Modification of Aluminum Alloy 1933 by the High-Current Electron Beam Irradiation

Modification of the wrought aluminum alloy 1933 through irradiation by the intense microsecond relativistic hollow electron beam was studied. Fracture mechanisms for both irradiated and non-irradiated samples, changes in the structure and chemical composition were investigated. The thermal model describing the beam-metal interaction was developed based on the hyperbolic relaxation heat transfer equation, weakly coupled theory of thermoelasticity and Stefan problem. We used the finite difference method to perform calculations according to this model. We determined experimentally as well as numerically the areas of modified and non-irradiated material, localized the quenched, heat-affected and shock-wave-affected zones

Behavior of Zr1 %Nb Alloy Under Swift Kr Ion and Intense Electron Irradiation

In this paper there were studied the physical and mechanical properties of Zr1 % Nb alloy irradiated by the Kr ion beam with energy of 107 MeV, fluences of 1·1013 and 1014 ion/cm2, and exposed to the microsecond high-current pulsed electron beam with the energy of 370 keV, incident energy fluence in the range of 20…200 J/cm2. The low-intense Kr ion implantation induced softening of the alloy. The high-intense ion beam irradiation resulted in creation of a surface strengthened layer with nanohardness of 4.5 GPa and the elastic modulus of 120 GPa. The high-current electron beam exposure lead to the macroscopic surface melting of the sample, which provoked formation of the coarse structure with predominantly brittle fracture character

Frequency analysis of the stochastic filtering using transfer functions. Part I: Sinusoidal input

Volterra-series-type analyses to communication systems with stochastic resonance driven by sine waves result to. The n -hold Fourier transform of the n -th Volterra kernel plays an important role in the analysis. Methods of computing transfer functions from the system equation are described and obtaining results are considered. It is shown, if the transfer functions are known, then the output signal can be obtained by substitution the transfer functions in general formulas derived from Volterra series representation. The obtained results showed that the amplitude of the sinusoid should not be greater than one to obtain a minor third harmonic. Besides, with an increase in the frequency of the sinusoid, the power of the output signal decreases sharply. Numerical calculations of the output signal driven by sinusoidal input were made to improve the accuracy and reliability of the obtained results. Comparative analysis showed the coincidence of the results of the calculation by different methods.Наведено аналіз на основі рядів Вольтера стосовно телекомунікаційних систем, що володіють ефектом стохастичного резонансу, які збуджуються синусоїдальним сигналом. Важливу роль при такому аналізі грає багатовимірне перетворення Фур'є. Описано способи обчислення передаточних функцій, виходячи з рівняння системи, і розглянуто результати розрахунків. Порівняльний аналіз чисельних розрахунків і розрахунків на основі рядів Вольтера показав збіг результатів розрахунку.Приведен анализ на основе рядов Вольтера применительно к телекоммуникационным системам, обладающим эффектом стохастического резонанса, возбуждаемым синусоидальным сигналом. Важную роль при таком анализе играет многомерное преобразование Фурье. Описаны способы вычисления передаточных функций, исходя из уравнения системы, и рассмотрены результаты расчетов. Сравнительный анализ численных расчетов и расчетов на основе рядов Вольтера показал совпадение результатов расчета

Precision doublet of magnetic quadrupole lenses for ion beam formation

The precision doublet of magnetic quadrupole lenses is presented. The doublet yoke and poles made from a single piece of soft magnetic iron. Doublet manufacturing technology provides of alignment of the geometric axes in the lenses with an accuracy of a few microns. The doublet geometry was chosen to obtain the maximum magnetic induction at the poles for a given radius of the lens aperture as a result of numerical simulation. An experimental study of the doublet properties was carried out using a setup for field reconstruction technique for magnetic quadrupole lenses. The relative position of the physical axes of the lenses (the geometrical location of points with zero magnetic induction) and the magnitudes of the parasitic multipole field components were determined.Розглянуто прецизійний дублет магнітних квадрупольних лінз. Ярмо і полюса дублета виготовлені з цілісного шматка магнітом’якого заліза. Технологія виготовлення дублета забезпечує співвісність геометричних осей в лінзах з точністю до декількох мікрометрів. Геометрія дублета була обрана з метою отримання максимальної магнітної індукції на полюсах для заданого радіуса апертури лінзи в результаті чисельного моделювання. Експериментальне дослідження властивостей дублета проводилося на установці для відновлення поля в магнітних квадрупольних лінзах. Визначено відносне положення фізичних осей лінз (геометричне розташування точок з нульовою магнітною індукцією) і величини паразитних мультипольних компонент поля.Рассмотрен прецизионный дублет магнитных квадрупольных линз. Ярмо и полюса дублета изготовлены из цельного куска магнитомягкого железа. Технология изготовления дублета обеспечивает соосность геометрических осей в линзах с точностью до нескольких микрометров. Геометрия дублета была выбрана с целью получения максимальной магнитной индукции на полюсах для заданного радиуса апертуры линзы в результате численного моделирования. Экспериментальное исследование свойств дублета проводилось на установке для восстановления поля в магнитных квадрупольных линзах. Определены относительное положение физических осей линз (геометрическое расположение точек с нулевой магнитной индукцией) и величины паразитных мультипольных компонент поля

Vector proton beam writing system

Vector method for scanning with focused beam of megaelectronvolt-energy in proton-beam writing is described. Vector proton-beam writing method was proven experimentally to have numerous advantages over raster method. Focused beam size and shape are measured by scanning standard copper mesh for e-beam microscopy. Prospectives of hardware and software upgrade are regarded. Vector proton-beam writing technology can be used in many appli-cations, including X-ray optics, electronics prototyping, microrobotics, microfluidics, photonics and microstructure fabrication in new materials.Дано опис векторного методу сканування сфокусованим пучком мегаелектронвольтних енергій в протонно-променевій літографії. Експериментально доведено, що векторний метод протонно-променевої літографії має ряд переваг перед растровим методом. Визначення форми та розмірів сфокусованого пучка здійснюється за рахунок сканування стандартної мідної сітки для електронної мікроскопії. Розглянуті подальші шляхи вдосконалення обладнання та програмного забезпечення. Технологія векторної протонної літографії може бути використана в багатьох застосуваннях, включно з рентгенівською оптикою, прототипуванням електроніки, мікроробототехнікою, рідинними мікроструктурами (мікрофлюїдика), фотонікою і створенням мікроструктур у нових матеріалах

High resolution probe-forming system with spherical aberration correction for nuclear microprobe

A probe-forming system based on a separate orthomorphic quadruplet of magnetic quadrupole lenses with a short working distance is considered, allowing the system demagnification to be significantly increased. Three magnetic octupole lenses are used to correct spherical aberrations. The parameters of the octupole corrector are calculated using the matricant method. The focusing properties of the system are determined by means of a probe formation optimization process based on the value of the maximum reduced collimated acceptance. The calculations performed showed the feasibility of such a probe forming system for microanalysis and proton beam writing technique.Розглянуто зондоформуючу систему на базі розподіленого ортоморфного квадруплету магнітних квадрупольних лінз з малою робочою відстанню, що дозволило значно збільшити коефіцієнти зменшення. Для корекції сферичних аберацій застосовуються три магнітні октупольні лінзи. Розрахунок параметрів октупольного коректора виконується методом матрицантів. Фокусуючі властивості системи визначаються за рахунок оптимізації процесу формування зонда на основі величини максимального приведеного колімованого аксептансу. Проведені розрахунки показали, що така система може бути реалізована для застосування в методиках мікроаналізу та протонно-променевої літографії

Neon cryovacuum system for endurance tests of electrojet propulsion systems

In article Cryovacuum Oil-free system designed to operate in the pressure range (10⁵... 4·10⁻⁵) Pa is described. Pumps and cryopanels included in a vicious cycle of manufacture and storage of liquid neon. The vacuum system is designed IPENMA National Scientific Center KhIPT for endurance tests of electrojet propulsion systems (EPS). In work the cryovacuum system for EPS at which a working body are xenon or to a lesser extent, argon is presented. In work the cryovacuum system for EPS at which a working body are xenon or to a lesser extent, argon is presented. To explore new developments such engines especially for endurance tests (up to 1000 hours of continuous operation) necessary to create a clean oil-free vacuum (2·10⁻² Pa). It is provided with neon Cryovacuum systems that can remove the heat load of up to 10 W/cm². It is shown that at condensation more than 1.5 g/cm² of xenon don't occur changes in the speed of pumping of neon pumping-out elements, i.e. at the cryopanel area near 1m² carrying out resource tests of EPS is possible.Описана безмаслянная криовакуумная система, предназначенная для работы в диапазоне давлений (10⁵... 4·10⁻⁵) Па. Насосы и криопанели включены в замкнутый цикл получения и хранения жидкого неона. Вакуумная система разработана ИПЭНМУ ННЦ ХФТИ для проведения ресурсных испытаний электрореактивных двигательных установок (ЭРДУ). Представлена криовакуумная система для стационарных плазменых двигателей (СПД), у которых рабочим телом являются ксенон и, в меньшей степени, аргон. Для исследования новых разработок таких двигателей, в особенности для ресурсных испытаний, необходимо создание чистого безмаслянного вакуума (2·10⁻² Па), что обеспечивается неоновыми криовакуумными системами, которые могут снять тепловую нагрузку до 10 Ватт/см². Показано, что при конденсации ксенона более 1,5 г/см² не происходит изменения в скорости откачки неоновых откачивающих элементов, т.е. при площади криопанели около 1 м² возможно проведение ресурсных испытаний СПД.Описано безмасляну кріовакуумну систему, яка призначена для роботи в діапазоні тиску (10⁵... 4·10⁻⁵) Па. Помпи і кріопанелі включені до складу замкненого циклу отримання та зберігання рідинного неону. Вакуумну систему розроблено в ІПЕНМП ННЦ ХФТІ для проведення ресурсних випробувань електрореактивних двигунів (ЕРД). Представлено кріовакуумну систему для випробування стаціонарних плазмових двигунів (СПД), в яких робочою речовиною є ксенон або, в меншій мірі, аргон. Для дослідження нових розробок таких двигунів, особливо для проведення ресурсних випробувань, необхідне створення безмасляного вакууму (2·10⁻² Па), що забезпечується неоновими кріовакуумними системами, які можуть зняти теплове навантаження до 10 Ватт/см². Показано, що при конденсації ксенону більш 1,5 г/см² не робить змін у швидкості відкачування неонових відкачних елементів, тобто при площі кріопанелі 1 м² можливе проведення ресурсних випробувань СПД

Using of proton beam writing techniques for fabrication of micro difraction gratings

To obtain micrometric gratings with a high aspect ratio by lithographic technique, it is proposed to use a proton beam focused in a line and electromagnetic scanning in the transverse direction to irradiate the resistive material. Numerical modeling is carried out to optimize the parameters of the probe forming system for this task. The calculations were confirmed during the experimental implementation of the proposed technique. A grating from the 23.4×2060 μm lines was made.Для виробництва мікродифракційних граток з великим аспектним співвідношенням методом літографії запропоновано застосувати для опромінення фоторезисту протонний пучок, сфокусований в лінію, та електромагнітне сканування в поперечному напрямку. Проведене чисельне моделювання з оптимізації параметрів ЗФС для даної задачі. Розрахунки підтверджено при експериментальній реалізації запропонованого методу, виготовлено гратку зi смугами розмірами 23,4×2060 мкм.Для получения микродифракционных решеток с высоким аспектным соотношением методом литографии предложено использовать для облучения фоторезиста протонный пучок, сфокусированный в линию, и электромагнитное сканирование в поперечном направлении. Проведено численное моделирование по оптимизации параметров ЗФС для данной задачи. Расчеты подтверждены при экспериментальной реализации предложенного метода, получена решетка из полос размерами 23,4×2060 мкм

Triggering pulse generators developed for the high-voltage dischargers of magnetic systems and for the generator of pulse voltages used by the relativistic electron beam accelerator "TEMP-B"

The pulse generators were developed to trigger the high-voltage dischargers of magnetic systems and the dischargers of the generators of pulsed voltages used by the relativistic electron beam (REB) accelerator “TEMP-B”. The description of the triggering pulse generators designed by the NSC KIPT to actuate the dischargers of the pulsed voltage generators (PVG) and the dischargers of magnetic systems has been given. These are used by the commutation systems of capacitor banks with the stored energy margin in the range of 60 to 150 kJ. The generators provide the generation of voltage pulses with the amplitude of up to 20 kV.Розроблено генератори імпульсів для запуску високовольтних розрядників магнітних систем і генератора імпульсних напруг прискорювача релятивістських електронних пучків (РЕП) «ТЕМП-Б». Приведено опис генераторів і розглянута їх робота з розрядниками, спроектованими в ННЦ ХФТІ, які використовуються в системах комутації конденсаторних батарей з енергетичним запасом від 60 до 150 кДж. Генератори забезпечують отримання імпульсів напруги з амплітудою до 20 кВ.Разработаны генераторы импульсов для запуска высоковольтных разрядников магнитных систем и генератора импульсных напряжений ускорителя релятивистских электронных пучков (РЭП) «ТЕМП-Б». Приведено описание генераторов и рассмотрена их работа с разрядниками, спроектированными в ННЦ ХФТИ, которые используются в системах коммутации конденсаторных батарей с энергетическим запасом от 60 до 150 кДж. Генераторы обеспечивают получение импульсов напряжения с амплитудой до 20 кВ

Nonlinear analysis of mm waves excitation by high–current REВ in dielectric resonator

A nonlinear self-consistent theory of excitation of millimeter wave lengths electromagnetic fields by high current relativistic azimuthally-modulated electron beam in cylindrical resonator with a dielectric rod is constructed. For generation of high frequency waves is used an electron beam. Nonlinear numerical analysis is carried out.Построена нелинейная самосогласованная теория возбуждения электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн сильноточным релятивистским азимутально-модулированным электронным пучком в цилиндрическом резонаторе с диэлектрическим стержнем. Проведен нелинейный численный анализ.Побудовано нелінійну самоузгоджену теорію збудження електромагнітного випромінювання міліметрового діапазону довжин хвиль сильнострумовим релятивістським азимутально-модульованим електронним пучком у циліндричному резонаторі із діелектричним стрижнем. Проведено нелінійний чисельний аналіз