Devices and Methods of Measurements (E-Journal) / Приборы и методы измерений
Not a member yet
490 research outputs found
Sort by
Измерительный преобразователь для ёмкостного сенсора воздушного зазора в гидрогенераторе
Get PDFOne of the most important parameters of powerful hydro generators (HG) is the air gap between the rotor and the stator, and its deviation from the set norms is a defect that can lead to serious accidents. Therefore, the size and shape of the gap must be monitored both during inspections and during operation of the machine. The aim of this paper was to develop a secondary measuring transducer providing accuracy and resolution for a capacitive gap sensor formed by coplanar parallel electrodes.It is shown that the reliability and safety of operation of powerful HG inextricably depend on the timely detection of their defects, especially during operation. One of the most important parameters of the HG is the air gap between the rotor and the stator, and its deviation from the set norms is a defect that can lead to serious accidents. Therefore, the size and shape of the gap must be monitored both: during inspections and during operation of the machine. The paper discusses the features of measuring the air gap in a powerful HG, as well as existing modern methods and means of measurement.It is shown that for measuring the gap in capsule HG, one of the most suitable means is a meter, which includes a capacitive sensor mounted on a central bore of the stator core. Commercially available gap meters with capacitive sensors are not suitable for use on HGs. Commercially available meters with capacitive sensors, by their certain characteristics, are not always suitable for use on HGs.A secondary measuring transducer with improved characteristics is proposed for a capacitive gap sensor formed by coplanar parallel electrodes.The converter is developed on the basis of a balanced compensation bridge measuring circuit. The control action in the device is formed by the phase of the unbalancing signal.The structural diagram of the converter is presented and the algorithm of its operation is described. The process of forming a measuring output signal proportional to the sensor working capacitance in the circuit is considered.The use of a capacitive sensor with coplanar parallel electrodes and the proposed secondary measuring transducer will ensure high accuracy and resolution when measuring the air gap.Одним из важнейших параметров мощных гидрогенераторов является воздушный зазор между ротором и статором, и его отклонение от заданных норм является дефектом, который может привести к серьёзным авариям. Поэтому величину и форму зазора необходимо контролировать как во время осмотров, так и при эксплуатации машины. Целью данной работы являлась разработка вторичного измерительного преобразователя, обеспечивающего точность и разрешающую способность, для ёмкостного сенсора зазора, образованного компланарными параллельными электродами.Рассматриваются особенности измерения воздушного зазора в мощных гидрогенераторах, а также существующие современные методы и средства измерений. Показано, что для измерения зазора в гидрогенераторах одним из наиболее подходящих средств является измеритель, в состав которого входит ёмкостный сенсор, устанавливаемый на расточке сердечника статора. Серийно выпускаемые измерители зазора с ёмкостными сенсорами по своим некоторым характеристикам не всегда подходят для использования в гидрогенераторах.Предложен вторичный измерительный преобразователь с улучшенными характеристиками для ёмкостного сенсора зазора, образованного компланарными параллельными электродами.Преобразователь разработан на основе уравновешенной компенсационно-мостовой измерительной цепи с формированием управляющего воздействия по фазе сигнала неравновесия. Приведена структурная схема преобразователя и описан алгоритм её работы. Рассмотрен процесс формирования в схеме измерительного выходного сигнала, пропорционального рабочей ёмкости сенсора.Применение ёмкостного сенсора с компланарными параллельными электродами и предложенного вторичного измерительного преобразователя позволит обеспечить высокую точность и разрешающую способность при измерении воздушного зазора
Регенеративный усилитель чирпированных импульсов на кристалле Yb3+:LuAlO3 с усилением отдельных спектральных компонент для применений в терагерцовой области спектра
Get PDFCompact diode-pumped chirped pulse regenerative amplifier systems with pulse repetition rate of hundreds kilohertz based on Yb3+-doped crystals are of practical importance for wide range of applications such as materials processing, medicine, scientific research, etc. The aim of this work was to study the Yb3+:LuAlO crystal based dual wavelength chirped pulse regenerative amplifier.Perovskite-like aluminate crystals have unique spectroscopic properties that allowed to use amplifier active element gain spectrum as an amplitude filter for amplified pulse spectrum and even obtained dual wavelength amplification without any additional components.In our work a simple way to obtain dual-wavelength operation of chirped pulse regenerative amplifier by using the active medium gain spectrum as an amplitude filter for the formation of the amplified pulses spectrum demonstrated for the first time to our knowledge. Maximum output power of 5.4 W of chirped pulses (3.8 W after compression) and optical-to-optical efficiency of 22.5 % have been obtained for Yb:LuAP E//b-polarization at 200 kHz repetition rate. Compressed amplified pulse duration was about 708 fs while separate spectral components durations were 643 fs and 536 fs at 1018.3 nm and 1041.1 nm central wavelengths, respectively. Performed investigations show high potential of Yb3+:LuAP crystals as active elements of compact diode pumped chirped pulse regenerative amplifiersКомпактные регенеративные усилители чирпированных импульсов с диодной накачкой, обеспечивающие частоту повторения усиленных импульсов в сотни килогерц, построенные на материалах, легированных ионами Yb3+, представляют практический интерес для широкого ряда научных, промышленных и биомедицинских применений. Целью данной работы являлось исследование регенеративного усилителя на кристалле Yb3+:LuAlO3 с усилением отдельных спектральных компонент импульсов задающего лазера.Кристаллы алюминатов со структурой перовскита обладают уникальными спектроскопическими свойствами, что позволяет использовать спектр усиления активной среды регенеративного усилителя в качестве амплитудного фильтра и усиливать отдельные участки спектра импульсов задающего лазера без каких-либо дополнительных оптических компонентов.В данной работе впервые исследован простой подход, позволяющий использовать спектр усиления активной среды регенеративного усилителя как амплитудный фильтр для формирования спектра усиленного импульса в виде спектра состоящего из отдельных полос. Максимальная средняя выходная мощность 5,4 Вт (3,8 Вт после компрессора) с оптической эффективностью 22,5 % получена для поляризации излучения параллельной оси b кристалла Yb:LuAP при частоте следования импульсов 200 кГц. Длительность сжатых импульсов составила 708 фс при учете влияния всех спектральных компонент, и 643 фс и 536 фс отдельно для спектральных компонент с центральными длинами волн 1018,3 нм и 1041,1 нм. Проведённые исследования показывают высокий потенциал использования кристалла Yb3+:LuAP в качестве активного элемента компактных регенеративных усилителей чирпированных импульсов с диодной накачкой
Афокальные зеркальные системы с малыми осевыми габаритами
Get PDFThe searching and designing new solutions for mirror systems, including afocal ones, has been studied for decades. In the design, it has always been difficult to combine optimization and cost. Nowadays, the problem remains relevant. The widespread use of mirror systems is due to some aspects: thermal stability, high resolution in a wide spectral range, and the absence of image defects due to chromatic aberrations. All this provides superior performance compared to lens systems. The purpose of this paper is the design of two compact afocal mirror systems with small axial dimensions.Schemes of afocal three mirror systems with small axial dimensions are presented. The schemes can also be called compacts. A study was made of systems in which the diameter of the aperture diaphragm in the primary mirror is modified, which leads to a more compact system.A calculation algorithm of new the systems is proposed, with correction of the image curvature. A summary of formulas of the main parameters of the system is given, and various design solutions are calculated for angular field of view 2ω = 20ˈ and diameter of the entrance pupil D = 35 and D = 70 mm.Computer simulations were performed in the Opal, Zemax, and Code V software. The designed systems have good correction of aberrations for the given characteristics: in the spot diagrams, the values of the RMS scatter spot do not exceed 1,35 μm; GEO radius (distance from the reference point) – 0.105 μm; together with Airy disk sizes of about 9.16 μm, indicating that the images are close to diffraction.The calculated systems can be successfully applied as part of a more complex system, as well as in systems with a synthesized aperture.В настоящие время проблема поиска и проектирования новых схемных решений зеркальных систем, включая афокальные, остается актуальной. Широкое применение зеркальных систем в астрономии, спектральных приборах, лазерном оборудовании и других приложениях обусловлено некоторыми их достоинствами: высоким разрешением в широком спектральном диапазоне, отсутствием дефектов изображения, возникающих из-за хроматических аберраций и ограничений по апертуре, связанных с размерами заготовок, выигрыш по весу. Целью данной работы являлось создание компактных афокальных зеркальных систем с малыми осевыми габаритами.Представлены схемы конструкций афокальных зеркальных систем из трех параболических зеркал с малыми осевыми габаритами. Проведено исследование афокальных систем, в которых относительное отверстие первичного зеркала, определяющее диаметр апертурной диафрагмы, оптимизировано с целью создания более компактной системы.Предложен алгоритм параметрического расчета новых композиций с коррекцией кривизны изображения. Дана сводка формул основных конструктивных параметров системы, и рассчитаны различные варианты конструктивного решения для углового поля зрения 2ω = 20ˈ, диаметров входного зрачка D = 35 мм и D = 70 мм.Проведено численное моделирование в программных средах Opal, Zemax и Code V. Разработанные системы имеют хорошие коррекционные возможности для заданных оптических характеристик: в диаграммах волнового фронта значения величин радиального размера пятна рассеяния не превышают 1,35 мкм; радиус GEO (величина расстояния от опорной точки) – 0,105 мкм; вместе со значениями размера диска Эйри около 9,16 мкм, карта волнового фронта на плоскости изображения показывает информацию о среднеквадратичной ошибке. Все это указывает на то, что изображения близки к дифракционным.Рассчитанные системы могут быть успешно применены в составных зеркальных системах в качестве насадок к регистрирующим объективам, работающим в различных областях спектра (особенно в ИК диапазоне), а также в системах с синтезированной апертурой
Измерение скорости просачивания трансформаторного масла через электротехнический картон
Get PDFThe paper presents a new test stand for ivestigating the rate of penetration of transformer oil through electrotechnical pressboard. The stand consists of a pipe, to the lower end of which is glued a pressboard plate. The pipe is filled with insulating oil. A mirror is placed under the plate, which directs its image to the lens of the camera, which takes a series of photographs at a given time interval. After being saturated with the insulating oil, the pressboard changes colour from light to dark yellow. The absorbing time is defined as the time in which a dark yellow spot appears on the lower light surface of the pressboard after the pipe is filled with oil.A new way of determining capillary diameters has been developed when the number of capillaries is unknown and the volume of liquid flowing through them is not measurable. The distribution of the times of penetration of transformer oil through 2 mm thick electrotechnical pressboard was determined, the values of which range from about 220 min to about 550 min. It was found that the radii of capillaries through which the insulating oil penetrates are within the range from about 45 nm to about 70 nm. Due to the structure of the pressboard, which consists of cellulose fibres, arranged more or less tightly, there are capillaries in the structure of the board, each of which has sections of varying lengths of radii. This means that short sections of a single capillary can have radii both smaller than 45 nm and larger than 70 nm.The developed stand and the new analysis method can be used for testing various porous materials for penetration by various liquids. В работе представлена новая установка для исследования скорости просачивания трансформаторного масла через электротехнический картон. Установка состоит из прозрачной трубы, к нижнему концу которой приклеена пластинка электротехнического картона. Затем в трубу вливается трансформаторное масло. Под пластинкой находится зеркало, направляющее её изображение в объектив фотоаппарата, который регистрирует серию изображений пластинки с заданным временным интервалом. Электротехнический картон, смоченный трансформаторным маслом, изменяет свой цвет со светло-жёлтого на тёмно-жёлтый. Время просачивания трансформаторного масла через электротехнический картон определяется по появлению на изображении поверхности картона тёмно-жёлтого пятнышка, свидетельствующего о просачивании трансформаторного масла через пластинку.Разработан способ расчёта среднего диаметра капилляров, через которые трансформаторное масло просачивается через электротехнический картон в случае, когда их число является неизвестным, в связи с чем объём вытекающей через один капилляр жидкости невозможно измерить. Установлено, что в разных местах пластинки картона с толщиной 1 мм времена просачивания различаются. На основании проведённых измерений определено распределение времён просачивания, которые изменяются от 224 мин до 556 мин. Рассчитаны радиусы капилляров, через которые трансформаторное масло просачивается через электротехнический картон. Их величины изменяются от 47 нм до 75 нм. Структура картона представляет собой волокна целлюлозы, упакованные достаточно плотно. В связи с этим между волокнами существуют капилляры, каждый из которых состоит из участков с изменяющимися по длине радиусами. Таким образом, в картоне имеются короткие участки капилляров с радиусами как меньшими 47 нм, так и большими 75 нм.Разработанные установка и способ расчёта размеров капилляров могут быть использованы для исследования протекания различных жидкостей через пористые материалы
Определение параметров переносимых капель электродного металла методом имитационного моделирования и визуализации
Get PDFThe nature of the molten electrode metal melting and transfer is the main process parameter of manual metal arc welding (MMA) with coated electrodes. It significantly affects the efficiency of the welding process. For this reason the relevant task is to identify the parameters of the transferred molten electrode metal drops and their further transfer into the weld pool with maximum accuracy. The aim of the given paper is to develop a method and visual representation of the form and the geometrics (volume, area, mass) of a molten electrode metal drop.We have developed the method of simulation modeling and visualization for molten electrode metal drops transfer and their parameters. It allows obtaining highly reliable input data to be used for developing and verification of mathematical models for the thermal fields distribution along the welded item surface. The algorithm is realized as the calculation programs for specifying the molten metal drop parameters and means of its geometrics and space form visualization.We used this method to specify a number of molten electrode metal drop parameters: volume, mass, center-of-gravity position, surface area.We have established that it is possible to conduct the measurements with maximumThe suggested method significantly decreases the labor intensity of experimental studies aimed at specifying the size of electrode metal drops in comparison to the standard methods. When we know the size of the drops under certain welding conditions we can control the drop transfer process, i. e. reduce the heat input into the welded item and produce weld joints with the tailored performance characteristics.Основным технологическим параметром процесса ручной дуговой сварки, покрытым электродами, существенно влияющим на эффективность его протекания, является характер плавления и переноса расплавленного электродного металла. Поэтому актуальным является вопрос максимально точного определения параметров переносимых капель расплавленного электродного металла и их последующего перехода в сварочную ванну. Целью данной работы являлась разработка методики и визуального представления формы и геометрических параметров (объём, площадь, масса) капли расплавленного электродного металла.Разработан метод имитационного моделирования и визуализации переноса капель расплавленного электродного металла и их параметров, что позволит получить входные данные с высокой степенью достоверности для разработки математических моделей распределения температурных полей по поверхности свариваемого изделия и её верификации. Алгоритм реализован в виде расчётных программ для определения параметров капли расплавленного металла и средств визуального представления её геометрии и пространственной формы. С помощью данного метода определён ряд параметров капель расплавленного электродного металла: объём, масса, положение центра масс, площадь поверхности.Установлено, что возможно с максимальной достоверностью производить измерения, увеличить число измеряемых параметров, а также наглядно представить происходящие процессы.Предложенный метод значительно упрощает трудоёмкость проведения экспериментальных исследований по определению размера капель электродного металла в сравнении со стандартными методами. Зная размер капель при определённых режимах сварки, можно управлять процессом каплепереноса, т. е. уменьшать тепловложение в свариваемое изделие и получать сварные соединения с заданными эксплуатационными свойствами
Применение корреляционного метода определения скорости потока теплоносителя при исследованиях гидродинамики турбулентных потоков в элементах ядерных реакторов
Get PDFThe method of correlation measurement of the coolant flow rate, widely used for operational diagnostics of nuclear power plants, can be extensively used in research practice. The aim of this work was to apply a correlation method based on the conductometric measurement system with wire-mesh sensors for measuring a coolant flow rate.Insignificant concentration of a salt solution (NaCl or Na2SO4 ) creates a gradient of the conductivity in the flow, which is used as a passive scalar measured by the system. Authors used turbulent pulsations at the interface of two concurrent flows with identical velocities in a square channel as a signal source for the correlation method. The paper presents the methodology of the tests, test facility description, signalto-noise ratio estimation, the results of digital signal processing and comparison of the measured velocities in the model with the flowrate‒averaged velocity determined by the use of flowmeters. The measured velocity values give acceptable agreement for the turbulent flow modes. It was shown that the measurement accuracy drops sharply for low-Reynolds flows.The obtained results were used for flowrate measurements in core-imitator channels of the nuclear reactor test model. The presented paper is an approbation of this approach for its application as part of an test model of a nuclear reactor in order to determine the each duct flow rates in the channels of the core simulator using wire mesh sensors.Корреляционный метод измерения расхода теплоносителя, широко применяемый для эксплуатационной диагностики ядерных энергетических установок, может находить широкое применение в том числе и в исследовательской практике. Целью данной работы являлась отработка корреляционного метода измерения расхода теплоносителя с применением кондуктометрических систем.В работе представлен вариант применения корреляционного метода для исследования турбулентных потоков на основе кондуктометрической измерительной системы ‒ пространственных кондуктометров сетчатой конструкции. В качестве пассивной примеси используется незначительная концентрация раствора соли (NaCl или Na2SO4 ), создающей градиент проводимости среды, регистрируемыйкондуктометрической системой. В качестве переносимых возмущений в работе используются тур-булентные пульсации на границе раздела двух спутных струй с одинаковыми скоростями в канале квадратного сечения. Представлена методика проведения исследований на лабораторном стенде, результаты оценки отношения сигнал‒шум измерительной системы, проведена обработка сигналов пространственных датчиков и сравнение измеренной скорости в модели со среднерасходной скоростью, определяемой с помощью показаний расходомеров стенда.Результаты измерений дают приемлемое согласие с показаниями штатных расходомеров для характерных турбулентных режимов течения (погрешность измерения скорости потока при помощи кондуктометров составляет менее 5 %). Показано, что точность измерений резко падает для потоков с низким числом Рейнольдса.Представленная работа является апробацией данного подхода для его применения в составе экспериментальной модели ядерного реактора с целью определения поканальных расходов в каналах имитатора активной зоны при помощи сетчатых кондуктометрических датчиков
Расчёт эмиттанса пучка отрицательных ионов
Get PDFComputer simulations are commonly used to support design and optimisation of powerful negative ion sources for the needs of future thermonuclear reactors like e. g. ITER. The aim of the paper was to study changes of produced beam quality (described by its emittance and brightness) with the geometry of the extraction system as well as extraction voltage.A two-dimensional Particle-in-Cell (PIC) method based code was applied to model Hions and electrons extraction from the ion source plasma chamber through the opening with bevelled surface. The root-meansquare emittance of the extracted beam was calculated according to Chasman and Lapostolle approach. Ion beam phase space portraits were also presented to enrich the discussion.Growth of ion (electron) beam emittance was observed both with the increasing radius of the extraction opening and the inclination of its bevelled surfaces. This degradation of beam quality is partially balanced by increasing extracted Hion current. On the other hand, increasing length of the extraction channel improves the beam quality.It was demonstrated that for wider extraction opening the Hion beam consist of two parts coming form the two different regions of the chamber. According to calculated beam brightness the optimal wall inclination was found to be near 26o in the studied case. The decrease of the beam emittance saturates for larger channel length values. In the considered case the optimal channel length was h = 1.7 mm. The evolution of ion beam emittance and brightness shows that the best beam quality is achieved for extraction voltages between 0.5 kV and 2 kV.Компьютерное моделирование находит широкое применение в разработке и оптимизации мощных источников отрицательных ионов для будущих термоядерных реакторов, в частности, ITER. Целью настоящей работы являлось изучение изменений качества генерируемого пучка (характеризуемого параметрами эмиттанса и яркости) в зависимости от геометрии вытяжной системы и выходного напряжения.Для моделирования извлечения ионов Hи электронов из плазменной камеры источника ионов через канал со скошенной поверхностью использовался двумерный метод частиц в ячейке (PIC). Среднеквадратическое значение эмиттанса извлечённого пучка рассчитывалось на основе подхода Часмана и Лапостолле. Дополнительно приводятся ионно-лучевые фазовые пространственные изображения ионного пучка.Рост эмиттанса ионного (электронного) пучка наблюдался при увеличении как радиуса вытяжного канала, так и наклона его скошенной поверхности. Данное ухудшение качества пучка частично компенсируется увеличением ионным током H-. С другой стороны, увеличение длины вытяжного канала повышает качество пучка.Показано, что в случае большей ширины вытяжного канала пучок ионов Hвключает в себя две составляющих, исходящих из двух различных областей камеры. Из результатов расчёта яркости пучка следует, что оптимальный угол наклона стенки канала для рассматриваемого случая составляет 26o. Уменьшение эмиттанса пучка достигает насыщения при бόльших значениях длины канала. В рассмотренном случае оптимальная длина канала составила h = 1,7 мм. Эволюция эмиттанса и яркости ионного пучка показывает, что наилучшее качество пучка достигается при выходных напряжениях от 0,5 кВ до 2 кВ
Методика определения характеристик компонентов сеанса лучевой терапии для различных методов облучения онкологических пациентов с использованием медицинских линейных ускорителей и гамма-терапевтических аппаратов
Get PDFOne of the main factors affecting the effectiveness of radiation therapy is the constancy of the patient’s position on the treatment table created by immobilization devices of various designs and held throughout the entire irradiation procedure, which guarantees the accuracy of the delivery of the prescribed dose distribution. The purpose of the work was to establish the numerical values of the dominant components of a radiation therapy session for each of the irradiation techniques most commonly used in clinical practice of the radiation therapy.To determine the numerical values of the components of the radiation therapy session, the authors have measured each component for some clinical cases of patients’ irradiation placed. The patients had been diagnosed with the following malignant tumours: prostate cancer, breast cancer, lung cancer, head and neck tumours. More than 2000 individual measurements have been carried out with the help of such medical linear accelerators as "Clinac", "Unique", "Truebeam", and the gamma-therapeutic apparatus named "Theratron".The numerical values of the time spent on 3 groups of parameters of an irradiation session were established: the mechanical parameters of the radiation therapy equipment, the functional characteristics of the irradiation systems and the parameters that directly depend on the personnel involved in an irradiation procedure.According to the measurement results, the flow diagram for the procedures of verifying a patient’s position on the therapeutic table (2 different techniques), preceding their irradiation and the radiation therapy procedures themselves was proposed. It has been shown that a number of session components can run in parallel to each other thus optimizing the time spent by a patient in the treatment room.Using the obtained values of the time spent on the radiation session parameters it is possible to actualize the mathematical model that will allow the medical physicist to determine in advance the duration of the irradiation session at the stage of treatment planning and choose a radiation therapy technique taking into account the individual parameters of the irradiation session in each particular clinical case.Одним из основных факторов, влияющих на эффективность лучевой терапии является соблюдение постоянства положения пациента на лечебном столе с использованием фиксирующих приспособлений различных конструкций на протяжении всей процедуры их облучения, что гарантирует точность доставки предписанной дозы излучения. Цель работы – установление численных величин доминирующих компонентов сеанса лучевой терапии для каждой из методик облучения, наиболее применяемых в клинической практике лучевой терапии.Для установления численных величин компонентов сеанса лучевой терапии авторами проведены экспериментальные измерения каждого из них для некоторых клинических случаев облучения пациентов с локализациями злокачественных новообразований: рак предстательной железы, рак молочной железы, рак легкого, опухоли головы и шеи (более 2000 индивидуальных измерений), осуществляемых с использованием медицинских линейных ускорителей следующих моделей: «Clinac», «Unique», «Truebeam», а также гамма-терапевтического аппарата «Theratron».Установлены численные значения затрачиваемого времени для 3-х групп параметров сеанса облучения: механические параметры аппаратов лучевой терапии, функциональные характеристики систем реализации облучения и параметры, напрямую зависящие от персонала, участвующего в проведении процедуры облучения.Предложена блок-схема для процедур верификации положения пациента на терапевтическом столе (две различные методики), предшествующей облучению пациента и непосредственно процедурам лучевой терапии. Показано, что ряд компонентов сеанса может осуществляться параллельно друг другу, за счёт чего время, проводимое пациентом в процедурном помещении, может быть оптимизированно.С использованием полученных значений затрачиваемого времени для параметров сеанса облучения возможна реализация математической модели, которая позволит предварительно определить длительность сеанса облучения на этапе предлучевой подготовки и выбрать методику лучевой терапии с учетом индивидуальных параметров облучения в каждом конкретном клиническом случае
Эффективность ионизации в горячей плоской дискообразной полости
Get PDFHot cavity ion sources of different kinds are widely used in nuclear and mass spectroscopy, especially in on-line isotope separation devices attracting attention of scientists and engineers looking for high ionization efficiency, robustness and beam purity. In the paper a new type of hot ionizer cavity is proposed: namely cavity having the shape of a flat disc, which may be especially suitable for short-lived nuclides to be ionized.A numerical model of the ion source is presented in the paper. The particle tracking code takes into account ionization at hot surfaces and enables modeling of both flat disc cavity and standard elongated cavity ionizers. The code enables calculation of total ionization efficiency and is suitable for stable and long-lived nuclides.Influence of the flat disc cavity geometry (thickness and radius) and its temperature on total ionization efficiency was considered – it was shown that the efficiency increases with cavity radius due to the growing number of particle-wall collisions. This effect may be important in the case of the hard-to-ionize nuclides.The optimal ionizer geometry is characterized by 90 % efficiency, even for substances with rather low ionization coefficient (of order 0.05). The role played by the size of the extraction opening is explained – it is demonstrated that the ionization efficiency increases due to the opening radius reduction. It is also proven that extraction voltage of 1–2 kV is sufficient to maintain optimal ionizer efficiency. Ионизаторы с горячей полостью различного типа находят широкое применение в атомной и массспектроскопии, в частности, в устройствах для разделения изотопов в режиме онлайн, представляют большой интерес для учёных и инженеров вследствие высокой эффективности ионизации, надёжности и чистоты луча. В работе предложен новый тип горячей ионизационной полости, а именно полости в форме плоского диска, особенно эффективной для ионизации короткоживущих нуклидов. Представлена численная модель ионного источника. Модель отслеживания частиц учитывает ионизацию на горячих поверхностях и позволяет моделировать как полость плоского диска, так и стандартные ионизаторы с удлинённой полостью. Модель позволяет выполнять расчёт общей эффективности ионизации и применима к стабильным и долгоживущим нуклидам.Рассмотрено влияние геометрии полости плоского диска (толщина и радиус) и его температуры на общую эффективность ионизации – показано, что эффективность увеличивается с радиусом полости из-за растущего числа столкновений частиц со стенками. Данный эффект может оказаться важен для трудноионизируемых нуклидов.Оптимальная геометрия ионизатора характеризуется эффективностью 90 % даже для трудноионизируемых веществ с коэффициентом ионизации порядка 0,05. Объясняется роль, которую играет размер экстракционного отверстия – показано, что эффективность ионизации увеличивается из-за уменьшения радиуса отверстия. Также доказано, что выходное напряжение 1–2 кВ достаточно для поддержания оптимальной эффективности
Контраст изображения объекта, наблюдаемого в условиях задымления, при поляризационной фильтрации излучения, рассеянного частицами дыма
Get PDFThe aim of the work was to study the contrasts of the images of an object observed in a smoky environment, using polarizing filtering of radiation scattered by smoke particles towards the observer, and without filtering. Prospects for developing optical accessories for firefighters to improve the observation of objects in smoke were evaluated by comparing image contrasts.The goal was achieved by experimentally simulating the process of transmitting images of a blackandwhite object with a sharp black/white transition boundary through various types of smoke aerosols using polarizing filtering of radiation scattered by smoke particles, and without filtering and evaluating image contrasts.Studies of image contrasts for different optical densities of smoke in two registration schemes were performed, when the receiving optical system is located near the illumination source of the object at a distance of ≈ 150 mm from it, and when it is located at a distance from the illumination source of the object at a distance of ≈ 800 mm.It is established that the method of forming the image of the object using polarization filtering of radiation backscattering (RBS) reduces the rate of image contrast reduction with an increase in optical smoke density compared to image registration without filtering (RBS).A significant difference in the contrasts of images recorded with filtration (RBS) and in the absence of it is observed for "light" fumes (smoldering of wood, cotton) at average optical densities of smoke.The results obtained can be used in the development of optical accessories for firefighter-rescuer to improve the conditions of observation of objects in adverse conditions of vision: smoke, vaporization, fog. Целью работы являлось исследование контраста изображения объекта, наблюдаемого в задымленной среде, с применением поляризационной фильтрации излучения, рассеянного частицами дыма в сторону наблюдателя, и сопоставление данного контраста с контрастом изображения, формируемого без фильтрации, для оценки возможности разработки комплекта оптических принадлежностей пожарного-спасателя, улучшающего видение объектов в условиях дымообразования при пожаре.Достижение поставленной цели осуществлялось методом экспериментального моделирования процесса передачи изображений чёрно-белого объекта с резкой границей перехода чёрное / белое через различные типы аэрозолей дыма с применением поляризационной фильтрации излучения, рассеянного частицами дыма, и без фильтрации и оценке контрастов изображений.Проведены исследования контрастов изображений для различных оптических плотностей дымов в двух схемах регистрации, когда приёмная оптическая система расположена вблизи источника подсветки объекта на расстоянии ≈ 150 мм от него, и когда она расположена на удалении от источника подсветки объекта на расстоянии ≈ 800 мм.Установлено, что способ формирования изображения объекта с применением поляризационной фильтрации излучения помехи обратного рассеяния (ПОР) позволяет снизить скорость уменьшения контраста изображения с увеличением оптической плотности дыма в сравнении с регистрацией изображения без фильтрации ПОР. Существенная разница в контрастах изображений, регистрируемых с поляризационной отсечкой ПОР и в отсутствие фильтрации, наблюдается для «светлых» дымов (пиролиз древесины, тление хлопка) на средних удельных оптических плотностях дыма.Полученные результаты могут быть использованы при разработке оптических принадлежностей пожарного-спасателя для улучшения условий наблюдения объектов в неблагоприятных условиях видения: задымлении, парообразовании, тумане.