окресленні векторів подальшого законодавчого оновлення інституту адміністративної процедури з огляду на євроінтеграційні прагнення України. За результатами дослідження зроблено висновки щодо провідної ролі Кабінету Міністрів України в правовій регламентації адміністративної процедури, зумовленій вимогами воєнного стану; наведено інструментарій адміністративно-процедурного регулювання в умовах воєнного стану, до якого віднесено: продовження строку дії документів, спрощення адміністративного провадження, цифровізація комунікації та документів, екстериторіальність компетенції адміністративних органів, активніше застосування інтероперабельності як можливості взаємодії публічних реєстрів, скасування процедур обтяжуючого особу характеру; акцентовано на необхідності впровадження правил адміністративної процедури в правове поле України, а також презюмовано можливість використання деяких інструментів адміністративно-процедурного забезпечення прав приватної особи, застосованих в умовах воєнного стану, для врегулювання суспільних відносин у мирний час

Weak and strong coupling limits of the two-dimensional Fr\"ohlich polaron with spin-orbit Rashba interaction

The continuous progress in fabricating low-dimensional systems with large spin-orbit couplings has reached a point in which nowadays materials may display spin-orbit splitting energies ranging from a few to hundreds of meV. This situation calls for a better understanding of the interplay between the spin-orbit coupling and other interactions ubiquitously present in solids, in particular when the spin-orbit splitting is comparable in magnitude with characteristic energy scales such as the Fermi energy and the phonon frequency. In this article, the two-dimensional Fr\"ohlich electron-phonon problem is reformulated by introducing the coupling to a spin-orbit Rashba potential, allowing for a description of the spin-orbit effects on the electron-phonon interaction. The ground state of the resulting Fr\"ohlich-Rashba polaron is studied in the weak and strong coupling limits of the electron-phonon interaction for arbitrary values of the spin-orbit splitting. The weak coupling case is studied within the Rayleigh-Schr\"odinger perturbation theory, while the strong-coupling electron-phonon regime is investigated by means of variational polaron wave functions in the adiabatic limit. It is found that, for both weak and strong coupling polarons, the ground state energy is systematically lowered by the spin-orbit interaction, indicating that the polaronic character is strengthened by the Rashba coupling. It is also shown that, consistently with the lowering of the ground state, the polaron effective mass is enhanced compared to the zero spin-orbit limit. Finally, it is argued that the crossover between weakly and strongly coupled polarons can be shifted by the spin-orbit interaction.Comment: 11 pages, 5 figure