Influence of radiation exposure on the properties of dielectric layers based on anodic aluminum oxide

Devices that are used in the aerospace industry must operate in extreme conditions, so it is important to understand how the properties of materials change under the influence of radiation and low temperatures. Anodic aluminum oxide, due to its mechanical and dielectric properties, is widely used in electronic devices with a high degree of integration. Radiation exposure can lead to degradation of the electrophysical parameters of dielectric films and can also change their chemical composition. The methods for studying the effect of radiation exposure on the dielectric properties of films are shown in this article. The research has been carried out and the results of the influence of α-particles on the dielectric properties of a porous film of anodic aluminum oxide during the influence of low temperature are presented.Devices that are used in the aerospace industry must operate in extreme conditions, so it is important to understand how the properties of materials change under the influence of radiation and low temperatures. Anodic aluminum oxide, due to its mechanical and dielectric properties, is widely used in electronic devices with a high degree of integration. Radiation exposure can lead to degradation of the electrophysical parameters of dielectric films and can also change their chemical composition. The methods for studying the effect of radiation exposure on the dielectric properties of films are shown in this article. The research has been carried out and the results of the influence of α-particles on the dielectric properties of a porous film of anodic aluminum oxide during the influence of low temperature are presented

Influence of radiation exposure on the properties of dielectric layers based on anodic aluminum oxide

Devices that are used in the aerospace industry must operate in extreme conditions, so it is important to understand how the properties of materials change under the influence of radiation and low temperatures. Anodic aluminum oxide, due to its mechanical and dielectric properties, is widely used in electronic devices with a high degree of integration. Radiation exposure can lead to degradation of the electrophysical parameters of dielectric films and can also change their chemical composition. The methods for studying the effect of radiation exposure on the dielectric properties of films are shown in this article. The research has been carried out and the results of the influence of α-particles on the dielectric properties of a porous film of anodic aluminum oxide during the influence of low temperature are presented

Coexistence of Weak and Strong Wave Turbulence in a Swell Propagation

By performing two parallel numerical experiments -- solving the dynamical Hamiltonian equations and solving the Hasselmann kinetic equation -- we examined the applicability of the theory of weak turbulence to the description of the time evolution of an ensemble of free surface waves (a swell) on deep water. We observed qualitative coincidence of the results. To achieve quantitative coincidence, we augmented the kinetic equation by an empirical dissipation term modelling the strongly nonlinear process of white-capping. Fitting the two experiments, we determined the dissipation function due to wave breaking and found that it depends very sharply on the parameter of nonlinearity (the surface steepness). The onset of white-capping can be compared to a second-order phase transition. This result corroborates with experimental observations by Banner, Babanin, Young.Comment: 5 pages, 5 figures, Submitted in Phys. Rev. Letter

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ МЭМС НА ОСНОВЕ АНОДНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ

Today, using of nanostructured materials in microelectromechanical systems (MEMS) is very perspective. One of such materials is anodic aluminum oxide that has electrical and mechanical properties not worse than other materials that are currently used in manufacturing of MEMS devices. This article presents the results of research in methodology and measurement of Young's modulus of free aluminum oxide films.В микроэлектромеханических системах (МЭМС) в настоящее время перспективным является использование наноструктурированных материалов. Одним из таких материалов является анодный оксид алюминия, который своими электрическими и механическими свойствами не уступает другим материалам, которые в настоящее время используются при производстве МЭМС-устройств. В данной статье приведены результаты по разработке методики и проведению измерения модуля Юнга свободных оксидных пленок алюминия

The changes of surface potential and built-in charge in alumina films after the anodization process

We have shown that the surface potential of anodic alumina films changes in time: immediately after the anodization process it was positively followed by the substantial decrease to negative values. Such variations of the surface potential can be associated with the negative built-in electric charge in alumina. The highest negative charge density occurs in the films formed in citric and phosphoric electrolytes

Аккумуляция цинка и меди в чешуе судака Новосибирского водохранилища

One of the most important environmental issues is the pollution of water basins with chemicals, in particular with heavy metals, which do not dissolve in water, and pass through the food chain into the body of aquatic organisms, and then the final consumer, humans. The features of the content of copper and zinc, their variability in the scales of pike perch (Sander lucioperca) of the Novosibirsk reservoir were studied. 33 samples of scales were taken for analysis. The concentration of the studied metals was measured applying the atomic emission spectral method with inductively coupled plasma on an iCAP-6500 spectrometer from Thermo Scientific. A high phenotypic variability in the concentration of copper and zinc in pike perch scales was found. It was revealed that the concentration of copper in the scales of the pike perch of the Novosibirsk reservoir is 1.8 times lower than in the muscles, and the content of zinc is 4.8 times higher. The extreme ratio for copper was 1:24, for zinc 1:6. The content of zinc and copper was in a ratio of 48:1. The average population values of the concentration level of copper (1.69 mg / kg) and zinc (93.3 mg / kg) in the scales of the pike perch of the Novosibirsk reservoir were established. A high level of positive correlation (r = 0.859) was revealed between essential elements. The obtained data on the level of copper and zinc concentration in scales can be used as reference values. The distribution of heavy metals in zander scales is uneven. Expansion of parameters for assessing living organisms by chemical composition enables to assess more accurately the interior of animals. The data obtained can be used for intravital assessment of the interior of zander and in environmental studies. There is a tendency towards an increase in the level of heavy metals in the water body of the Novosibirsk Reservoir.Одна из наиболее важных современных проблем экологии – загрязнение водоемов химическими соединениями, в частности тяжелыми металлами, которые не растворяются в воде и по цепи питания переходят в организм гидробионтов, а затем конечного потребителя – человека. Изучены особенности содержания меди и цинка, их изменчивость в чешуе судака (Sander lucioperca) Новосибирского водохранилища. Для анализа было отобрано 33 пробы чешуи. Концентрация исследуемых металлов была определена с помощью атомно-эмиссионного спектрального метода с индуктивно-связанной плазмой на спектромере iCAP-6500 фирмы Thermo Scientific. Установлена высокая фенотипическая изменчивость концентрации меди и цинка в чешуе судака. Выявлено, что в чешуе судака Новосибирского водохранилища концентрация меди ниже, чем в мышцах, в 1,8 раза, а содержание цинка больше в 4,8 раза. Отношение крайних вариант для меди составило 1 : 24, для цинка 1 : 6. Содержание цинка и меди находилось в соотношении 48 : 1. Установлены средние популяционные значения уровня концентрации меди (1,69 мг/кг) и цинка (93,3 мг/кг) в чешуе судака Новосибирского водохранилища. Выявлен высокий уровень полoжительной корреляции (r = 0,859) между эссенциальными элементами. Полученные данные уровня концентрации меди и цинка в чешуе можно использовать в качестве референсных значений. Распределение тяжелых металлов в чешуе судака характеризуется неравномерностью. Расширение параметров оценки живых организмов по химическому составу дает возможность более точно оценить интерьер животных. Полученные данные можно использовать для прижизненной оценки интерьера судака и в экологических исследованиях. Отмечается тенденция к возрастанию уровня тяжелых металлов в водоеме Новосибирского водохранилища

Автоматизация спектрометра ферромагнитного резонанса

A method of ferromagnetic resonance (FMR) is described. It has been verified and substantiatied that the parameters of FMR can be used for studying of dislocation structure of surface of ferromagnetics at depth of 10-6-10-7 m. The schematic and the electric circuit of the FMR radiospectrometer is described. The monotonous change of magnetic field of inductive coil of FMR spectrometer by change of tension from five to three hundred volts is carried out. A software is developed and with use of the analog-digital converter (ADC) automation of the registered parameters is carried out.Описан метод ферромагнитного резонанса (ФМР). Обоснована методика изучения дислокационной структуры поверхности ферромагнетиков на глубине 10-6-10-7 м методом ФМР. Описаны принципиальная и электрическая схемы разработанного радиоспектрометра ФМР. С использованием разработанного электронного устройства осуществлено монотонное изменение величины постоянного магнитного поля на индуктивной катушке спектрометра ФМР путем варьирования величины напряжения от 1 до 300 В. Разработано программное обеспечение с применением аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и осуществлена автоматизация регистрируемых параметров

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КАБЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 6–110 КВ С ИЗОЛЯЦЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА. Часть 1

The assessment of the suitability of cables of 6–110 kV with XLPE insulation in comparison with cables of the same voltage but possessing paper-oil insulation has been fulfilled on the basis of the criterion of reduced costs. Thus, the comparison was undertaken between cables of various design and material of insulation: three-core paper insulated ones vs. three-core XLPE insulated ones; three-core paper-insulated ones vs. solid wires with XLPE insulation; single-core oil-filled cables of 110 kV with paper insulation vs. solid wires of 110 kV with XLPE insulation. The increase in long-term permissible current loads for cables with XLPE insulation because of the larger permissible temperature of heating in comparison with cables with paper-oil insulation complies with as would increase in the cross-sectional area of cable cores (equal to 0.61 from the original) and therefore reduces the cost of the cable by reducing the cost of manufacture of conductors. The reduced costs of the construction and operation of cable lines with XLPE insulation (accounting the increase in the cost of a cable 1.2 and 2 times as compared with the cost of a cable with three-core insulation), despite the decline in the cost of manufacture of conductors and the reduced annual operating costs (9 % and 17 % respectively of cable lines of voltage of up to 35 kV and 110 kV), occurred to be more than the reduced costs of the construction and operation of cable lines with paper insulation. Currently the cost of one meter of cable with XLPE insulation is less than the cost of cables of AAB, CASB, AASv types of a voltage of 10 kV with aluminium cores, that ensures their undeniable efficacy.Оценка целесообразности применения кабелей напряжением 6–110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена по сравнению с кабелями на те же напряжения с бумажно-масляной изоляцией выполнена на основе критерия приведенных затрат. При этом сравнивались между собой кабели различных конструктивных исполнений и материала изоляции: трехжильные с бумажной изоляцией и трехжильные с изоляцией из сшитого полиэтилена; трехжильные с бумажной изоляцией и одножильные с изоляцией из сшитого полиэтилена; одножильные маслонаполненные кабели напряжением 110 кВ с бумажной изоляцией и одножильные кабели напряжением 110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Увеличение длительно допустимого тока нагрузки на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена из-за большей допустимой температуры его нагрева по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией соответствует как бы увеличению площади поперечного сечения жил кабеля (в размере до 0,61 от первоначальной) и, следовательно, обеспечивает снижение стоимости кабеля за счет снижения стоимости изготовления токопроводящих жил. Приведенные затраты на сооружение и эксплуатацию кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена (при повышении стоимости кабеля в 1,2 и 2 раза по сравнению со стоимостью кабеля с трехжильной изоляцией), несмотря на снижение затрат на изготовление токопроводящих жил и сниженные годовые эксплуатационные расходы (на 9 и 17 % соответственно кабельные линии напряжением до 35 и 110 кВ), оказываются большими приведенных затрат на сооружение и эксплуатацию кабельных линий с бумажной изоляцией. В настоящее время стоимость одного метра кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена меньше стоимости кабелей типов ААБ, ЦАСБ, ААШв напряжением 10 кВ с алюминиевыми жилами, что обеспечивает безусловную эффективность их применения

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ КАБЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 6–110 КВ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА. Часть 2

The assessment of the suitability of cables of 6–110 kW with XLPE insulation in comparison with cables of the same voltage but possessing paper-oil insulation has been fulfilled on the basis of the method of multi-objective optimization that makes it possible to account not only the quantitative characteristics (of reduced costs), but also qualitative ones. As an indicator of the reliability of the cable line the maximum mean time to failure (the value inversely proportional to the parameter of succession of failures), which is an order more for cable lines with XLPE insulation than for cable lines with paper insulation, is adopted. A comprehensive assessment of the convenience of installation of cable lines revealed that the installation of cable with XLPE insulation features a 1.2–1.6 times easier installation as compared to three-wire (voltage 10 kW) and 1.4 times easier installation as compared to single-core oil-filled cables (voltage of 110 kW). The efficacy of the cables 6–110 kW with XLPE insulation is proved on the basis on the method of multi-objective optimization, that took into account as the costs for the construction and operation of cable lines and the reliability of its operation, ease of its installation and other quality indicators. If the goals taken into account are considered as equally important, the polyethylene-insulated cables for a voltage of 10–110 kW is more efficient as compared to three-wire (voltage 10 kW) and solid (110 kW) cables with paper insulation. Herewith, the cost of the cable with XLPE insulation may exceed the cost of cable with paper insulation up to two times. If the most important aim is to provide the minimum reduced costs for the construction and operation of the cable line, the use of cables with XLPE insulation for voltage of 10 kW is most advisable in individual cases.Оценка целесообразности применения кабелей напряжением 6–110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена по сравнению с кабелями на те же напряжения с бумажно-масляной изоляцией выполнена на основе метода многоцелевой оптимизации, позволяющего учесть не только количественные (приведенные затраты), но и качественные показатели. В качестве показателя надежности работы кабельной линии принята максимальная наработка на отказ (значение, обратно пропорциональное параметру потока отказов), которая у кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена на порядок больше, чем у кабельных линий с бумажной изоляцией. Комплексная оценка удобства монтажа кабельной линии показала, что монтаж кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена отличается большим в 1,2–1,6 раза удобством монтажа по сравнению с трехжильными (на напряжение 10 кВ) и в 1,4 раза – по сравнению с одножильными маслонаполненными кабелями на напряжение 110 кВ. Эффективность применения кабелей напряжением 6–110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена доказана нами на основе метода многоцелевой оптимизации, где учитывались как приведенные затраты на сооружение и эксплуатацию кабельных линий, так и надежность ее работы, удобство монтажа и другие качественные показатели. Если учитываемые цели одинаково важны, то кабели с полиэтиленовой изоляцией на напряжение 10–110 кВ более эффективны по сравнению с трехжильными (на напряжение 10 кВ) и одножильными (на напряжение 110 кВ) кабелями с бумажной изоляцией. При этом стоимость кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена может превышать стоимость кабеля с бумажной изоляцией до двух раз. Если наиболее важная цель состоит в обеспечении минимума приведенных затрат на сооружение и эксплуатацию кабельной линии, то применение кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10 кВ наиболее целесообразно в отдельных случаях

Аккумуляция марганца у самок и самцов в мышечной ткани и чешуе судака обыкновенного (Sander lucioperca) Новосибирского водохранилища

Studies on the accumulation of manganese in females and males in the scales and muscle tissue of the Sander lucioperca of the Novosibirsk Reservoir were carried out. Analyzes were taken in a A.M. Nikolaev analytical laboratory of the Institute of Inorganic Chemistry SB RAS. The pike perch were divided by gender. Then 34 samples of scales and muscle tissue were taken from them. The manganese content was determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry on a Thermo Scientific iCAP-6500 spectrometer. High variability of manganese accumulation in females and males in scales and muscle tissue was revealed. It was found that the concentration of manganese in females scales was 7.7 times higher than in muscle tissue, and in males - 15.7 times. There were no significant differences in manganese content between the genders. The ratio of extreme variants of scales in females and males was 1: 5 and 1: 6, and in muscle tissue - 1: 35 and 1: 30, respectively. The average values of the concentration of manganese in the muscles of the Sander lucioperca of the Novosibirsk reservoir were determined. Differences in the deposition of manganese in muscle tissue in females and males of Sander lucioperca were revealed. The concentration of manganese in the muscles of females was 2 times higher than that of males. The results obtained on the accumulation of manganese in scales and muscle tissue can be used as reference values. The level of metal concentration is characterized by an uneven distribution in the muscles and scales of Sander lucioperca. The research results are suitable for a lifetime assessment of the Sander lucioperca interior. An average positive correlation was found between manganese in females with absolute length and body weight (r = 0.329 and r = 0.311). It was found that the amount of manganese and other heavy metals in the Novosibirsk reservoir is increasing.Выполнены исследования по аккумуляции марганца в чешуе и мышечной ткани у самок и самцов судака обыкновенного (Sander lucioperca) Новосибирского водохранилища. Анализы проведены на базе сертифицированной аналитической лаборатории Института неорганической химии им. А. М. Николаева СО РАН. Судаки были разделены по полу, а затем от них отобрали по 34 пробы чешуи и мышечной ткани. Содержание марганца определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре iCAP-6500 фирмы Thermo Scientific. Выявлена высокая изменчивость накопления марганца у самок и самцов в чешуе и мышечной ткани. Установлено, что концентрация марганца у самок в чешуе была выше в 7,7 раза, чем в мышечной ткани, а у самцов – в 15,7. Достоверных отличий по содержанию марганца между полами не выявлено. Отношение крайних вариант в чешуе у самок и самцов было 1 : 5 и 1 : 6, а в мышечной ткани – 1 : 35 и 1 : 30 соответственно. Определены средние значения концентрации марганца в мышцах у судака Новосибирского водохранилища. Выявлены различия по депонированию марганца в мышечной ткани у самок и самцов судака. Концентрация марганца в мышцах у самок была в 2 раза выше, чем у самцов. Полученные результаты по аккумуляции марганца в чешуе и мышечной ткани можно применять в качестве референсных значений. Уровень концентрации металла характеризуется неравномерным распределением в мышцах и чешуе судака. Результаты исследований подходят для прижизненной оценки интерьера Sander lucioperca. Выявлена средняя положительная корреляция между марганцем у самок с абсолютной длиной и живой массой (r = 0,329 и r = 0,311). Установлено, что количество марганца, а также других тяжелых металлов в водоеме Новосибирского водохранилища увеличивается