С помощью кинетического уравнения для параксиального релятивистского электронного пучка, распространяющегося в плотных и разреженных газоплазменных средах продольно внешнему магнитному полю, получены уравнения переноса массы, импульса и энергии частиц поперечного сегмента пучка. Найдено вириальное уравнение, а также сформулировано условие динамического равновесия, обобщающее для рассматриваемых случаев известное условие Беннета.

Анализируется влияние экранирования углеродных нанотрубок (УНТ) в массиве полевого эмиттера на эмиссионные характеристики холодного катода на основе УНТ. Развит численный метод решения уравнения Лапласа для катодов сложной геометрии, позволяющий определить зависимость коэффициента усиления от расстояния между нанотрубками для массивов, содержащих до 225 эмиттеров. Представлены численные результаты исследования эффекта экранировки нанотрубок, который проявляется в виде зависимости коэффициента усиления электрического поля от среднего расстояния между эмиттерами. Установлено оптимальное расстояние между УНТ, обеспечивающее максимальное значение плотности тока эмиссии при заданном значении приложенного напряжения. Установлена роль краевых эффектов в явлении экранирования УНТ.

Методом столкновительной спектроскопии --- прецизионного анализа изменения кинетической энергии ионов при взаимодействии ионов с атомами изучалось заселение различных электронных состояний частиц, образовавшихся в процессе захвата одного электрона у атомов водорода, гелия и молекул водорода ионами keV-энергий Ar3+ и Ne3+. Показано, что захват одного электрона во многих случаях является многоэлектронным процессом, сопровождающимся перестройкой остова многозарядного иона. Обнаружено, что при ионизации атомов Ne электронным ударом трехзарядные ионы Ne3+ образуются преимущественно в метастабильных состояниях. Заселение возбужденных состояний частиц при их многократной ионизации необходимо учитывать при определении характеристик различных частиц методом потенциалов появления. Метод столкновительной спектроскопии может быть использован для анализа примеси метастабильных ионов в ионных пучках.

Данная работа является продолжением ряда работ по исследованию влияния внешних электрического и магнитного полей на течение в сверхзвуковом диффузоре. Задача исследования --- сопоставить степень изменения при магнитогидродинамическом (МГД) взаимодействии ударно-волновой конфигурации, возникающей на входе в диффузор, с величиной силового и энергетического воздействий и с потерей при этом полного давления. Для этого измеряются основные характеристики ударно-волновой структуры и полное давление на выходе из диффузора при воздействии на поток магнитного и электрического полей разной величины и при различных способах протекания тока. В качестве экспериментальной установки используется ударная труба с отражающим соплом и сверхзвуковым диффузором. Исследования проводятся в ксеноне при условии, что воздействие на поток внешних полей происходит во входной части диффузора. Визуализация ударно-волновой структуры осуществляется при помощи покадровой развертки шлирен-картины течения. Полное давление определяется по показаниям пьезодатчика, расположенного в конце канала. Результаты работы позволяют определить наиболее оптимальный вариант воздействия на поток с точки зрения энергетических затрат и потери полного давления в диффузоре данной конфигурации.

С помощью полевых эмиссионных методов изучались условия образования, кристаллографическая локализация и эмиссионные свойства приравновесных термополевых микровыступов ряда тугоплавких металлов. Единичные приравновесные микровыступы относительно легко получаются на W эмиттере обычной ориентации < 110>, однако с течением времени в процессе ионной эмиссии меняется их число на поверхности, могут меняться также и их эмиссионные параметры; при эмиссии электронов параметры и число микровыступов не меняются. Большей стабильностью при эмиссии ионов обладают трехгранные углы перестроенного острия, образующиеся в областях {111}. Единственный и стабильно эмиттирующий ионы трехгранный угол, расположенный на геометрической оси эмиттера, легко получить, используя W эмиттер с ориентацией < 111>. На Ta эмиттере обычной ориентации < 110> можно получить два стабильных приравновесных микровыступа, симметрично расположенных относительно оси эмиттера в областях {111}, такие микровыступы практически не меняют эмиссионные параметры в течение длительного отбора ионного тока.

Обсуждаются особенности адсорбции водорода (а также других газов) при сверхкритических температурах: отсутствие капиллярной конденсации и полимолекулярной адсорбции, появление максимума на изотерме адсорбции в диапазоне 1-10 MPa. Адсорбция водорода уменьшается в 10 раз при росте температуры от критической до комнатной. На основе опубликованных экспериментальных изотерм адсорбции в сверхкритической области получен критерий, позволяющий определить предельную адсорбцию водорода при разных температурах. Качественно рассмотрены углеродные адсорбенты разных типов (одиночные одностенные нанотрубки, пучки таких трубок, многостенные нанотрубки, углеродные волокна). Показано, что предельная адсорбция водорода для модели одиночной графитовой плоскости составляет 5 mass% при 77 K и 1 mass% при 293 K. К этим значениям может приблизиться только адсорбция в материале из одиночных одностенных нанотрубок. Предложены способы возможного увеличения адсорбции.

Методом численного моделирования изучена ориентационная зависимость выхода некогерентного тормозного излучения, возникающего при движении ультрарелятивистских электронов с энергией 1.2 GeV вблизи атомных цепочек кристаллов. Показано, что распределение электронов по числу близких соударений с атомами кристалла существенно отличается от распределения Пуассона. Проводится детальное сравнение с экспериментами.

При использовании рядов атомов в слое кристалла в качестве фокусирующих элементов для фокусировки пучка от электронного микроскопа на выходе из кристалла получается распределение интенсивности, представляющее собой решетку тонких пиков диаметром порядка 0.03 и 0.04 nm на расстоянии первой фурье-плоскости. Приведены результаты моделирования схемы микроскопии со сканированием образца такой решетки, при котором из детектируемого сигнала восстанавливается функция прохождения образца. Качество восстановления зависит от вида и величины искажений, обусловленных различными факторами. Некоторые из них были промоделированы, а именно: случайный шум, который вносится в регистрируемый сигнал в ходе эксперимента, и неточности знаний о падающей на образец волне, связанные с неточностью знаний о ширине первичного электронного пучка, падающего на фокусирующий кристалл. Выявлены диапазоны величин искажений позволяющих с допустимым качеством визуализировать образец.

Проведен расчет двухкомпонентной веерной газовой струи, формируемой в разрядном зазоре камеры для производства фуллеренов. Показано, что при типичных для производства фуллеренов условиях достаточную точность определения усредненных характеристик струи можно получить, используя известное решение для струи несжимаемой жидкости. На основе проведенного расчета, простой модели перехода от зазора к струе и разработанной ранее кинетики образования фуллеренов построены зависимости выхода фуллеренов от непосредственно наблюдаемых экспериментальных параметров: тока, давления гелия, ширины зазора и радиуса электродов. Рассчитанные зависимости хорошо согласуются с экспериментом. Проведенный расчет является базой рассмотрения кинетики образования фуллеренов в реальной камере конечных размеров и заданной геометрии.

Проведены исследования сверхкороткого лавинного электронного пучка (СЛЭП) в воздухе атмосферного давления. За AlBe фольгой толщиной 45 mum получена амплитуда тока пучка >100 A при длительности импульса на полувысоте ~0.2 ns. Показано, что при высоких частотах следования импульсов (вплоть до 1.5 kHz) условия формирования СЛЭП сохраняются. При формировании объемного разряда в открытом газовом диоде с коаксиальными электродами за счет наносекундных импульсов высокого напряжения получено жесткое рентгеновское излучение (>60 keV).