Материалы сборника отражают результаты научных исследований, ведущихся в МФТИ и базовых предприятиях института в области вакуумной и полупроводниковой электроники, охватывающей основные направления развития современной электроники и лазерной техники. Данный сборник полезен студентам и аспирантам, специализирующимся в области физической и квантовой электроники, а также специалистам, разрабатывающим приборы электронной и лазерной техники.

Настоящий сборник составлен из докладов, прочитанных на 7-м Национальном симпозиуме по вакуумной технике (США, октябрь 1960 г.). Описываются вопросы конструирования насосов, вакуумных установок и их деталей, методы и аппаратура для определения газосодержания материалов, результаты физических исследований ионно-сорбционных процессов и процессов распыления материалов в вакууме ионами различных энергий, методы и аппаратура для получения тонких пленок, вопросы вакуумной метрики.Сборник предназначен для инженерно-технических и научных работников, занимающихся разработкой и изготовлением вакуумного оборудования и электровакуумных приборов, а также исследованиями в этих областях науки и техники. Сборник будет полезен также специалистам, которые в своей работе соприкасаются с использованием вакуумного оборудования.

В сборнике рассмотрены явления, происходящие при генерации электронных пучков и в наносекундных разрядах в плотных газах, накачиваемых высоковольтными импульсами напряжения с субнаносекундным фронтом. Приведены теоретические и экспериментальные результаты по генерации мощных электронных пучков в плотных газах, наблюдению объемного рентгеновского излучения и объемной ионизации плотного газа в неоднородном поле, а также по получению лазерной генерации в разрядах на основе волны размножения электронов фона. Показано, что такие разряды представляют интерес для создания эксиламп с большой импульсной мощностью спонтанного излучение. Сборник предназначен для научных работников, аспирантов и студентов старших курсов, занимающихся физикой газового разряда и физикой плазмы.

Изучены закономерности изменения химического состава и микроструктуры никелида титана после воздействия на его поверхность потоками ионов кремния в режиме высокодозовой ионной имплантации. Показано, что воздействие пучками ионов кремния на поверхность сплава TiNi приводит к формированию оксидного слоя в ~ 6 раз большей толщины, чем у исходного сплава, с содержанием кислорода в нем на ~ 20 % больше, чем до ионно-пучковой обработки, и обеднением никелем вплоть до его отсутствия в приповерхностном слое облученного образца толщиной около 20 нм. Исследования методами дифракции обратнорассеянных электронов приповерхностной зоны под облученной поверхностью в образцах никелида титана показали, что под действием пучков ионов кремния имеет место фрагментация приповерхностной части отдельных зерен фаз В2, выходящих на поверхность, с образованием зеренно-субзеренной структуры с уменьшением размеров фрагментов (зерен) до 5-15 мкм. Высказано предположение о влиянии ориентации зерна на выявленный эффект.

Монография посвящена проблеме повышения электрической прочности вакуумной изоляции. Изложены механизм инициирования импульсного пробоя, критерий оптимальности и методы оценки электрической прочности, достигаемой при реализации оптимальных режимов импульсного кондиционирования, экспериментальные результаты, составившие основу импульсных технологий повышения электрической прочности вакуумных промежутков с цельнометаллическими и напыленными пленочными электродами, технологии устранения автоэмиссионных явлений в микроканальных усилителях яркости. Для специалистов в области вакуумных и газовых разрядов, электрофизики, электротехнологий, высоковольтной электротехники, разработчиков высоковольтной электровакуумной и фотоэлектронной аппаратуры. Может быть полезной студентам соответствующих специальностей.

Рассматриваются результаты исследований импульсных объемных разрядов высокого давления, поддерживаемых пучком электронов, и их применение в системах инжекционной электроники (газовых лазерах, лавинных и искровых коммутаторах, прерывателях). Приведены данные об ионизации газов быстрыми электронами, о контракции и энергетических характеристиках объемных разрадов. Значительная часть материала посвящена лазерам на СО2 и на галогенидах благородных газов.Книга предназначена для специалистов по физике газового разряда, лазерам и импульсной электронике, а также студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

В монографии известного польского физика Ф. Качмарека рассмотрены основные физические представления о механизмах лазерного излучения, описано устройство и приведены характеристики различных типов лазеров. Значительное внимание уделено генерации высших гармоник, параметрическим и многофотонным процессам и другим явлениям, сопровождающим прохождение лазерного излучения через вещество. Кратко рассмотрены вопросы самофокусировки, электрического пробоя в лазерном пучке, голографии, создания высокотемпературной плазмы. Предназначен для широкого круга научных работников, инженеров и техников, связанных в своей работе с получением и использованием лазерного излучения. а также для аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

В книге рассмотрены свойства основных элементарных частиц; закономерности классического движения заряженных частиц в электрическом и магнитном полях; основы квантовой мехники, квантовой теории излучения, атомной и молекулярной спектроскопии, электронной теории твердого тела; физические основы эмиссионной электроники; электрические явления в газах и плазме.Предназначается для студентов специальности "Электронные приборы". Может быть полезна студентам специальностей "Физическая электроника", "Радиофизика", "Физика полупроводников и диэлектриков", а также аспирантам и инженерам.

В книге рассмотрены качественные и количественные закономерности, определяющие физические особенности процессов генерации и преобразования энергии в термоэлектрических, термоэмиссионных, магнитогидродинамических и газоразрядных устройствах и системах высокоэнергетичной электроники, использующих активные среды всех четырех агрегатных состояний - твердые тела, жидкости, газы и плазму в широком диапазоне изменения их параметров - плотностей, температур, скоростей, взаимодействующих с электромагнитными полями различных частотных диапазонов и конфигураций. Анализируются принципиальные схемотехнические решения мощных и высокоэнергетичных источников, генераторов и преобразователей энергии на их основе, методы расчета функциональных элементов, коммутационной сильноточной арматуры. Рубрикатор разделов книги соответствует программам лекционных курсов, читаемых в МГТУ им. Н. Э. Баумана и МФТИ, основные разделы которых подготовлены ведущими специалистами в этой области. Предназначается для студентов, аспирантов и специалистов в области концептуального и рабочего проектирования электронных систем и устройств высокой плотности мощности различного назначения.

Настоящая книга знакомит читателя с проблемами физической электроники, которые изложены в виде задач. В ней охватываются практически все разделы современной газовой электроники и некоторые разделы физики плазмы: катодная электроника, явления переноса, газовые разряды, сильно ионизованная плазма и другие. Решения многих задач доведены до чисел, что дает представление о порядках величин, встречающихся в эксперименте. Для студентов и аспирантов физических специальностей вузов, а также научно-технических работников в области газовой электроники и физики плазмы.

В первой части книги рассмотрены ряд тематических разделов, представляющих общефизический интерес и необходимых для анализа и проектирования широкого спектра устройств и систем вакуумной электроники, качественные и количественные закономерности, определяющие физические особенности процессов генерации заряженных частиц в вакууме (на основе современных представлений об электронных свойствах, структуре твердых тел и контактных граничных явлениях, об эмиссиях электронов и атомных частиц), динамики потоков заряженных частиц в вакууме (в т.ч. - в электромагнитных полях различных конфигураций), процессов транспортировки интенсивных электронных и ионных пучков, используя развитый формализм корпускулярной оптики. Предназначается для студентов, аспирантов и специалистов в области концептуального и рабочего проектирования устройств и систем вакуумной электроники различного назначения.

Представлены результаты комплексного исследования микроструктуры и механических свойств поверхностных слоев титана, модифицированных в условиях высокодозовой ионной имплантации. Исследованные образцы титана различались исходным структурным состоянием и имплантируемыми ионами. Установлено, что при имплантации ионами алюминия поликристаллического титана наблюдается значительное повышение механических свойств, связанное с формированием в ионно-легированных слоях наноразмерных интерметаллидных фаз Ti3Al, TiAl и твердого растора. Объемный ультрамелкозернистый (УМЗ) (наноструктурный) титан был получен путем многократного одноосного прессования со сменой оси деформации (abc -прессование) с последующей дополнительной прокаткой поликристаллического титана. Установлено, что в результате формирования УМЗ-структуры по использованной технологии в титане ВТ1-0 достигнуты максимально возможные прочностные свойства. Показано, что имплантация ионов азота, углерода и хрома в УМЗ-титан приводит к формированию нитридов, карбидов, карбонитридов, оксидов и т. д. Установлено, что ионная имплантация позволяет формировать поверхностный слой с высокой износостойкостью. Сделано заключение о влиянии условий ионной имплантации на фазовый соста и физико-механические свойства титана, находящегося в различных структурных состояниях (поликристаллическое и объемное УМЗ).

Исследованы особенности ионной многоэлементной имплантации в импульсном режиме с использованием композиционных катодов состава TiC+Al и TiC+Si. на основе изучения элементного состава модифицированной поверхности мишеней из молибдена, стали 45 и меди выявлены общие закономерности в распределении профилей различных имплантированных элементов. Показано, что одновременное внедрение различных элементов обеспечивает более эффективное высокодозовое легирование материалов по сравнению с одноэлементной имплантацией.

Изложены физические и технические вопросы применения высокоэнергетического излучения от различного типа ускорителей в технической диагностике промышленных изделий. Рассмотрены характеристики применяемых ускорителей и приведены практические рекомендации по технологии высокоэнергетической диагностики в различных отраслях промышленности и метрологическому обеспечению измерений. Показаны перспективы развития применения высокоэнергетического излучения в диагностике промышленных изделий. Для инженерно-технических работников.

Монография посвящена физическому и математическому анализу явлений пространственного заряда в интенсивных потоках заряженных частиц. Такие потоки используются в электронных приборах, ионных двигателях, ускорителях заряженных частиц, установках для структурной обработки, теплового нагрева, сварки и плавки металлов в вакууме. Рассмотрены основные достижения в области методов исследования свойств потоков и расчета электронно-оптических систем за последние 10-15 лет.Книга адресована специалистам, занимающимся конструированием устройств, в которых находят применение интенсивные электронные и ионные пучки, а также преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов университетов и технических вузов, специализирующимся в соответствующих областях электроники и ядерной физики.

исследована взаимосвязь между параметрами акустической эмиссии в характером трения и изнашивания твердых нанокристаллических покрытий системы Ti-Al-N, полученных при различных напряжениях отрицательного смещения на образце. Установлена корреляция между параметрами сигналов акустической эмиссии, процессами разрушения покрытий и коэффициентом трения.

В книге рассматриваются вопросы физической теории импульсного разряда, излучения импульсного разряда, основные параметры и конструктивные особенности импульсных гаоразрядных источников света, нашедших широкое применение в электронике и автоматике, средствах оптической связи, фотографии и кинематографии, полиграфии и т. д., приводятся типичные схемы включения импульсных источников света.Книга рассчитана на инженеров-светотехников, а также инженеров, работающих в названных выше отраслях техники.

В монографии описаны конструкции и приведены выходные параметры линейных индукционных ускорителей, разработанных специально или использованных в определенных модификациях для приборов релятивистской высокочастотной электроники. Рассматриваются способы разрешения разнообразных физических и инженерных проблем, возникающих при расчете, конструировании моделировании и эксплуатации таких ускорителей. Для научных и инженерных работников, специализирующихся в данной области.

В монографии излагаются результаты первого систематического исследования свойств ионных кристаллических диэлектриков и полупроводников при импульсном облучении электронными пучками средней и высокой плотности. Авторы обнаружили и подробно рассматривают ряд новых явлений: высокоэнергетическую проводимость, фундаментальную плазменную люминесценцию, хрупкое раскалывание диэлектрических и полупроводниковых кристаллов.Книга представляет интерес для специалистов по физике диэлектриков и полупроводников, радиационной физике твердого тела, электронике, сильноточной ускорительной технике. Материал книги также полезен студентам старших курсов соответствующих специальностей.

Импульсные источники питания (ИИП) быстро идут на смену устаревшим линейным источникам питания благодаря своей высокой производительности, улучшенной стабилизации напряжения и малым габаритам. В книге подробно обсуждаются фундаментальные теоретические принципы и методы проектирования импульсных источников питания и приводятся сведения, знание которых не только поможет инженерам оптимизировать выбор серийных источников питания для своих проектов, но и позволит им разрабатывать собственные оригинальные схемы ИИП. Книга ориентирована на читателей, желающих глубже вникнуть в суть работы импульсных источников питания и их проектирования, не забираясь при этом в математические «дебри». Особое внимание уделяется выбору соответствующих компонентов, таких, как дроссели и трансформаторы, с учётом обеспечения безопасной и надёжной работы схем ИИП. На примере предложенных автором оригинальных проектов иллюстрируются те или иные компромиссы, к которым непременно приходится прибегать при разработке импульсных источников питания. Рассматриваются как сетевые источники питания, так и преобразователи постоянного напряжения (DC/DC). Книга охватывает все основные схемы импульсных источников питания, включая обратноходовые и прямоходовые преобразователи, мостовые, понижающие, повышающие и комбинированные схемы. В качестве примеров приведены практические схемы 220-вольтового сетевого импульсного источника питания и 110-вольтового источника бесперебойного питания.

Монография посвящена эктонам - эмиссионным центрам, образующимся на поверхности катода в результате разогрева и взрыва микрообъемов за счет большой удельной энергии в них. Если возникающий при этом ток будет выше некоторой предельной величины, то имеет место процесс самоподдержания эктонов.Монография состоит из трех частей. В первой рассматривается взрывная эмиссия электронов, изучение которой позволило подойти к пониманию сути эктонов, во второй - роль эктонов в электрических разрядах, главным образом в вакуумных и газовых. В третьей части показывается роль эктонов в электрофизических устройствах: импульсных ускорителях электронов, в импульсных источниках рентгеновских лучей, вакуумных разрядниках и т. д.Книга адресована специалистам в области физики низкотемпературной плазмы вакуумных и газовых разрядов, импульсной электроники и электрофизики.

Рассмотрены физические и технологические основы азотирования конструкционных материалов на основе металлов, сплавов и керамических материалов с применением ионных пучков и плазменных потоков. Приведена краткая характеристика используемого оборудования. Изложены результаты исследований структурно-фазовых превращений и изменения физико-механических свойств поверхностных слоев широкой гаммы конструкционных материалов под действием ионных пучков и плазменных потоков азота. На основании проведенных исследований предложены практические рекомендации использования полученных результатов для повышения эксплуатационных свойств конструкционных материалов. Монография рассчитана на специалистов научно-исследовательских институтов, объединений и предприятий, занимающихся вопросами упрочняющей обработки металлов. сплавов и керамических материалов. Может быть полезна студентам высших учебных заведений и аспирантам соответствующих специальностей.

Изложены результаты детального исследования взрывной электронной эмиссии (ВЭЭ) — явления, открытого автором с сотрудниками в 60-е годы прошлого века. Помимо описания ВЭЭ в книге подробно рассмотрены физические процессы, приводящие к ее инициированию при различных конфигурациях и материалах катодов: острийные и плоские катоды, «тройные точки», жидкометаллические катоды и т.д. Исследованы механизмы самоподдержания взрывоэмиссионных процессов. На основе экспериментально установленной цикличности процессов в катодном пятне вакуумного разряда введено понятие «эктона» как элементарной ячейки катодного пятна. Подробно рассмотрены плазменные процессы в вакуумном диоде, различные стадии ВЭЭ, изложены физические основы разработки и создания сильноточных импульсных электронных ускорителей. Важное достоинство предлагаемой монографии — физическое объяснение на основе простых моделей и компьютерного моделирования представленных экспериментальных результатов. Для специалистов в области исследования электрических разрядов и физики плазмы, инженеров-электриков, занимающихся созданием вакуумного электрофизического оборудования, студентов и аспирантов, изучающих электрофизику и сильноточную электронику.

Настоящий сборник — первый из серии намеченных к изданию сборников работ, выполненных в лаборатории академика П. Л. Капицы и посвященных развитию электроники больших мощностей, изучающей проблемы генерации мошных высокочастотных электромагнитных колебаний и их преобразования в другие виды энергии.

Вакуумная изоляция широко используется в различных приборах и установках. Однако механизмы процессов, происходящих в вакуумном зазоре как в предпробойной области, так и при пробое, нельзя считать достаточно ясными, хотя этим вопросам посвящены многочисленные исследования.В книге приводится систематизированное изложение экспериментальных данных и некоторое обобщение сведений по вакуумной электроизоляции и самостоятельносму разряду в вакууме.Книга рассчитана на инженеров и научных работников, занимающихся физической электроникой и экспериментальной физикой; кроме того, она может быть полезным дополнением к вузовским курсам физической электроники или электрических явлений в газах и вакууме, в которых изложение сведений по вакуумной электроизоляции по объему явно не соответствует требованиям современной науки и техники.

Рассмотрены механические, химические, ионные, плазменные, электронно-лучевые и другие методы обработки в технологии микроэлектронных устройств. Обобщены данные по выращиванию монокристаллов, диффузии, эпитаксии, ионной имплантации, технологии тонких пленок, литографии, сборке и герметизации. значительное внимание уделено контролю, обеспечению качества и надежности при изготовлении микроэлектронных устройств. Для инженерно-технических работников, мастеров и квалифицированных рабочих, занимающихся производством МЭУ.

Представлено современное состояние нелинейной теории взаимодействия электронных пучков с плазмой. Основное внимание уделено излучательным пучковым неустойчивостям типа коллективного и одночастичного эффектов Черенкова, а также процессам вынужденного рассеяния плазменных и электромагнитных волн на пучках. Методами разложения траекторий и импульсов частиц по степеням поля исследованы нелинейные стадии неустойчивостей, стабилизирующиеся нелинейными сдвигами частот пучковых и плазменных волн. Нелинейные явления, связанные с захватом частиц и опрокидыванием волн, исследованы численными методами. Рассмотрена также нелинейная теория неустойчивостей плазмы, электроны которой движутся относительно неподвижного ионного фона. Рассмотрены нелинейные электромагнитные явления в пространственно неоднородных электронном пучке и плазме. Изложена также квантовая теория черенковских пучковых неустойчивостей в изотропных средах. Для научных работников, аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области электродинамики плазмы, плазменной электроники, физики нелинейных волновых процессов и компьютерной физики.

В книге обобщаются результаты теоретического исследования процесса ускорения электронов в классическом круговом и разрезном микротронах, результаты экспериментов по проверке теоретических выводов и по исследованию свойств ускоренных в микротроне электронов. Рассматриваются пути применения микротронов как источников тормозного излучения, позитронов, нейтронов (быстрых, резонансных и медленных), рентгеновского излучения и возможные процессы генерации рентгеновского излучения. Широко освещаются вопросы медицинских применений этого ускорителя (для радиотерапии и производства медицинских радионуклидов), возможные направления применения микротронов в геологии, геохимии, редкоземельной промышленности, для экспрессного определения содержания благородных металлов и состава различных руд. В книге также рассмотрены работы по околобарьерному и подбарьерному фотоделению тяжелых ядер, исследованию свойств спонтанно делящихся изомеров, поиску в природе непаулевских атомов, изучению фотоядерных реакций с вылетом альфа-частиц, исследованию двунейтронного распада ядер и высокоспиновых ядерных состояний. Предназначена широкому кругу научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области физики электронных ускорителей и их применений.