Preparation of facilities for fundamental research with ultracold neutrons at PNPI

The WWR-M reactor of PNPI offers a unique opportunity to prepare a source for ultracold neutrons (UCN) in an environment of high neutron flux (about 3*10^12 n/cm^2/s) at still acceptable radiation heat release (about 4*10^-3 W/g). It can be realized within the reactor thermal column situated close to the reactor core. With its large diameter of 1 m, this channel allows to install a 15 cm thick bismuth shielding, a graphite premoderator (300 dm^3 at 20 K), and a superfluid helium converter (35 dm^3). At a temperature of 1.2 K it is possible to remove the heat release power of about 20 W. Using the 4pi flux of cold neutrons within the reactor column can bring more than a factor 100 of cold neutron flux incident on the superfluid helium with respect to the present cold neutron beam conditions at the ILL reactor. The storage lifetime for UCN in superfluid He at 1.2 K is about 30 s, which is sufficient when feeding experiments requiring a similar filling time. The calculated density of UCN with energy between 50 neV and 250 neV in an experimental volume of 40 liters is about 10^4 n/cm^3. Technical solutions for realization of the project are discussed.Comment: 10 pages, more detail

Energy characteristics of plasma streams, generated by MPC

In present paper, results of experimental investigations of energy characteristics of plasma stream, generated by magnetoplasma compressor (MPC) are presented. It is shown that total energy contained in the plasma stream strongly depends on the discharge current, mass flow rate and sort of working gas. Radial distributions of energy density in plasma streams for different MPC modes of operations and energy transfer efficiency from the acceleration channel to the plasma stream are investigated.Представлены результаты экспериментальных исследований энергетических характеристик плазменных потоков, генерируемых магнитоплазменным компрессором (МПК). Показано, что полная энергия в плазменном потоке существенно зависит от разрядного тока, массового расхода и сорта рабочего газа. Также исследовано радиальное распределение плотности энергии в плазменном потоке и коэффициент передачи энергии от ускорительного канала в плазменный поток в разных режимах работы МПК.Представлено результати експериментальних досліджень енергетичних характеристик плазмових потоків, що генерує магнітоплазмовий компресор (МПК). Показано, що повна енергія в плазмовому потоці значним чином залежить від розрядного струму, масової витрати та сорту робочого газу. Також було досліджено радіальний розподіл густини енергії в плазмовому потоці і коефіцієнт передачі енергії від розрядного каналу в плазмовий потік в різних режимах роботи МПК

Biosensors. A quarter of a century of R&D experience

The paper is a review of the researches of Biomolecular Electronics Laboratory concerning the development of biosensors based on electrochemical transducers (amperometric and conductometric electrodes, potentiometric pH-sensitive field effect transistors) and different biorecognition molecules (enzymes, cells, antibodies), biomimics (molecularly imprinted polymers), as sensitive elements for direct analysis of substrates or inhibitory analysis of toxicants. Highly specific, sensitive, simple, fast and cheap detection of different substances renders them as promising tools for needs of health care, environmental control, biotechnology, agriculture and food industries. Diverse biosensor formats for direct determination of different analytes and inhibitory enzyme analysis of a number of toxins have been designed and developed. Improvement of their analytical characteristics may be achieved by using differential mode of measurement, negatively or positively charged additional semipermeable membranes, nanomaterials of different origin, genetically modified enzymes. These approaches have been aimed at increasing the sensitivity, selectivity and stability of the biosensors and extending their dynamic ranges. During the last 25 years more than 50 laboratory prototypes of biosensor systems based on mono- and multibiosensors for direct determination of a variety of metabolites and inhibitory analysis of different toxic substances were created. Some of them were tested in real samples analysis. The advantages and disadvantages of the biosensors developed are discussed. The possibility of their practical application is considered.Представлено огляд виконаних у лабораторії біомолекулярної электроніки досліджень в області розробки біосенсорів на основі електрохімічних перетворювачів (амперо- і кондуктометричні електроди, потеціометричні рН-чутливі польові транзистори) і різних біорозпізнавальних молекул (ферменти, клітини, антитіла), біоміміків або синтетичних мембран, включаючи матричні полімери, як чутливих елементів для прямого аналізу субстратів або інгібіторного аналізу токсинів. Завдяки високій специфічності і чутливості, простоті та низькій вартості визначення різних речовин біосенсори є перспективними приладами для потреб охорони здоров’я, контролю довкілля, біотехнології, сільського господарства і харчової промисловості. Розроблено й досліджено біосенсори для прямого визначення низки аналітів та інгібіторного аналізу різних токсичних речовин. Поліпшення їхніх аналітичних характеристик можна досягти за рахунок застосування диференційного режиму вимірювань, негативно або позитивно заряджених допоміжних напівпроникних мембран, наноматеріалів різного походження, генетично модифікованих ферментів тощо. Використання цих підходів зробить можливим підвищити чутливість, селективність і стабільність біосенсорів, а також розширити динамічний діапазон вимірювань. Упродовж останніх 25 років виготовлено більш як 50 лабораторних прототипів біосенсорних систем на основі моно- і мультибіосенсорів для прямого визначення різноманітних метаболітів та інгібіторного аналізу токсикантів. Деякі з них випробувано за умов аналізу реальних зразків. В огляді обговорено переваги і недоліки розроблених біосенсорів та розглянуто можливості їхнього практичного застосування.Представлен обзор выполненных в лаборатории биомолекулярной электроники исследований в области разработки биосенсоров на основе электрохимических преобразователей (амперо- и кондуктометрические электроды, потециометрические рН-чувствительные полевые транзисторы) и различных биораспознающих молекул (ферменты, клетки, антитела), биомимиков или синтетических мембран, в том числе матричных полимеров, в качестве чувствительных элементов для прямого анализа субстратов или ингибиторного анализа токсинов. Благодаря высокой специфичности и чувствительности, простоте и дешевизне оп- ределения различных веществ биосенсоры представляют собой перспективный инструментарий для потребностей здравоохранения, контроля окружающей среды, биотехнологии, сельского хозяйства и пищевой промышленности. Разработаны и исследованы биосенсоры для прямого определения ряда аналитов и ингибиторного ферментного анализа различных токсичных веществ. Улучшения их аналитических характеристик можно достичь за счет применения дифференциального режима измерений, негативно или позитивно заряженных дополнительных полупроницаемых мембран, наноматериалов разного происхождения, генетически модифицированных ферментов и др. Эти подходы дают возможность повысить чувствительность, селективность и стабильность биосенсоров, расширить их динамический диапазон измерений. В течение последних 25 лет изготовлено более 50 лабораторных прототипов биосенсорных систем на основе моно- и мультибиосенсоров для прямого определения разнообразных ме- таболитов и ингибиторного анализа различных токсикантов. Некоторые из них исследованы в условиях анализа реальных об- разцов. В обзоре обсуждаются достоинства и недостатки разра- ботанных биосенсоров. Рассматривается возможность их прак- тического использования

Diagnostics of plasma streams and plasma-surface interaction of essentially different duration of plasma pulses

Studies of main characteristics of the plasma streams generated by magneto-plasma compressor (MPC) and quasi-stationary plasma accelerator QSPA Kh-50 have been performed. Main features of Plasma Surface Interaction (PSI) have been researched in dependence on plasma heat loads, plasma density and pulses duration. QSPA Kh-50 creates long pulse plasma streams (pulse length of 0.25 ms) with heat load on exposed surfaces of (0.45…0.75) MJ/m² . The MPC generates short (duration of 10…20 μs) compressed plasma streams with plasma density up to 10¹⁸ cm⁻³ , and plasma energy density of (0.05…0.5) MJ/m² . Performed studies of plasma-surface interaction include measurements of plasma energy deposited to the material surface as a function of the impacting energy and kind of targets. Temporal and spatial dependencies of electron density and temperature have been found. Special attention was paid to the dynamics of the spectral lines near surfaces of exposed targets.Изучены основные характеристики плазменных потоков, генерируемых магнитоплазменным компрессором (МПК) и квазистационарным плазменным ускорителем КСПУ Х-50. Исследованы основные особенности плазмоповерхностного взаимодействия в зависимости от тепловой плазменной нагрузки, плотности и длительности импульса. КСПУ Х-50 генерирует длинноимпульсные плазменные потоки (длительность импульса 0,25 мс) с тепловой нагрузкой на облучаемую мишень (0,45…0,75) MДж/м² . МПК генерирует короткие (длительность 10...20 мкс) компрессионные плазменные потоки плотностью плазмы до 10¹⁸ см⁻³ и плотностью энергии в диапазоне (0,05…0,5) MДж/м² . Представленные исследования плазмо- поверхностного взаимодействия включали измерения энергии, достигающей поверхность материала, как функцию энергии плазмы и сорта материала. Получены временные и пространственные распределения электронной плотности плазмы. Особое внимание уделялось динамике спектральных линий около поверхности облучённых мишеней.Вивчені основні характеристики плазмових потоків, що генеруються магнітоплазмовим компресором (МПК) та квазістаціонарним плазмовим прискорювачем КСПП Х-50. Досліджено основні особливості плазмовоповерхневої взаємодії в залежності від теплового навантаження, густини та тривалості імпульсу. КСПП Х-50 генерує довгоімпульсні плазмові потоки (довжина імпульсу 0,25 мс) з тепловим навантаженням на опромінену мішень (0,45…0,75) MДж/м² . МПК генерує короткі (тривалість 10...20 мкс) компресійні плазмові потоки з густиною плазми, що сягає 10¹⁸ см⁻³, та густиною енергії в діапазоні (0,05…0,5) MДж/м² . Представлені дослідження плазмовоповерхневої взаємодії включали вимірювання енергії плазми, що досягає поверхні матеріалу, як функція енергії плазмі та сорту матеріалу. Отримано часові та просторові розподіли електронної густини плазми. Особлива увага приділялась динаміці спектральних ліній біля поверхні опромінених мішеней

Emission spectra of YAG:Er

Spectra and kinetics of emission of YAG:0.5% Er3+ monocrystal in visible and NIR ranges were investigated under laser-thermal excitation by the pulses of CO2 laser of 100 ns duration at wavelength λ = 10,6 μμm. Kinetics of integral emission was interpreted

О развитии производственной кооперации в российской текстильной отрасли

The relevance and the novelty of the work. In the current economic situation, in order to increase competitiveness and maximize profits, the textile industry enterprises use various opportunities. One of such opportunities is the development of production cooperation in the textile industry, which is of particular interest in view of the state policy to improve the investment climate of the industry. The рurpose of the work. Form an objective view on the process of development of production cooperation in the Russian textile industry. The materials and methods of research. The article uses analytical data of foreign surveys on the presented problems, official data of the Federal Customs Service, annual data of the Federal State Statistics Service. The study uses a systematic approach, analysis and synthesis of data. The conclusions. The unconditional importance of production cooperation for the current state of the textile industry has been revealed.Актуальность и новизна работы. В современной экономической ситуации в целях повышения конкурентоспособности и максимизации прибыли предприятия текстильной отрасли используют различные возможности. Одной из таких возможностей является развитие производственной кооперации, что вызывает особый интерес ввиду политики государства по улучшению инвестиционного климата отрасли. Цель работы. Сформировать объективный взгляд на процесс развития производственной кооперации в российской текстильной отрасли. Материалы и методы исследования. В статье использованы аналитические данные зарубежных обзоров по представленной проблематике, официальные данные Федеральной таможенной службы, ежегодные данные Федеральной службы государственной статистики. В исследовании применен системный подход, анализ и синтез данных. Результаты работы. Выявлена безусловная значимость производственной кооперации для текущего состояния текстильной отрасли

Біомеханічні аспекти техніки стрибка у висоту

The purpose of work consists in the theoretical ground of optimum biomechanics descriptions in high jumps. A mathematical model is developed for determination of influence on the height of jump: speed and corner of flight of centre-of-mass during pushing away, positions of centre-of-mass body of sportsman in the phases of pushing away and transition through a slat, forces of resistance of air environment, influences of moment of inertia of body. The basic technical run-time errors of sportsman are selected exercises. To biomechanics descriptions, to the step-up effectiveness of high jumps belong: speed of flight of centre-of-mass sportsman (4.2-5.8 meters in a second), corner of flight of centre-of-mass body (50-58 degrees), height of flight of centre-of-mass body (0.85-1.15 meter). Directions of choice of necessary biomechanics descriptions which a sportsman can realize are shown. Offered recommendation on the increase of effectiveness of high jumps.Цель работы заключается в теоретическом обосновании оптимальных биомеханических характеристик в прыжках в высоту. Разработана математическая модель для определения влияния на высоту прыжка: скорости и угла вылета центра масс во время отталкивания, положения центра масс тела спортсмена в фазах отталкивания и перехода через планку, силы сопротивления воздушной среды, влияния момента инерции тела. Выделены основные технические ошибки спортсмена при выполнении упражнений. К биомеханическим характеристикам, повышающим результативность прыжков в высоту относятся: скорость вылета центра масс спортсмена (4.2-5.8 метров в секунду), угол вылета центра масс тела (50-58 градусов), высота вылета центра масс тела (0.85- 1.15 метра). Показаны направления выбора необходимых биомеханических характеристик, которые способен реализовать спортсмен. Предложены рекомендации по повышению результативности прыжков в высоту.Мета роботи полягає в теоретичному обґрунтуванні оптимальних біомеханічних характеристик в стрибках у висоту. Розроблена математична модель для визначення впливу на висоту стрибка: швидкості і кута вильоту центру мас під час відштовхування, положення центру мас тіла спортсмена у фазах відштовхування і переходу через планку, сили опору повітряної середи, впливи моменту інерції тіла. Виділені основні технічні помилки спортсмена при виконанні вправ. До біомеханічних характеристик, що підвищують результативність стрибків у висоту відносяться: швидкість вильоту центру мас спортсмена (4.2-5.8 метра в секунду), кут вильоту центру мас тіла (50-58 градусів), висота вильоту центру мас тіла (0.85- 1.15 метра). Показані напрями вибору необхідних біомеханічних характеристик, які здатний реалізувати спортсмен. Запропоновані рекомендації по підвищенню результативності стрибків у висоту

New Development Opportunities of the Sectoral Economy in the Conditions of Digitalization

The modern economy has taken the path of innovation development. The beginning of the XXI century is associated with a breakthrough in information processing after the invention of electronic computing technology. Currently, there is a rapid development of digital technologies and, as a result, the country’s economy has received a digital focus of development. In this regard, it becomes interesting to study the possibilities for the development of branches of the Russian economy after the introduction of digitalization. This explains the relevance of the chosen topic. This study was carried out using general economic methods, analysis of statistical data and a systematic approach to the description of the digitization of industries. According to the results of the study, it was revealed that digitalization will affect absolutely all sectors of the economy, trade and human life. The results of the introduction of digital technologies will open up significant economic and social benefits. In the coming decades, the countries with the highest level of digitalization will have a competitive advantage in the global market. © Springer Nature Switzerland AG 2020