Монографии
2023
Владилен Степанович Летохов ‒ советский и российский физик, пионер лазерной физики, в частности метода лазерного охлаждения атомов. Доктор физико-математических наук (1970), профессор. Автор более 850 статей и 17 монографий, наиболее цитируемый советский ученый во всех областях науки за период 1973–1988 годов.
2021
В коллективной монографии известных специалистов в области физики взрыва обобщены экспериментальные методы исследования физических, механических и оптических свойств конденсированных сред, подвергнутых ударно-волновому воздействию. Описаны методы изучения детонации конденсированных ВВ, ударного сжатия и адиабатического расширения веществ, распространения слабых возмущений и структуры ударных волн. Большое внимание уделено вопросам прочности и разрушения твердых тел динамическими нагрузками. Изложены теоретические основы и методические аспекты определения температур и оптических свойств ударно-сжатых материалов. Рассмотрены современные невозмущающие методы диагностики быстропротекающих процессов на основе рентгеновской и протонной радиографии, лазерных измерительных систем, микроволновой интерферометрии и синхротронного излучения. Применимость методов проиллюстрирована конкретными результатами исследований.
Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся исследованиями в области физики высоких плотностей энергии, высокоскоростного соударения, действия взрыва на окружающую среду, прочности и разрушения твердых тел, а также для аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области теоретической и экспериментальной механики.
Книга содержит материалы, подготовленные на основании докладов и выступлений, сделанных ведущими учеными страны на Научных сессиях Общего собрания членов РАН и Общих собраний отделений РАН. Они охватывают широкий спектр научных исследований и отражают научные достижения многих коллективов по атомной проблематике. Рассмотрены исторические аспекты зарождения, становления, развития атомной отрасли и роль Академии наук, а также ведущих отечественных ученых в этом процессе, начиная с реализации атомного проекта. Продемонстрирована актуальность исследований, связанных с реализацией как традиционных, так и новых направлений в области атомной науки, в том числе таких, как физика экстремального состояния вещества и высоких плотностей энергии, мощные лазеры, вычислительные и информационные технологии, новые материалы, двухкомпонентная ядерная энергетика и замыкание топливного цикла, корабельные и космические ядерные энергетические установки, проблемы радиохимии, радиобиологии и ядерной медицины, перспективы термоядерных исследований. Рассмотрены вопросы создания минерально-сырьевой базы и экономические аспекты развития атомной отрасли. Значительное внимание уделено вопросам глобальной стабильности в ядерном мире. Отмечена необходимость дальнейшего тесного сотрудничества Госкорпорации «Росатом» и Российской академии наук.
Книга предназначена для представителей органов государственной власти, профильных ведомств и организаций реального сектора экономики, а также для широкого круга специалистов, научных работников, профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов старших курсов образовательных учреждений, специализирующихся в данных областях.
2020
В настоящей монографии на основе физико-математического моделирования исследуются средне- и макромасштабные взрывные процессы на всех высотах в атмосфере Земли и в ближнем космосе. Это изучение проведено с помощью аналитических и численных методов для широкого круга задач, относящихся как к природным явлениям (эксплозивные извержения вулканов, взрывоподобное разрушение космических тел в атмосфере), так и связанным с деятельностью человека (проведение крупномасштабных взрывных геофизических экспериментов в ионосфере, разработка способов отражения столкновения метеороидов с Землей посредством ракетно-ядерного оружия и т. п.). Значительное место в монографии отведено лабораторному физическому моделированию с помощью лазерной плазмы наиболее сложных физических процессов, сопровождающих взрыв. Материал книги основан главным образом на опубликованных работах авторов.
Монография рассчитана на научных сотрудников, специализирующихся в области газовой динамики, физики плазмы, лабораторных исследований газоплазменных течений высокой удельной энергии и методов их численного моделирования. Книга будет полезна студентам старших курсов и аспирантам соответствующих специальностей.
2019
В книге обобщены материалы по минералогии и геохимии сульфидных труб современных (Тихий и Атлантический океаны) и древних (Урал, Рудный Алтай, Понтиды, Хокуроко) черных, белых, серых и бесцветных курильщиков, сформированных в различных геотектонических обстановках – океанических рифтах, горячих точках, энсиматических и энсиалических внутридуговых и задуговых бассейнах. Палеокурильщики, так же как и их современные аналоги, обнаружены в рудах сульфидных построек, залегающих на ультрамафитовых, базальтовых, риолит-базальтовых, а также риолитовых основаниях в ассоциации как с яшмами, так и с углеродистыми алевропелитами. Единство моделей формирования древних и современных курильщиков обеспечивается сходством процессов взаимодействия высокотемпературных гидротермальных флюидов с морской водой. Разнообразие связано с зависимостью состава курильщиков от состава рудовмещающих формаций и зрелости рудогенерирующих гидротермальных систем, а также от локальных вариаций физико-химических параметров среды минералообразования. Установлена закономерная смена минеральных парагенезисов курильщиков от теллуридно-арсенидных к золото-галенит-сульфосольным в пределах рудно-формационного ряда колчеданных месторождений. В этом же ряду в сульфидах труб уменьшаются концентрации Fe, Co, Ni, Sn, Se и Te при возрастании роли As, Sb, Tl, Pb, Bi, Ba, Сd, Ag и Au. Методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и лазерной абляцией выявлены признаки гидротермально-осадочной и гидротермально-метасоматической дифференциации химических элементов при формировании зональности труб. Несмотря на двойственность поведения отдельных химических элементов, выделены их высокотемпературные, среднетемпературные, низкотемпературные и гидрогенные ассоциации, определяющие геохимическую зональность и причины геохимического разнообразия курильщиков.
В монографии приведены результаты многолетних исследований авторов методами фотоиндуцированного рассеяния света и лазерной коноскопии в широкоапертурных пучках лазерного излучения оптических свойств монокристаллов ниобата лития, как номинально чистых, так и легированных широким спектром элементов, полученных по разным технологиям. Рассмотрены тонкие особенности структуры, влияние особенностей приготовления щихты на качество монокристаллов разного состава. Подробно рассмотрены наиболее общие вопросы формирования коноскопических картин одноосных гиротропных и негиротропных кристаллов, изменение поляризации излучения в коноскопическом методе, необходимые для понимания оригинального материала. Приведены использованные авторами схемы экспериментальных установок для исследований кристаллов методами лазерной коноскопии, фотоиндуцированного рассеяния света и кинетических зависимостей фоторефрактивного эффекта в электрооптических кристаллах. Проанализированы коноскопические картины, описаны фоторефрактивный эффект и фотоиндуцированное рассеяние света в реальных кристаллах ниобата лития разного состава.
Книга предназначена для научных сотрудников, аспирантов, преподавателей и специалистов в области физического материаловедения, синтеза и исследования строения монокристаллических сегнетоэлектрических материалов электронной техники.
2018
В руководстве рассмотрены заболевания глаз у детей, при которых потенциально показано выполнение реконструктивных оперативных вмешательств, методы традиционной инструментальной реконструктивной хирургии, их эффективность, недостатки, особенности выполнения у детей, преимущества лазерной хирургии. Представлены результаты исследований по изучению воздействия излучения ИАГ-лазера на ткани глаза (роговицу, радужку, хрусталик, интраокулярную линзу, стекловидное тело, сетчатку, сосуды), внутриглазное давление, гемодинамику, зрительно-нервный аппарат и пр. Дана характеристика ИАГ-лазерной реконструктивной офтальмохирургии: методы, эффективность, показания, особенности выполнения у взрослых и детей.
Впервые в детской офтальмологии представлена разработанная комплексная система реконструктивной лазерной хирургии, описан комплекс лазерных и лазерно-инструментальных реконструктивных внутриглазных вмешательств, выполняемых при врожденной, посттравматической, поствоспалительной и послеоперационной патологии глаз у детей (зрачковых мембранах, глаукоме, патологии зрачковой зоны, сращениях и кистах передней камеры, катарактах, врожденных аномалиях, витреальных швартах).
Подробно освещены разработанные новые технологии, методики, оптимальные энергетические режимы, дифференцированные показания, противопоказания, оптимальные сроки лазерных операций, разработанные с учетом клинических, этиопатогенетических и возрастных особенностей реакции детских глаз на воздействие излучения ИАГ-лазера и эффективности лечения. Описаны способы профилактики и лечения возможных осложнений, связанных с лазерным лечением.
Руководство основано на результатах 1559 лазерных операций, выполненных доктором медицинских наук Н.Н. Арестовой в отделе патологии глаз у детей ФГБУ «Московский НИИ глазных болезней им. Гельмгольца» Минздрава России (директор Института – Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН В.В. Нероев).
Руководство предназначено для врачей-офтальмологов, детских офтальмологов, клинических ординаторов, специалистов по лазерной медицине.
2017
Исследуется формирование сходящейся волны в однородной сферической мишени, внешний слой которой нагревается потоком моноэнергетических быстрых электронов с заданной энергией частиц. Абляционное давление, генерирующее волну, образуется при сферическом разлете слоя нагретого вещества, оптическая толщина которого остается постоянной в течение всего процесса нагрева и равной произведению начальной глубины прогрева на толщину слоя. Исследования выполнены на основе численных расчетов по одномерной гидродинамической программе применительно к одному из наиболее перспективных методов зажигания мишени лазерного термоядерного синтеза – зажиганию предварительно сжатой мишени ударной волной.
Представлены результаты численного моделирования возбуждения лазера на парах меди (ЛПМ) импульсно-периодическим индукционным (безэлектродным) разрядом. Исследован вариант ЛПМ с коаксиальной разрядной камерой. Показано, что коаксиальная камера в большей степени удовлетворяет особенностям индукционного способа накачки, чем обычная цилиндрическая камера. В численных экспериментах достигнуты высокие выходные характеристики лазера, что свидетельствует о возможности эффективной накачки ЛПМ новым для него индукционным методом.
Для контроля паросодержания в водном теплоносителе ядерных реакторов предложено использовать лазерный фотометрический метод и основанную на нём систему измерения. Проведен анализ возможностей метода. Показано, что он может применяться как в ВВЭР, где паросодержание мало (<5%), так и в РБМК, где оно может достигать 20% и 40%. Оценка погрешности измерения составила около 2%. Для осуществления метода можно использовать оптическое волокно и оптические элементы, разработанные и освоенные промышленностью для работы в водной среде с высокой температурой и давлением, а также в условиях высокого уровня радиации, и широко применяемые в науке и технике в видимом диапазоне длин волн фотоприемники и лазеры, чьё излучение хорошо распространяется в водной среде.
Исследована структура и определены условия формирования однопучкового излучения с дифракционной расходимостью и высокой стабильностью положения оси диаграммы направленности. В лазерах на парах меди (ЛПМ) и лазерной системе на парах меди (ЛСПМ) с таким качеством излучения с применением промышленных отпаянных активных элементов (АЭ) серий «Кулон» мощностью излучения 10-20 Вт и «Кристалл» мощностью 30-50 Вт плотность пиковой мощности в сфокусированном пятне диаметром 10-20 мкм достигает значений 10 11 -10 12 Вт/см 2 , достаточной для многочисленных и разнообразных применений в науке, технике и медицине. При этом обеспечивается на порядок и более высокая производительность по сравнению с традиционными способами.
В обзоре представлен сравнительный анализ параметров импульсных лазеров и лазерных систем на парах меди (ЛПМ и ЛСПМ) с другими типами газовых и твердотельных лазеров и их возможности промышленного использования в области обработки материалов. Показано, что ЛПМ с длинами волн излучения 510,6 и 578,2 нм, наносекундной длительностью импульсов и световым пятном диаметром 10...20 мкм с плотностью пиковой мощности 10 9 -10 11 Вт/см2 являются уникальными инструментами для эффективной и качественной микрообработки практически любых металлических и большого круга неметаллических материалов. Разработанный промышленный ЛПМ «Кулон-06» со средней мощностью излучения 6-8 Вт и частотой повторения импульсов (ЧПИ) 15 кГц стал основой для создания современных автоматизированных лазерных технологических установок (АЛТУ) «Каравелла-2» и «Каравелла-2М» с рабочим полем 100х100 и 200х200 мм для производительной прецизионной микрообработки фольговых материалов (0,01-0,2 мм). На основе ЛСПМ моделей «Кулон-10»и «Кулон-20», работающих по эффективной схеме ЗГ – УМ, мощностью излучения 10-15 и 20-25 Вт и ЧПИ 14 кГц созданы современные АЛТУ «Каравелла-1» и «Каравелла-1М» с рабочим полем 150х150 мм для микрообработки тонколистовых материалов (0,3-0,5 мм и 0,6-1 мм). Лазерный способ микрообработки импульсным излучением с наносекундной длительностью обеспечивает на порядок большую производительность по сравнению с традиционными способами, включая и ЭЭО, малые шероховатость поверхности реза (≤ 1...2 мкм) и зону термического влияния (≤ 3...5 мкм) и нет расслоения и микротрещин в таких металлах как молибден и вольфрам.