2005 р.
 Наукові результати відділу за 2005 р.

  1. Запропонована методика теоретичних досліджень резонансної структури нового типу: хвилеводно-коаксіального резонатора (ХКР). Проведені чисельні розрахунки власних частот і добротностей ХКР в сантиметровому діапазоні. Білоус Р.І., Моторненко О.П.
  2. Досліджено випромінювання Вавилова-Черенкова електронного згустку, що рухається у вакуумі над лівим середовищем. Показано, що в тій області частот, де композит має негативний показник заломлення одночасно можуть збуджуватися об’ємні і поверхневі електромагнітні хвилі в тому самому частотному діапазоні. Установлено, що знак сумарної енергії поверхневих хвиль збігається зі знаком показника заломлення середовища. Аверков Ю.О., Яковенко В.М.
  3. На основі результатів досліджень високодобротного півсферичного діелектричного резонатора запропоновано новий тип резонатора – бочкоподібний ДР, шляхом перетину діелектричної півсфери. Результати досліджень його електродинамічних характеристик показали, що у порівнянні з півсферичним ДР його спектр є розрядженим за частотою (відсутні вищі азимутальні типи коливань). У порівнянні зі звісними півдисковими ДР бочкоподібний ДР являє собою більш високо добротну резонансну систему завдяки меншим радіаційним втратам енергії. З метою підвищення дозвільної здатності вимірювань запропоновано використання бочкоподібного ДР як базової комірки діелектрометра міліметрових хвиль для вимірювання параметрів рідин з високими втратами енергії на НВЧ. Встановлено, що існує зв’язок між електродинамічними характеристиками ДР та умовами їх збудження зосередженими джерелами випромінювання Когут О.Є.
  4. Вирішено електродинамічну задачу на основі рівнянь Максвела з урахуванням магнітного струму радіального магнітного диполя. Визначено компоненти полів збуджених Н коливань досліджуваного резонатора. Складена і налагоджена обчислювальна програма, що дозволяє визначати резонансну частоту і добротність резонатора зі збудженими Н коливаннями, структуру полів і розподіл густини енергії цих коливань на поверхні напівкулі і провідної площини поза напівкулі. Проведено чисельний експеримент по дослідженню напівкульового фторопластового резонатора з радіусом 39 мм, який розміщений на необмеженій ідеально провідній площині. Філіпов Ю.Ф., Прокопенко Ю.В.
  5. У гідродинамічному та кінетичному приближеннях досліджено взаємодію електростатичних коливань з потоком заряджених часток, котрі проходять паралельно або перпендикулярно до меж структури, котра складається з плазменого шару , оточеного середовищами з різноманітними властивостями. Визначено спектри та бі-зіткнене затухання (підсилення) коливань в таких системах. Розглянуто взаємодію електромагнітних коливань періодично неоднорідного плазмового середовища з потоком електронів, побудовано гідродинамічну теорію взаємодії хвиль просторового заряду у пучці з електромагнітними коливаннями, знайдено умови нестійкості та їх стабілізації. Ханкина С.І., Яковенко В.М.
  6. Вперше проведено теоретичне дослідження нелінійних властивостей обмежених періодичних анізотропних матеріалів. Розглянуто нелінійне збудження другої гармоніки при падінні першої гармоніки на пів обмежену нелінійну періодичну структуру, що дає можливість пояснення експериментальних результатів при вимірюванні параметрів нелінійних властивостей періодичних систем у мм та терагерцевому діапазонах Булгаков О.О., Шрамкова О.В.
  7. Вперше досліджено діелектричний резонатор з хвилями шепочучої галереї у формі зрізаного конусу. Експериментально показана можливість вимірювання поверхневого опору плівок ВТНП у міліметровому діапазоні хвиль з використанням резонаторів у формі конусу та півсфери, що дозволяє позбавитися  процедури вимірювання з трьома парами плівок Черпак М.Т.
  8. Дослідження взаємодії потоків заряджених часток із власними коливаннями плазми твердого тіла з можливістю застосування результатів для побудови плазмових підсилювачів і генераторів НВЧ.
  9. Вироблені практичні рекомендації для експериментального дослідження взаємодії електронних потоків з неоднорідними напівпровідниковими структурами круглого і прямокутного перетину, і отримана нова інформація про деякі особливості взаємодії електронних потоків з обмеженими неоднорідними напівпровідниковими структурами, для використання в сучасній радіофізиці і плазмовій електроніці НВЧ при створенні експериментальних зразків плазмових підсилювачів і генераторів. Яковенко В.М., Русанов А.Ф.
  10. В роботі досліджується поширення електромагнітних хвиль у періодичних штучних середовищах. Пропонується теоретичний розгляд впливу дрейфу носіїв та потоків заряджених часток на дисперсійні властивості хвиль, їх нестійкості та нелінійну взаємодію в обмеженій напівпровідниковій надгратці, а також розробка теорії резонансного розсіювання електромагнітних хвиль на періодичних структурах, сформованих модуляцією як рельєфу так і оптичних властивостей середовищ. Наукова новизна даної роботи полягає у встановленні невідомих раніш фізичних властивостей періодичного матеріалу обмежених напівпровідникових періодичних середовищ, розташованих у зовнішньому електричному полі, та металевих надграток. Роботу присвячено актуальній тематиці сучасності – наноелектрониці. Вивчаються фундаментальні фізичні властивості шарувато-періодичних структур, що можуть стати новим матеріалом для технічного опанування нових діапазонів частот. Наприклад,  такі матеріали може бути використані у приборах терагерцового та інфрачервоного діапазонів. Одержані результати дають якісний та кількісний опис різних резонансних ефектів у металевих наноструктурах та можуть бути використані для розробки оптичних пристроїв Русанов А.Ф., Нікітін О.Ю.
2006 р.
 Наукові результати відділу за 2006 р. 

  1. Запропонована методика розрахунку характеристик хвиле водно-коаксіального резонатора міліметрового діапазону. Проведені числові розрахунки, які підтверджені експериментальними дослідженнями Білоус Р.І., Моторненко О.П.
  2. У зовнішньому поздовжньому магнітному полі проаналізовано взаємодію електронних потоків з металевим хвилеводом прямокутного перерізу із частковим плазмовим заповненням – двома напівпровідниковими пластинами, розташованими уздовж широких стінок. Виявлено особливості, що виникають при взаємодії електронних потоків з електромагнітними хвилями в магнітоактивних напівпровідникових хвилеведучих структурах, у порівнянні з ізотропною плазмою. Результати числового аналізу дисперсійних рівнянь показали, що електронний потік ефективно взаємодіє з електромагнітними полями в магнітоактивних напівпровідникових структурах. У досліджуваних структурах нестійкими можуть бути повільні хвилі просторового заряду пучка двох типів. При цьому, як і під час відсутності магнітного поля, інкременти нестійкості досягають максимальної величини в умовах резонансу, коли частота хвилі Ван-Кампена або циклотронної хвилі збігається з однією із власних частот власних коливань плазми твердого тіла. Русанов А.Ф., Яковенко В.М.
  3. Досліджено порушення негармонійних нестаціонарних імпульсів у вакуумі і середовищі з дисперсією за допомогою ефекту перехідного випромінювання згустку електронів. Установлено, що перехідне випромінювання згустку приводить до генерації нескінченного набору нестаціонарних і негармонійних імпульсів, що є рішеннями рівняння Клейна – Гордона. Поляризація результуючого поля імпульсів на межі розділу двох середовищ і на передньому фронті виявляється різною. З ростом часу передній фронт результуючого поля імпульсів стає більш крутим. Показано можливість визначення подовжнього профілю щільності згустку і параметрів диспергуючого середовища за значеннями полів випромінювання та їхніх похідних поблизу переднього фронту результуючого сигналу Аверков Ю.О.
  4. Вивчено нестійкості в дрібно шаровій нано–періодичній структурі, утвореній шарами напівпровідника з різним типом провідності. Актуальність вивчення таких нестійкостей пов’язана з тим, що в даний час відсутні компактні твердотільні пристрої для генерації електромагнітних хвиль короткохвильової частини міліметрового і субміліметрового діапазонів. Показано, що двокомпонентна твердотільна плазма дозволяє одержати нестійкості для існуючих матеріалів. Це пов’язане зі знайденою у роботі дрейфовою хвилею нового типу. Ця хвиля виникає в періодичній структурі, утвореній шарами n- і p-напівпровідниками, і поширюється під кутом до границь шарів. Для зазначених вище діапазонів довжин хвиль така структура може бути створена засобами нанотехнології для одержання дрібно шарового матеріалу. Булгаков О.О., Шрамкова О.В.
  5. За допомогою розробленої в ІРЕ НАН України оригінальної техніки вимірювання отримано лінійну температурну залежність мікрохвильової провідності оптимально допованої ВТНП плівки YBa2Cu3O7-dпри низьких температурах (<10К), що може свідчити про сценарій спарювання носіїв заряду з d-хвильовою симетрією. Експериментальне визначення симетрії параметру порядку в ВТНП є важливим елементом в фундаментальній проблемі побудови мікроскопічної теорії високотемпературної надпровідності. Баранник О.А., Черпак М.Т.
  6.  А) При дослідженні збудження діелектричних резонаторів (ДР) на модах шепочучої галереї (ШГ) встановлено, що їх спектральні та енергетичні характеристики суттєво залежать від способу їх збудження та електродинамічних характеристик джерела випромінювання.
    Б) На основі ДР з модами ШГ одержано високочутливу вимірювальну комірку для дослідження електричних властивостей рідин з високими втратами енергії НВЧ поля. Результати експериментальних досліджень показали, що така комірка може бути використана для виявлення розрізнювальних особливостей рідин, які за своїми властивостями значно не відрізняються. Наприклад, досліджені та виявлені особливості різних видів води (дистильованої, морської, мінералізованої). За пунктом А є аналоги стосовно дослідження резонаторів, збуджуваних на основних типах коливань. За пунктом Б аналогів немає, тому що конструкція вимірювальною комірки є оригінальною. Отримані результати можуть бути безпосередньо використані при конструюванні конкретних НВЧ приладів на основі ДР. Результат, вказаний в пункті А дозволить за урахуванням характеристик джерела збудження ДР більш точно досягти необхідні вихідні характеристики або покращити їх. Пункт Б дозволяє створити на основі ДР високочутливий діелектрометр міліметрових хвиль для дослідження широкого класу рідин, в тому числі рідин з високими втратами НВЧ енергії. Кириченко О.Я., Когут О.Є., Солодовник В.А., Кутузов В.В.
  7. Розвинуто підхід для визначення електрофізичних параметрів речовин на основі експериментально визначених спектральних та енергетичних характеристик неоднорідних квазіоптичних резонаторів. Обґрунтовано широкодіапазонні резонансні методи визначення проникностей діелектриків, у тому числі рідин та газів, і поверхневих опорів провідників та надпровідників. Показано та частково реалізовано можливість визначення електрофізичних параметрів матеріалу, з якого виготовлений весь резонатор або його частина. Розвинутий підхід для визначення електрофізичних параметрів речовин не має аналогів в Україні. Знання електрофізичних параметрів речовин є необхідним практично у всіх галузях науки, медицини та промисловості. Розроблений і реалізований широкодіапазонний резонансний метод визначення електрофізичних параметрів речовин з використанням неоднорідних квазіоптичних резонаторів може бути використаний при розробці пристроїв для вимірювання діелектричної проникності речовин, в тому числі газів і рідин як з малими, так і з великими втратами, а також поверхневого опору провідників і надпровідників. На квазіоптичний діелектрометр, у якого вимірювальна комірка виконана у вигляді радіально двошарового циліндричного резонатора, авторами отримано деклараційний патент України. Наукова значимість результатів полягає у тому, що потенційні можливості радіофізичного комплексного (теоретичного та експериментального) підходу до аналізу складних електродинамічних структур далеко не вичерпані і мають перспективу подальшого використання. Отримані знання та розроблений і реалізований фізичний інструмент досліджень резонаторів з коливаннями “шепочучої галереї” є передумовою для створення нових резонаторних структур, що можуть бути використані для проведення фундаментальних наукових досліджень у міліметровому діапазоні хвиль. Баранник О.А. , Кириченко О.Я. , Когут О.Є. , Прокопенко Ю.В. , Смирнова Т.О., Філіпов Ю.Ф. , Черпак М.Т.
2007 р.
 Наукові результати відділу за 2007 р. 

  1. В рамках проведених досліджень вперше вирішено електродинамічну задачу на основі рівнянь Максвела про власні коливання радіально тришарових циліндричних та кульових діелектричних резонаторів. Складені і налагоджені обчислювальні програми, що дозволяють визначити власні частоти і добротності резонаторів, а також структури полів і розподіли густин енергій їх власних коливань. Проведено чисельні експерименти по дослідженню радіально тришарових діелектричних резонаторів, у яких прошарки виготовлені із різних речовин, в тому числі рідин, як з великими, так і малими втратами. Проаналізовано вплив середнього прошарку з різними параметрами на спектральні та енергетичні характеристики резонаторів. Запропоновано використовувати резонатори для визначення комплексної діелектричної проникності речовин. Філіпов Ю.Ф. , Прокопенко Ю.В. , Смирнова Т.О. , Шипілова І.О., Суворова О.О.
  1. Запропонований новий різновид діелектричного резонатора з допоміжним диском. В такому резонаторі було одержано ефективне перестроювання характеристик високодобротних мікрохвильових коливань ”шепочучої галереї”. Кириченко О.Я., Мартинюк С.ПМоторненко О.ПСкуратовський І.Г.
  1. Досліджені частотні залежності магнітних та ТЕМ коливань в хвилеводно-коаксіальному резонаторі і проведено порівняння їх з коливаннями в хвилеводно-діелектричному резонаторі. Білоус Р.І., Мартинюк С.П., Моторненко О.П., вед інж. Скуратовський І.Г.
  1. Підготовлена лабораторна установка для вирощування монокристалів BiSb ( сплави вісмута з сурьмою). Зібрана установка для виготовлення точковоконтактних КВЧ детекторів на основі кристалів BiSb та детекторних секцій 2-ох і 1-го мм діапазонів довжин хвиль електромагнітного випромінювання. Вивчались амплітудні та шумові характеристики детекторів 8-мм діапазону довжин хвиль на основі точкових контактів метал-напівметал BiSb, вольт амперні характеристики та пробійні явища в точкових контактах метал-напівметал у зв’язку з визначенням найбільш допустимої потужності, яка розсіюється дослідним зразком, визначена вольт ватна характеристика детекторів КВЧ діапазону на основі напівметалу BiSb в (120¸270) Ггц. Плаксій В.Т.
  1. Обґрунтовано та розроблено новий нерезонансний радіофізичний метод дослідження комплексної провідності високотемпературних надпровідників. Метод, що розроблено, дозволяє проводити дослідження ВТНП в граничних температурних умовах, що має важливе значення для вивчення властивостей ВТНП в області критичної температури та вище її, тобто у нормальному стані. Отримано перші результати стосовно флуктуаційної провідності при температурі, починаючи з 115°К і нижче її. Метод може виявитися корисним для вивчення інших конденсованих середовищ, комплексна провідність або проникність яких змінюється під дією зовнішніх факторів. Губін О.І., Лавринович О.А., Черпак М.Т.
  1. На основі результатів проведених досліджень електродинамічних властивостей півдискового діелектричного резонатора з коливаннями шепочучої галереї створено високочутливу вимірювальну комірку діелектрометра для виміру діелектричної проникності різних типів води. За її допомогою проведено експериментальні дослідження води, різною за концентрацією сольових домішок (дистильована, морська, водопровідна). Виявлено розрізнювальні особливості досліджених зразків. Проведено експериментальні дослідження анізотропної діелектричної кулі, що знаходиться в дальній зоні випромінювача. Виявлено особливості збудження такого резонатора на вищих типах коливань шепочучої галереї. Досліджено розсіювання пучка міліметрових хвиль на кулі, діаметр якої значно не перевищує довжину хвилі випромінювання. Досліджено ефект перетворення електродинамічних характеристик чвертьсферичного діелектричного резонатора щілиною зв’язку в дзеркалі. Одержано взаємну синхронізацію та сумування потужностей трьох діодів Гана в чвертьсферичному діелектричному резонаторі при його використанні в базовому елементі багатодіодного твердотільного суматора потужностей. Когут О.Є.
  1. Теоретично показана можливість беззіштовхувального загасання релєєвської хвилі внаслідок її взаємодії з об’ємними геліконами. При низьких температурах цей механізм загасання виявляється більш ефективним у порівнянні з зіштовхувальним загасанням. Отримано вираз для поправки до частоти релєєвської хвилі у випадку її резонансної взаємодії з поверхневим геліконом. Це дозволяє збуджувати поверхневий звук за допомогою магнітного диполя, розташованого поблизу поверхні провідника. Теоретично досліджене випромінювання Вавілова-Чєрєнкова гауссівським електронним згустком, що рухається у вакуумі над лівим середовищем. Показано, що ефект Вавілова-Чєрєнкова може приводити до одночасного порушення об’ємних і поверхневих електромагнітних хвиль в однаковому частотному діапазоні. Поверхневі хвилі, що порушуються, можуть бути як “E”-, так і “H”- типів і існують у різних частотних діапазонах. Показано, що можна збуджувати поверхневі хвилі “E”-типу з дуже малою фазовою швидкістю в малому околорезонансної частоти магнітної проникності. Об’ємні хвилі,  що порушуються, мають негативну дисперсію і містять усі компоненти електричних і магнітних полів. В області частот, де показник заломлення композита негативний поверхневої хвилі мають негативну дисперсію, а їхня сумарна середня щільність потоку енергії негативна. В області частот, де показник заломлення композита позитивний, поверхневі хвилі мають позитивну дисперсію і їхня сумарна середня щільність потоку енергії також позитивна. Аверков Ю.О., В.М. Яковенко
  1. Побудована нелінійна теорія взаємодії ( трьох хвильові процеси) в шарово-періодичних структурах з напівпровідниковими шарами у зовнішньому постійному магнітному полі. Побудована теорія розповсюдження електромагнітних хвиль у обмежених шарових структурах. Знайдені нові типи поверхневих хвиль та розглянуто хвилевід між двома шарово-періодичними структурами. Показана можливість керування властивостями хвиль в цих структурах за допомогою зовнішнього магнітного поля. Булгаков О.О., Костильова О.В.,  Шрамкова О.В., Кононенко В.К., Ольховський Е.О.
2008 р.
 Наукові результати відділу за 2008 р.  

  1. Теоретично досліджено збудження поверхневих електростатичних хвиль над поверхнею шаруватого надпровідника електронним пучком. Знайдено закон дисперсії поверхневих хвиль для довільного куту нахилу шарів надпровідника до поверхні кристалу при довільному напрямку поширення хвиль в плоскості межі. Показано, що гідродинамічна нестійкість має абсолютний характер, що є принципово важливим для створення генераторів випромінювання в оптичному діапазоні частот. Аверков Ю. О., Яковенко В. М.)
  2. Теоретично досліджено збудження поверхневих ТМ-хвиль нескінченно тонким електронним пучком, який розповсюджується в вакуумному зазорі між металоподібним середовищем та штучним діелектриком. Детально проаналізований випадок, коли товщина вакуумного зазору менш, ніж довжина збудженої хвилі. Показано, що в спектрі поверхневих хвиль з’являється додаткова вітка в області частот, де магнітна проникність штучного діелектрика негативна. Показано, що повний інтегральний потік енергії може бути негативним в системі з кінцевою товщиною зазору в присутності електронного пучка. Аверков Ю. О., Кац А. В., Яковенко В. М.
  3. Досліджено проходження заряджених частот крізь трикутний потенційний бар’єр на межі провідне середовище-діелектрик (вакуум). Показано, як що вздовж межі розділу середовищ розповсюджується поверхневий поляритон, то енергія електрона при зіткненні з межею змінюється. Визначена ймовірність випромінювання (поглинання) електроном кванту енергії поверхневої хвилі при відбитті і проходженні межі. Побудована залежність коефіцієнтів індукованого випромінювання (поглинання) від енергії електрона і частоти поверхневої хвилі. Білецький М. М., Ханкіна С. І., Яковенко В. М.
  4. Досліджено власні коливання у діелектричному шарі при наявності просторової дисперсії діелектричної проникності. Показано що її вплив  приводить до появи поверхневих коливань нового типу  поблизу смуг поглинання. Філіпов Ю. Ф., Яковенко В. М.
  5. Проведено електродинамічний аналіз напівциліндричного діелектричного резонатора з циліндричною неоднорідністю в області поля аксіально-однорідного коливання “шепочучої” галереї. Вивчено вплив такої малої діелектричної чи металевої неоднорідності на спектральні та польові характеристики резонатора з TMms 0 модою. Показано, що неоднорідність зміщує власну частоту резонатора і приводе до додаткових втрат енергії власної TMm s 0 моди. Відзначено, що основний внесок в збурення поля цієї моди вносять поля власних TMm s 0 коливань циліндричної неоднорідності, для яких азимутальні індекси m’<<m. Запропоновано використовувати напівциліндричний діелектричний резонатор з циліндричною неоднорідністю для вимірювання електрофізичних параметрів речовин, які займають малі об’єми, а також здійснювати механічне перестроювання частоти автогенератора, який стабілізовано високодобротним напівциліндричним діелектричним резонатором, введенням металевого штиря в область максимуму поля моди “шепочучої галереї”. Прокопенко Ю. В., Філіпов Ю. Ф., Шипілова І. О.
  6. Отримано характеристичне рівняння тришарового циліндричного напівпровідникового резонатора з ідеально провідними торцевими поверхнями та вирази для компонент полів його власних коливань. Філіпов Ю. Ф., Смирнова Т. О.
  7. Вивчена можливість використання радіально двошарового кульового діелектричного резонатора в якості датчика для визначення комплексної діелектричної проникності зовнішнього середовища. Показано, що чутливість вимірювання власної частоти резонатора з коливанням “шепочучої галереї” до зміни діелектричної проникності зовнішнього середовища визначається радіальною товщиною зовнішнього прошарку. Висока чутливість забезпечується малою товщиною цього прошарку. Зовнішній прошарок резонатора виробляється із речовини, для якої дійсна частина діелектричної проникності значно перевищує аналогічні параметри матеріалу внутрішнього прошарку та зовнішнього середовища. В цьому разі добротність резонатора, яка є достатньою для вимірювань, забезпечується радіальним розміром зовнішнього прошарку, який визначається втратами електромагнітної енергії власного коливання резонатора в зовнішньому середовищі. У довгохвильовій частині міліметрового діапазону проведено числове дослідження резонатора з кварцовим внутрішнім та полікоровим зовнішнім прошарками при занурені його в різноманітні середовища в рідинній чи газоподібній фазі. Кириченко О. Я., Прокопенко Ю. В., Суворова О.О., Філіпов Ю. Ф.
  8. Розроблено методику аналізу багатокомпонентних розчинів з домінуючою водною компонентою за допомогою використання одночасного вимірювання діелектричної проникності на двох надвисоких частотах, що розрізняються в 4 рази. Показано її ефективність на прикладі аналізу зразків сухих вин. Кириченко А. Я., Голубнича Г. В.
  9. Розроблено методику аналізу обмежених періодичних структур. Проведено теоретичні дослідження дисперсійних властивостей, полів та потоків енергії у структурах, складених з періодично розташованих шарів діелектриків, напівпровідників та феритів. Булгаков О. О., Костильова О. В., Шрамкова О. В.
  10. Продовжено дослідження електрофізичних властивостей рідин в міліметровому діапазоні довжин хвиль за використанням високо добротних діелектричних резонаторів з модами шепочучої галереї. Створено вимірювальну комірку на основі шаруватого півсферичного діелектричного резонатора. Встановлено можливості її використання для дослідження властивостей ряду рідин на основі різних спиртів. Кириченко А. Я., Когут А. Е.
  11. Отримано лінійну температурну залежність мікрохвильового поверхневого опору високоякісної плівки надпровідника YBa2Cu3O7-x при Т<15К, що підтверджує висновок про d-хвильову симетрію параметра порядку в цих надпровідниках. Знайдено, що залишковий поверхневий опір (тобто опір при Т®0) у надпровідниках YBa2Cu3O7-x змінюється в залежності від частоти як ω3/2 для плівок та монокристалів, що дає змогу стверджувати про внутрішню природу цього ефекту. Зазначені результати отримано з використанням нової техніки вимірювання імпедансних властивостей ВТНП, запропонованої та розробленої авторами. Черпак М. Т., Баранник О. А., Буняєв С. О.
  12. Вивчено питання сумировання потужності перехідного випромінювання, яке створюється потоком електронів у випадку постійного або перемінного електричного струму, який протікає через межу розділу середовищ. Показано, що при постійному струмі, в умовах однорідного випадкового розподілення електронів, повна потужність перехідного випромінювання відмінна від нуля та пропорційна повному числу електронів N, які перетинають межу розділу в одиницю часу. При перемінному струмі існує просторово-часова кореляція розподілу електронів, в результаті котрої відбувається когерентне складення полів випромінювання окремих електронів. Юрченко В. Б.
  13. Проводилось вивчання особливостей резонансних коливань в новій структурі хвиле водно-діелектричного типу, запропонованій в ІРЕ НАНУ. Розраховані та експериментально досліджені власні частоти і власні добротності Т-коливань в хвиле водно-діелектричному резонаторі. Показано вплив параметрів електродинамічної структури на електричні характеристики резонатора. Моторненко О. П., Білоус Р. І., Мартинюк С. П., Скуратівський І. Г.
  14. Вперше досліджені (в полі Н) осциляції фази поздовжнього звуку, розповсюджуючегося в антиферомагнетику (слабкому феромагнетику) бораті заліза FeBO3. Природа фазової модуляції поздовжнього звуку, певно, пов’язана з пьєзомагнітними властивостями борату заліза. (На поперечному звуці в тих же самих умовах мають місце осциляції амплітуди звуку). Теорія фазового ефекту в теперішній час розробляється. Реалізований та вивчений складений акустичний резонатор типу Фабрі-Перо на антиферомагнетику FeBO3Тараканов В. В.
  15. Одержані числові та експериментальні результати вивчення імпедансу лавино-пролітних діодів (ЛПД) 8-мм діапазону довжин електромагнітних хвиль, залежності імпедансу ЛПД від нормованої амплітуди першої гармоніки струму p-n-переходу і частоти, активної та реактивної провідностей ЛПД. Також вивчались частотні та амплітудні флуктуації генераторів електромагнітного випромінювання 8-мм діапазону. Проведена числова оцінка модуляційних шумів в залежності від параметрів ЛПД, одержані результати спектральних густин амплітудних та частотних шумів від частоти аналізу. Крім того, вивчались вольт-ватні характеристики детекторів міліметрового діапазону довжин хвиль на основі точкового контакту метал-напівметал BiSb. Плаксий В. Т.
2009 р.
 Наукові результати відділу за 2009 р.  

  1. Досліджено вплив потенційного бар’єра на механізми нестійкостей плазмових коливань при їх взаємодії з потоком заряджених часток, що перетинають межу провідного середовища. Розглянуто різні форми потенційного бар’єра (стінка, прямокутний бар’єр, d-подібний), існуючого на межі середовищ з різними електромагнітними властивостями. Знайдено імовірності прцесів випромінювання і поглинання плазмонів зарядженою часткою. Знайдено умови, при яких випромінювання плазмонів переважає над іх поглинанням. Визначено інкременти (декременти) плазмових коливань, з’ясовано їх залежність від таких параметрів, як енергія частки, енергія плазмона, довжина потенційного бар’єра.  Яковенко В. М., Ханкіна С. І.
  2. Розвинуто теорію вимушених коливань в ізотропному кульовому діелектричному резонаторі при збудженні азимутально-періодичним струмом, який протікає по коловій орбіті, що розміщена зовні/всередині чи на поверхні кулі в її екваторіальній площині. Показано, що в резонаторі збуджуються коливання Е та Н типів, у яких модовий індекс . При цьому моди Н типу мають полярні та азимутальні індекси, сума яких мають непарні значення. Суми  у мод Е типу мають нульові чи парні значення. В результаті в резонаторі азимутальні TEn n s моди та азимутально-однорідні TEn 0 s моди з парними полярними індексами  не збуджуються. У випадку непарних полярних індексів  в резонаторі також не збуджуються азимутально-однорідні TMn 0 s моди. В резонаторі завжди збуджуються азимутальні TMn n s моди. Оскільки азимутальний індекс  однозначно визначається періодичністю електричного струму, то полярний  та радіальний  індекси мод, що збуджуються, однозначно визначається розв’язком відповідного характеристичного рівняння для власних коливань резонатора. В наслідку частотної селекції в резонаторі збуджується тільки одна його власна мода з індексами , яка має частоту  випромінювання струму. В результаті при наближені частоти випромінювання струму до частоти власного коливання резонатора виникає амплітудний резонанс. Розподіл поля збудженого коливання формується суперпозицією полів джерела випромінювання та власної моди резонатора, на частоті якої має місце резонанс, і найближчих до неї мод на частоті збудження. Ефективність збудження кулі залежить від прицільної відстані між струмом і поверхнею кулі. Отримані результати не мають аналогу в Україні та за кордоном. Слідує відмітити, що збудження кульових діелектричних резонаторів в оптичному діапазоні розглядаються в США. В Україні збудження коливань шепочучої галереї в таких резонаторах в міліметровому діапазоні довжин хвиль розглядаються тільки в ІРЕ ім. О. Я. Усикова НАН України. Отримані результати дозволяють свідомо підходити до збудження коливань міліметрового діапазону довжин хвиль в кульових діелектричних резонаторах чи їх конструктивних модифікаціях. Такі резонатори можуть бути використані в різноманітних мікрохвильових пристроях, наприклад, в генераторах, фільтрах та приладах для визначення електрофізичних параметрів речовин. Прокопенко Ю. В., Філіпов Ю. Ф. , Яковенко В. М. .
  3. Досліджена нестійкість нескінченно тонкого електронного пучка, що рухається у вакуумі над поверхнею ізотропного негіротропного кристала. Розглянуті можливості збудження подовжніх екситонів і хвиль поляризації нерелятивістським електронним пучком. Отримані дисперсійні співвідношення для об’ємних і поверхневих збуджень екситонів, пов’язаних з хвилею пучка. Показано, що об’ємна подовжня хвиля і поверхнева хвиля поляризації мають негативну дисперсію і взаємодія їх з пучком приводить до виникнення абсолютної нестійкості. Знайдені вирази для відповідних інкрементів. Відзначимо також, що поверхневий характер зв’язаних екситонно-пучкових хвиль приводить до слабкішого розсіяння цих хвиль на оптичних фононах в порівнянні з інтенсивним розсіянням екситон-полярітонов в об’ємі зразка. Це полегшує можливість експериментального виявлення таких хвиль, дисперсійні характеристики яких дозволяють визначати енергію зв’язку і ефективний радіус екситонів Ванье-Мотта. Аверков Ю. О., Басс Ф. Г., Яковенко В. М.
  4. Теоретично досліджено перехідне випромінювання модульованого електронного потоку при його проходженні через дротяний екран. Електронний потік рухається уздовж нормалі до екрану є нескінченною періодичною послідовністю окремих згустків. Кожен згусток має вид відрізка зарядженої нитки, орієнтованого перпендикулярно його швидкості. Дротяний екран розташований у вакуумі є нескінченним періодичним набором паралельних металевих дротів. Розглянуто дві різні взаємні орієнтації згустків і дротів – перпендикулярну й паралельну. Отримано вираз для спектральної щільності потоку енергії випромінювання, збудовано діаграму спрямованості випромінювання та проведено чисельну оцінку потужності випромінювання. Показано, що перехідним випромінюванням є набір гармонік на частотах кратних зворотному періоду просторової модуляції потоку, а діаграма спрямованості випромінювання має максимум в напрямі дротів для нерелятивістських когерентних згустків. Аверков Ю. О., Яковенко В. М.
  5. Показана можливість існування поверхневих електромагнітних хвиль на межі розділу двох різних діелектричних середовищ, на якій знаходиться одновимірний масив ідеально провідних дротів. Встановлено, що для існування досліджених поверхневих хвиль не вимагається наявність частотної дисперсії середовищ, що граничать. Поляризація досліджених хвиль аналогічна поляризації поверхневих геліконів, що розповсюджуються на поверхні замагніченої напівпровідникової плазми. Отримано дисперсійне рівняння поверхневих хвиль і знайдені умови їх існування. Встановлено, що щільність потоку енергії поверхневих хвиль позитивна в обох середовищах, що граничать. Показана можливість збудження досліджених хвиль за допомогою ефектів перехідного випромінювання і пучкової нестійкості. Враховано вплив дисипативних втрат на властивості досліджених хвиль. Аверков Ю. О., Яковенко В. М.
  6. Досліджено багатокомпонентні водні розчині у вигляді сусел та виготовлених із них столових вин із винограду білих сортів. Виявлено, що діелектрична стала виноматеріалів у 8-мм діапазоні довжин хвиль дозволяє з високою достовірністю по діелектричній проникності вихідного матеріалу (сусла) прогнозувати якість виготовленого із нього вина. Парна кореляція діелектричної проникності сусла та вмісту цукру у відповідному вині складає 0,72, що вище відповідних парних кореляцій масових концентрацій цукру чи рН вихідних матеріалів та залишкової кількості цукру в вині. Такій метод оцінці вихідних матеріалів дозволяє підвищити якість виготовлених із них вин. Метод запропоновано, та опробувань Кириченко О.Я. та Голубничою Г.В. у співдружності із спеціалістами національного інституту винограду і вина «Магарач»УААН, с. Ялта. Кириченко О. Я., Голубнича Г. В.
  7. Проведено розрахункові і експериментальні дослідження лавинно-пролітних діодів з метою використання їх в НВЧ техніці мм довжин хвиль. Експериментально досліджено детектори НВЧ випромінювання на основі напівметалу Bi1-x Sbx (x=0,1) в діапазоні частот (120-270) ГГц при Т=300 К. Визначено вольтватна чутливість детекторів НВЧ випромінювання на основі контактів метал-напівметал BiSb у залежності від геометрії контактів и отримано вираз вольт ватної чутливості від параметрів BiSb.  Плаксий В. И.
  8. Досліджено магнітні осциляції фази і амплітуди прокольного звука в акустичному резонаторі Фабрі-Перо із антиферомагнетика FeBO3.  Тараканов В. В.
  9. Основні дослідження були зосереджені на вивченні резонансного поглинання електромагнітної енергії хвилеводної моди H10 різними типами води (водопровідної, артезіанскої-з глибини 721 метр, талими водами (що були узяті з різних ділянок міста)) якими заповнювався капіляр у капілярно-хвилеводному резонаторі. Експериментально досліджена можливість використання капілярно-хвилеводного резонатору для оцінки якості води шляхом виявлення мікродомішок у її складі. Досліджено резонансне поглинання энергії водою в капілярно-хвилеводному резонаторі на частотах 63÷72 GHz. Продемонстрована висока чутливість частоти, добротності та глибини резонансу поглинання енергії до наявності малих концентрацій мікро домішок у воді. Підхід, що було розроблено, а також отримані результати можуть бути цікавими для оперативного контролю питної води. Особливу цікавість представляє висока чутливість методу до мікродомішок, що дає можливість використовувати його для контролю не тільки водопровідної води але також водних розчинів, хімічних та біологічних препаратів, у тому числі на етапі їх виробництва.  Кривенко Е. В.
  10. Розроблена обчислювальна програма для швидкого розрахунку електромагнітних хвиль у мм- та суб-мм фотонних кристалах із металевих дротиків та діелектричних пластин. Результат прискорює розробку багатошарових фотонних кристалів мм- та суб-мм хвиль. Результат був застосований для розробки покращених двох-шарових поляризаторів мм- та суб-мм хвиль. Розроблені двох-шарові поляризатори мм- та суб-мм хвиль з квадратично збільшеним ступенем поляризації у прохідному та (на спеціальних частотах) у віддзеркалюючому напрямках. Квадратично збільшена ступінь поляризації (в тому числі у віддзеркалю-ючому напрямку) при одночасному збільшенні механічної міцності гратки та розміру апертури поляризатора за рахунок можливості ефективного використання більш міцного та дешевого дротика (наприклад, сталевого 1 мм товщини для досягнення ступені поляризації до 60 дБ на частотах близько 100 ГГц). Розробка перспективна для вимірювання поляризації космічного мікрохвильового реліктового випромінювання у радіоастрономії при вивченні виникнення Всесвіту, що є одним з головних напрямків фізичних досліджень міжнародної наукової спільноти. Юрченко В. Б.
  11. Вивчені електродинамічні властивості квазіоптичного діелектричного резонатора напівшарової форми з концентричною напівшаровою вибіркою, заповненого різними рідинами (вода, бутанол, метанол, бензол, толуол, гліцерин), з ε = 1,5÷5 в діапазоні λ = 8мм.. Виявлено особливості зміни частот та добротності від рівня заповнення рідинами об’єму вибірки  резонатора та їх значення ε.  Показано, що виявлені особливості можна використовувати для ідентифікації  різних рідин. Ці дані готуються до публікації.   Кутузов В. В., Максимчук І. Г., Носатюк С. О., Солодовник В. А.
  12. Продовжені дослідження вимушених коливань шепочучої галереї, що збуджуються в діелектричних резонаторах зосередженими джерелами електромагнітного випромінювання. Шляхом сканування полів вимушених коливань в діелектричних резонаторах виявлено, що на відміну від власних коливань таких резонаторів розподіл їх полів суттєво залежить від способів та умов збудження. Когут А. Э.
  13. Побудована теорія розповсюдження електромагнітних хвиль у дрібношаруватих періодичних структурах, створених шарами напівпровідників, діелектриків та феритів, розташованих у зовнішньому магнітному полі. Показано, що за допомогою зовнішнього магнітного поля можливо керувати властивостями структур. Аналітично та чисельно отримано коефіціенти проходження та відбиття електромагшнітних хвиль від дрібношаруватих структур.  Вперше побудовано теорію та знайдено умови існування електромагнітних хвиль, фазова швидкість яких дорівнює швидкості електронів у напівпровідниках у зовнішньому електричному полі.  Булгаков О. О., Костильова О. В., Шрамкова О. В.
  14. Вперше отримано температурну залежність мікрохвильового поверхневого опору та поверхневого реактансу нового надпровідникового монокристалу Ba(Fe1-xCox)2As2. Вперше отримано температурну залежність мікрохвильового поверхневого опору та поверхневого реактансу нового надпровідникового монокристалу Ba(Fe1-xCox)2As2. Зазначені результати отримано з використанням запропонованої та розробленої авторами нової техніки вимірювання імпедансних властивостей нових надпровідників типу Fe-пніктидів. Баранник О. А., Черпак М. Т., Торохтій К. І.
  15. Продовжувались дослідження особливостей резонансних електромагнітних коливань магнітного типу в хвилеводно-діелектричному резонаторі (ХКР). Розраховані власні частоти і власні добротності таких коливань в ХКР. Експериментальні дослідження проведені на макетах резонаторів НВЧ діапазону. Результати розрахунків і експериментальні дані співпадають. Білоус Р. І., Мартинюк С. П., Моторненко О. П., Скуратовський І. Г.
2010 р.
 Наукові результати відділу за 2010 р. 

  1. У плазмоподібних обмежених середовищах (плівках, низькорозмірних системах, структурах типу метал-діелектрик-напівпровідник та інших наноструктурах) спектри власних електромагнітних коливань знаходяться в терагерцевому діапазоні. При проходженні через такі середовища спрямованих потоків заряджених часток можуть розвиватися нестійкості власних коливань. В основі підсилення полягає ефект перехідного випромінювання, при якому поля, утворені частками, збуджують на межі поля випромінювання. В цьому випадку здійснюється процес перетворення кінетичноі енергії часток в енергію поверхневих коливань. Зрозуміло, що повинен відбуватися і зворотний процес – поверхневі коливання віддають енергію часткам  пучка. Нестійкість виникає в тому випадку, коли процес випромінювання переважає над процесом поглинання. Оскільки перетворення полей відбувається на межі, тому для створення нестійких становищ найбільш перспективними є  поверхневі плазмони, тому що вони «прив’язані» до межі. Взаємодія заряджених часток з полем поверхневих плазмонів можна описувати в різний спосіб. Якщо задані амплітуда та фаза поля поверхневого плазмона (вектор-потенціал), то ця взаємодія розглядається як процес розсіяння електронів на потенціалі поверхневого плазмона. Тоді з рівняння Максвела, рівняння Шредингера та граничних умов знаходиться зміна амплітуди потенціала поверхневого плазмона, тобто декремент чи інкремент коливання. З іншого боку, взаємодію заряджених часток з полем поверхневих коливань можна розглядати як процес випадкових зіткнень ферміонів (електронів) та бозонів ( в даному випадку поверхневих плазмонів) та описувати зміну числа поверхневих плазмонів за допомогою кінетичного рівняння.             Нами використовувались обидва підходи при вивченні впливу потенційного бар’єру, існуючого на межі середовищ, на виникнення нестійкості поверхневих плазмонів внаслідок перехідного випромінювання часток пучка. Показано, що механізм взаємодії плазмонів та заряджених часток проявляється по-різному в залежності від співвідношення між енергією зарядженої частки , висотою потенційного бар’єру  та енергією плазмона . При малій висоті потенційного бар’єру (,) існують області згасання та наростання амплітуди поверхневого плазмону, розміри котрих визначаються величиною . Визначено порогове значення , при якому виникає нестійкість; показано, що присутність потенційного бар’єру розширює область значень енергії часток, при яких спостерігається посилення коливань. Однак, дослідження з використанням кінетичного рівняння для поверхневих плазмонів приводять до висновку, що потенційний бар’єр зменьшує  величину інкременту. Запропонована методика знаходження матричних елементів, які входять до кінетичного рівняння та визначають величину інкременту (декременту) з законів збереження енергії. У випадку нескінченно високого бар’єру виникнення нестійкості поверхневих коливань залежить від виду граничних умов для хвильових функцій електронів: якщо на межі середовищ хвильова функція дорівнює нулю, то поверхневий плазмон згасає, його посилення можливе при рівності нулю на межі похідної по нормалі к межі від хвильової функції. Яковенко В. М., Ханкіна С. I.
  2. Теоретично досліджено задача збудження косих поверхневих електромагнітних хвиль електронним пучком зі скінченою температурою електронів. Електронний пучок рухається у вакуумі над поверхнею діелектрика, на якій розташований одновимірний періодичний масив ідеально провідних паралельних дротів. Відстань між дротами і їх діаметр значно меншими довжини поверхневої хвилі. Отримано вираз для інкремента (декремента) нестійкості. Встановлено, що найбільший інкремент нестійкості відповідає косим поверхневим хвилям, що розповсюджуються під деяким певним кутом до дротів. Значення цього кута залежить від величини діелектричної сталої підкладки, температури і швидкості електронного пучка. Теоретично досліджено можливість збудження косих поверхневих електромагнітних хвиль над межею діелектрика з одновимірним масивом ідеально провідних дротів за допомогою методу порушеного повного внутрішнього віддзеркалення (ППВВ). Вони є суперпозицією поверхневих хвиль TM- і TE-типів, а їх електричне поле направлене перпендикулярно дротам. Відстань між дротами так само, як і їх діаметр передбачалися значно меншими довжини поверхневої хвилі. Глибини проникнення хвилі в суміжні середовища в терагерцевій області спектру менше довжини хвилі, що свідчить про хорошу локалізацію хвилі поблизу межі. Встановлено, що досліджувані хвилі можна збудити за допомогою електромагнітної хвилі ТМ-поляризації, що падає на межу призма-вакуумний зазор. При цьому їх збудження супроводиться частковою поляризацією падаючого випромінювання ТМ-типу у випромінювання TE-типу. Отримані результати залишаються справедливими у разі збудження косих поверхневих хвиль методом ППВВ в геометрії Кречманна, коли зазор між призмою і дротами заповнюється діелектриком, а область під дротами є вакуумом. Це дає можливість використовувати тонкі діелектричні пластинки з нанесеними на них масивами металевих дротів як хвилевідні структури для косих поверхневих хвиль. Показано також, що косі поверхневі хвилі можна збуджувати за допомогою однорідної хвилі, електричне поле якої, поляризовано перпендикулярно дротам. Яковенко В. М., Аверков Ю. О.
  3. Розвинуто теорію власних коливань в ізотропній напівпровідниковій кулі, в рамках якої досліджені спектральні та енергетичні характеристики антимонід-індієвого резонатора з радіусом 1 см. Показано, що в ній, крім об’ємних надвисокочастотних коливань, виникає поверхневе коливання. В середині кулі амплітуда останнього експоненціально згасає вздовж радіусу від поверхні резонатора. При великих значеннях полярного індексу поверхневе коливання переходить у плазмон, який існує на плоскій границі напівпровідника. Об’ємні коливання, які існують на частотах вищих плазмової частоти, мають щільній спектр. Ці коливання відрізняються значеннями радіального індексу. Зі збільшенням радіального індексу власні частоти коливань збільшуються, а добротність резонатора різко спадає. Власна частота резонатора з нижчою модою (радіальний індекс дорівнює одиниці) з полярним індексом менше 30 має значення близьке до плазмової частоти. Зі збільшенням полярного індексу понад 30 власна частота резонатора збільшується. В напівпровідниковому кульовому резонаторі на частотах менше плазмової частоти існує тільки одне поверхневе коливання. Зі збільшенням полярного індексу власна частота та добротність резонатора збільшується. При великих значеннях полярного індексу частота поверхневого коливання асимптотично наближається до частоти плазмону, який існує на плоскій границі напівпровідника з вакуумом. Це пояснюється тим, що кривизна кульової поверхні не впливає на параметри коливань з великими значеннями полярного модового індексу. Добротність же напівпровідникової кулі має екстремум максимуму. Розпочато створення теорії гіротропного циліндричного резонатора, який розміщений в аксіальному постійному магнітному полі та занурений в вакуумне середовище. Отримано характеристичне рівняння такого резонатора та вирази компонент полів його власних коливань. Показано, що характеристичне рівняння характеризує як коливання “шепочучої галереї”, так і поверхневі коливання. Проведено якісний аналіз намагніченого циліндричного напівпровідникового резонатора з квазіаксіально-однорідними модами (аксіальне хвильове число мало відрізняється від нульового значення). Визначено області існування квазіаксіально-однорідних коливань магнітного типу в антимонід-індієвому резонаторі. Вплив магнітного поля приводе до залежності власних частот резонатора від його значення та напрямку. У великих магнітних полях власна частота резонатора слабо змінюється. При відсутності магнітного поля власні частоти резонатора з модами, азимутальні індекси яких мають великі значення, наближаються до частоти поверхневого плазмону, який існує на плоскій границі напівпровідника з вакуумом. Отримані результати дозволяють свідомо підходити до використання циліндричних та кульових напівпровідникових резонаторів чи їх конструктивних модифікацій. Такі резонатори можуть бути використані в різноманітних мікрохвильових пристроях, наприклад, в генераторах, фільтрах, керованих пристроях міліметрового діапазону довжин хвиль та приладах для визначення електрофізичних параметрів напівпровідників.  Прокопенко Ю. В. , Філіпов Ю. Ф. 
  4. Проведені розрахункові та експериментальні дослідження частотних та амплітудних характеристик ЛПД-генераторів мм діапазону довжин хвиль, а також вольтватних характеристик детекторів КВЧ діапазону на основі плівки сплавів вісмут-сурьма. Отримано обгрунтування швидкості зростання монокристалів сплавів вісмут-сурьма методом зонної перекристалізації. Плаксій В. Т.
  5. Детально досліджена природа пом’якшення звукових мод в слабкому ферромагнетіку. Під пом’якшенням розуміється зниження резонансних частот звукових мод резонатора, виконаного з слабо феромагнітного FeDQ3. При зменшенні магнітного поля. Стандартна модель Сіві [M.N.Seavay, Solid State Communication 219-223 (1972) пом’якшення тільки однієї моди – «магнітної», що не узгоджується з результатами експерименту. Наш підхід суттєво використовує п’єзомагнітний додаток до енергії слабкого ферромагнетіка. Знайдено, що облік п’єзомагнітної компоненти намагніченості m в звукові хвилі mz║q║D, де q – хвилевий вектор звука, D – аксіальний вектор Дзялошинського, дає зв’язок двох звукових мод через z- компоненту вектора m, яка присутня і в «м’якій», і в жорсткій моді звука. Таким чином, розділення мод по їх жорсткості, яке має місто у рамках традиційного підходу, зкоректировано при обліку п’єзомагнітного ефекта. Отриманий результат дає можливість більш строго, ніж раніше, пояснити пом’якшення жорсткої звукової моди в слабкому полі, яке описано у статті (Тараканов В.В., Хижный В.И., ФНТ 22, с. 752-757, 1996). Цим самим продемонстровано, що п’єзомагнетізм дійсно може дати нові фізичні результати, а не є просто малим додатком до стандартної  магнітострикції, як вважалося раніше. Тараканов В. В.
  6. Шляхом сканування приймальною антеною у виглядi вiдкритого кiнця металевого хвилевода вивченi розподiлення полей вимушених коливань шепочучоiї галереї (ШГ), збуджуваних у 8-мм дiапазонi довжин хвиль напiвдискових вiдкритих дiелектричних резонаторах (ДР) локальним елементом зв’язку. Встановлено, що на вiдмiну вiд власних мод таких резонаторiв, розподiлення полей вимушених коливань ШГ залежить вiд умов їх збудження. Виявлено, що суттєвий вплив на величину добротностi напiвдискових ДР, можуть оказувати радiацiйнi втрати енергiї. Іх величина визначається не тiльки параметрами резонатора, але i умовами збудження коливань ШГ. На основi використання ДР з модами ШГ створена нова конструкцiя вимiрювальної комiрки дiелектрометра для вивчення електрофiзичних властивостей рiдин у мм дiапазонi довжин хвиль. Запропоновано використання порожнистого пiвсферичного ДР, внутрiшня порожнина котрого використана для часткового заповнення дослiджуваною рiдиною. Проведенi дослiдження ряда рiдких зразкiв, якi обладають високими втратами енергiї, показали високу чутливiсть та розрiзняльну здатнiсть вимiрювань за допомогою запропонованої методики. Когут О. Є.
  7. Запропонована нова камірка для діелерометрії рідин. Комірка являє собою відкритий напівкульковий діелектричний резонатор, виготовлений з тефлону з концентричною напівкульовою вибіркою.Якщо раніше працювали з зовнішньою каустикою резонатора, занурюючи його в досліджувані рідини і контролюючи при цьому зсув резонансної частоти та зміну добротності. То тепер досліджувана рідина поступово заливалась в вибірку і використовувався її вплив на внутрішню каустку резонатора. Проводились дослідження резонаторів, як металічним дзеркалом в площині його зрізу, так і без нього. Був проведений порівняльний аналіз. Зроблений висновок, що такі резонатори придатні для дослідження діелектричних рідин на коливання шепочучої галереї в діапазоні частот 32-37 ГГц. Досліджувались слідуючи рідини: метанол, бутанол, толуол, бензол та вода. Був виявлений різний характер ходу залежностей зсуву частоти і добротності по відношенню до ступені їх поглинання (з ,1 і ,1).  Когут О. Э, Кириченко О. Я., Солодовник В. А., Кутузов В. В., Максимчук I. Г., Носатюк С. О.
  8. На відміну від стандартних (непрямих) методів визначення діелектричної проникності рідин: хвилеводного, резонаторного і вимірювання у вільному просторі (і численних  їх модифікацій) нами запропоновано метод прямого визначення коефіцієнта заломлення рідин в міліметровому діапазоні електромагнітних хвиль. В цьому році  продовжено вивчення його можливостей. Методика, що розробляється, використовує пряме вимірювання довжини хвилі, що поширюється в рідині, за допомогою металевої струни, яка коливається. З цією метою в даний період проведено вивчення можливостей вимірювання діелектричної проникності багатокомпонентних слабких водяних розчинів: сухих та столових вин та вихідних матеріалів у вигляді сусла (сировини, з якої виготовляється вино). Паралельне вивчення коефіцієнта заломлення сусла і вина показало неочікувану можливість встановлення більш достовірного прогнозу якості вина по дослідженню сусла, ніж це було при використанні інших методік, що застосувались раніше. Коефіцієнт кореляції масової концентрації залишкового цукру в вині з концентрацією цукру у вихідному суслі (r=0,65-0,63) відносно менший ніж відповідний коефіцієнт кореляції з діелектричною проникністю сусла (r=0,96-0,72). Встановлено також, що діелектрична проникність вина корелює з наступними показниками: з місткістю етилового спирту, концентрацією іонів кальцію, сульфатів і в’язкістю. Значення  діелектричної проникності, виміряної запропонованим методом в міліметровому діапазоні, корелює зі значенням  діелектричної проникності, отриманої резонаторним методом в трьох сантиметровому діапазоні колегами з Харківського національного університету. Використання запропонованої методики для вияснення відмінностей в коефіцієнтах заломлення мінеральних вод харківського регіону, добутих із джерел Рогані, Рай-Оленівки, Шестаково і Шатилівки показало граничні можливості цього методу. Проте відмінності коефіцієнтов заломлення води цих джерел і води харківського водогону було чітко встановлено по характеру змінювання коефіцієнтів заломлення зі зміною температури. Ця відмінність становиться більш слабкою з часом, коли щойно взята вода із водогону утримується деякий час.  Кириченко О. Я., Голубнича Г. В.
  9. У звітному році було проведено дослідження взаємодії електронних потоків з новими матеріалами й структурами. В 2010 році А.Ф. Русанов проходив стажування в Національному центрі сiнхротронних досліджень (National Synchrotron Radiation Research Center, Тайвань). У ході стажування проводилися дослідження кільватерних полів створюваних електронним потоком у проектованому прискорювачі електронів третього покоління “Tайваньське фотонне джерело” (Taiwan Photon Source). Також було проведене моделювання неустiйкостей електронного потоку й інших колективних ефектів. Результати роботи було представлено трьома доповідями на Першій міжнародній конференції по фізиці прискорювачів (1st International Particle Accelerator Conference) у Кіото (Японія) 23-28 травня.  Русанов А. Ф.
  10. Розроблено методику опрацювання експериментальних результатів вимірювання температурної залежності поверхневого імпедансу надпровідників малого розміру за допомогою сапфірових резонаторів з хвилями типу шепочучої галереї. Методика зокрема враховує розщеплення резонансних ліній, зумовлене частковим зняттям виродження надзвичайно високодобротних мод в резонаторах. Із результатів вимірювання у міліметровому діапазоні хвиль отримано температурну залежність глибини проникнення поля, густини надпровідної електронної компоненти та густини квазічастинкової компоненти нового надпровідника монокристалу типу Fe-пніктида, а саме надпровідника Ba(Fe1-xCox)2As2. Результати показують, що надпровідник не належить до надпровідників БКШ-типу. За результатами аналізу температурної залежності глибини проникнення поля та густини надпровідної електронної компоненти симетрія параметра порядку може бути s+/s- або нодальною (nodal, тобто з вузлами щілинної функції). Попередній аналіз температурної залежності густини квазічастинкової рідини не виявляє піку когерентності, що не співпадає з даними інших авторів. Ця особливість потребує подальшого вивчення. Продовжено дослідження електродинамічних характеристик сапфірового КДР з ВТНП плівками як ТПС та радіальною щілиною з надпровідником в ній. Зазначений резонатор запропоновано авторами і використовується для дослідження пніктидів. Отримано оцінку радіаційних втрат, але є нагальна потреба визначити ці втрати точніше. Проведено теоретичний аналіз і моделювання методу дослідження мікрохвильового відгуку ВТНП та близьких матеріалів шляхом вимірювання коефіцієнта відбиття від зразка при проходженні хвилі через хвилевідний кутковий згин з розміщеним на його зрізі зразком при ковзних кутах падіння. Показано доцільність використання куткового згину з плавними переходами, у яких висота хвилевода змінюється за законом гіперболічного тангенса. Визначено умови збільшення чутливості коефіцієнта відбиття та вибрано оптимальні умови з врахуванням висоти розташування зразка відносно хвилевода, кута падіння та лінійних розмірів зразка, що досліджується. Створено лінію передачі типу копланарного хвилевода з нелінійними властивостями на основі ВТНП плівки. Експериментально визначено характеристичну потужність сигналу, за якої починається нелінійна залежність коефіцієнта поширення хвилі від вхідного сигналу. Експериментально показано можливість керування нелінійністю шляхом пропускання через лінію постійного струму.  Баранник О. А., Черпак М. Т., Губін О. І., Лавринович О. А., Буняєв С. О.
  11. Вперше показано, що у періодичній структурі, складеній з шарів діелектрика та напівпровідника у магнітному полі, можливо розповсюдження повільних хвиль зі швидкістю у 3000 разів меншою ніж швидкість світла. Це можливо на частотах поблизу плазмового резонансу. Товщина шарів структури повинна дорівнювати кілька сот нанометрів. Розглянуто властивості дрібношарової періодичної структури діелектрик–напівпровідник у магнітному полі. Показано, що така структура має властивості двовісного кристалу. Властивостями такого матеріалу можливо керувати за допомогою зміни магнітного поля. Крім того, побудована теорія відбиття електромагнітної хвилі від такої структури, розташованої на металевій поверхні. Проведено аналіз епсілоїдальних особливостей відбитого сигналу в залежності від магнітного поля та розмірів шарів. Розглянуто властивості контакту періодичної структури з напівпровідниковим шаром. Проаналізовано проходження електромагнітної хвилі крізь таку структуру. Виявлено пік коефіцієнту пропускання в області перекриття забороненої зони періодичної структури та від’ємної діелектричної проникності напівпровідникового шару. Також досліджено поверхневі хвилі, що поширюються вздовж контакту періодичної структури з напівпровідниковим шаром. Вивчено вплив зовнішнього магнітного поля на електродинамічні властивості досліджуваної структури. Досліджено процеси генерації хвиль з комбінаційними частотами нелінійними діелектричним та напівпровідниковим шарами  у випадку, коли на шар падають 2 плоскі хвилі. Проаналізовано вплив геометричних та фізичних параметрів структури на інтенсивність відбитої хвилі з комбінаційною частотою. Розглянуто вплив зовнішнього магнітного поля на властивості власних хвиль періодичного та квазіперіодичного хвилеводів, утворених шарами напівпровіднику та діелектрику. Отримано дисперсійні залежності та розподіл полів для обмежених структур. Досліджено спектри пропускання ТЕ-хвиль крізь шарувато-періодичну структуру ферит-напівпровідник. Вивчено залежність частоти від товщин шарів, а також вплив дисипативних процесів у шарах та зовнішнього магнітного поля на коефіцієнт пропускання електромагнітної хвилі.  Булгаков О. О., Шрамкова О. В.,. Костылева О. В.
  12. Запропоновані керуємі світлом частотно-селективні перемикачі квазі-оптичних пучков електромагнітних хвиль на основі фотонних кристалів (ФК) міліметрового діапазону (зокрема, які працюють на частотах f = 75 – 100 ГГц) з підвищеною чутливістю та швидкодією. Проведено чисельне моделювання перемикачів та оптимізація їх параметрів. Тестування принципової можливості роботи перемикача з джерелом світла типа фотоспалаху було проведено у спільному експерименті з співробітниками кафедри експериментальної фізики Національного Університету Ірландії, Мэйнут (Ірландія) на основі наданої ними експериментальної бази. Тестування виповнено на зразку структур из чотирьох пластин власного GaAs (з питомим опіром 0,1 Мом*см) без застосування додаткової ФК структури для випромінювання в діапазоні частот f = 75 – 110 ГГц. Порівняння отриманих данних з результатами моделювання показує можливість створення перемикачів, котрі, у випадку використання оптимальної ФК структури, можуть забезпечити перемикання пучка з глибиною модуляції 30 дБ під впливом імпульсів світла з пиковою потужністю до 300 Вт/см2.  Юрченко В. Б.
  13. Досліджувалася електродинамічна система, що складається, з автогенератора на діоді Ганна, стабілізованого частково екранованим діелектричним резонатором і визначалася її чутливість до внесення в резонатор малих збурень при використанні коливань типу шепочуча галерея(ШГ). Для цього в резонаторі в зоні каустики поля ШГ на відстані 2мм від кордону діелектрик-екран розташовувався капіляр зовнішнім діаметром 1,5 мм і внутрішнім 1,1 мм. Камера генератора через діафрагму 7,2´1,0 мм2 була зв’язана з резонатором.      Проведено дослідження зміни частоти і крутості електронної перебудови в залежності від рідини, що заповнює капіляр. Необхідний для проведення вимірювань об’єм рідини становив близько 10-2см3. Експериментально показано наявність взаємозв’язку між значенням уявної частини діелектричної проникності поглинаючої середи, що частково заповнює квазіоптичний резонатор з крутістю електронної перебудови частоти, стабілізованого генератора. Це дозволило запропонувати принципово новий підхід до вимірювання уявної частини діелектричної проникності середовища, що частково заповнює квазіоптичний резонатор, який базується на використанні не амплітудних вимірювань втрат в резонаторі або його добротності, а на вимірюванні крутості електронної перебудови генератора, стабілізованого резонатором. Дослідження проведені з використанням напівдискового частково екранованого резонатора, проте отримані результати і розрахункові співвідношення можуть бути використані і для аналізу інших типів резонаторів з високою добротністю, в яких використовуються вищі типи коливань, а коефіцієнт заповнення поглинаючої середи малий. Використання частотних вимірювань для оцінки діелектричних параметрів середи, замість комбінованих амплітудних – для дійсної частини і частотних – для уявної частини діелектричної проникності, дозволяє спростити конструкцію діелектрометрія, одночасно з цим добитися більш високої точності вимірювань. При створенні діелектрометрів є актуальним рішення задачі механічного підстроювання частоти генераторів, стабілізованих діелектричними резонаторами. Це необхідно для поєднання частот опорного і вимірювального генераторів в точці тарировки. Один з варіантів вирішення – введення в резонатор неоднорідності у вигляді металевого або діелектричного штиря. Було вивчено вплив глибини занурення гвинта з металу або діелектрика, на власну частоту напівдискового частково екранованого квазіоптичного діелектричного резонатора (ЧЕКДР) і частоту стабілізованого їм діода Ганна. Показано, що збільшення глибини занурення призводить до зниження частоти генерації, як для коливань ШГ, так і стрибаючий м’ячик (СМ). При виконанні гвинта з металу діапазон перебудови частоти генератора для цих типів коливань складає близько 110 МГц і 40 МГц, відповідно, у той час як для гвинта з фторопласту приблизно 30 МГц і 10 МГц. Проведено натурні дослідження характеристик радіовипромінювання ШСЗ і встановлено їхній зв’язок з метеорологічними й рефрактометричними параметрами тропосфери. Розглянута можливість моніторингу запасу вологи в хмарах по прийнятому випромінюванню ШСЗ. Експериментально вивчено висотні залежності коефіцієнтів заломлення і їх градієнтів в різні сезони. Розглянуто можливість використання систем глобальної навігації для визначення коефіцієнта заломлення тропосфери. Встановлено зв’язок між вимірюваною висотою і станом тропосфери. Запропоновано метод оцінки кількості відображають джерел, висот їх розташування і тропосферного рефракції за спектрами флуктуацій амплітуди прийнятого сигналу систем GPS & GLN. Кривенко О. В.
  14. Продовжувались дослідження особливостей базової резонансної структури хвилеводно-діелектричного типу – хвилеводно-діелектричного резонатора (ХДР). Зокрема, були проведені розрахунки власних частот і добротностей основного електромагнітного коливання магнітного типу в ХДР міліметрового діапазону. На основі проведених розрахунків був виготовлений ХДР на частоти 28-38 ГГц і виміряні його характеристики. Порівняння експериментальних значень частот і добротностей з розрахунковими даними виявили добре співпадіння для частот і задовільне – для добротностей. Шляхом порівняння виявлені нові особливості резонансних коливань Т- і Н- типу в хвилеводно-коаксіальному резонаторі (ХКР). Розрахунками та експериментальними дослідженнями встановлені діапазони коливань Т- та Н- типу в сантиметровому діапазоні для одного з вибраних діелектриків. Визначені діапазони існування коливань в ХКР в залежності від параметрів резонатора. Показана можливість застосування спрощеної методики розрахунків власних частот основного коливання Н111 в резонаторах сантиметрового діапазону для малих внутрішніх діаметрів коаксіалу. Вивчено ефективність збудження коливань Т- та Н- типу в залежності від вибору пристрою для їх локального збудження. Білоус Р. І., Мартинюк С. П., Моторненко О. П., Скуратовський І. Г, Хазов О. І.
2011 р.
 Наукові результати відділу за 2011 р. 

  1. Для сучасної мікро- та макроелектроніки особливу увагу викликає вивчення електронних процесів, які відбуваються на поверхні провідних середовищ. З цієї точки зору, зокрема, актуальними є дослідження електронних становищ на поверхні розділу плазмоподібне середовище-діелектрик (вакуум) в присутності потенційного бар’єру. Отримано та проаналізовано вирази інкрементів (декрементів) нестійкості поверхневих плазмових коливань у випадках, коли потенційний бар’єр має ступінчасту прямокутну та -образну форми. Розглянуто нелінійну взаємодію електронної хвилі з електромагнітними хвилями (поздовжніми та поперечними) у напівпровідниках. Було показано, що в результаті розсіяння на електромагнітних хвилях матеріального середовища електрон переходить у стан як з більшою, так і з меншою енергією (розпадна нестійкість). При переході на нижній рівень відбувається нарастання амплітуди електромагнітного поля та амплітуди хвилевої функції, яка описує поведінку електрона, з однаковим інкрементом. В результаті переходу електрона на високоенергетичний рівень нарастання відсутнє. З точки зору розпадної нестійкості розглянуто і ефект Вавілова-Черенкова, який можна уявити як процес розсіяння електрона на створюваних їм електромагнітних полях. Вивчено нелінійні ефекти в хвилеводі та резонаторі з провідними стінками, у випадку, коли вони заповнені шаруватими надпровідниками. Показано, що частоти та амплітуди джозефсонівських плазмових коливань (хвиль) змінюються. Яковенко В. М., Ханкіна С. I.
  2. Теоретично досліджено можливість збудження косих поверхневих електромагнітних хвиль над межею діелектрика з одновимірним масивом ідеально провідних дротів за допомогою методу порушеного повного внутрішнього відбиття (ППВВ). Вони являють собою суперпозицію поверхневих хвиль TM-та TE-типів, а їх електричне поле спрямоване перпендикулярно дротам. Відстань між дротами так само, як і їх діаметр передбачалися багато меншими довжини поверхневої хвилі. Глибини проникнення хвилі в суміжні середовища в THz області спектра менше довжини хвилі, що свідчить про хорошу локалізацію хвилі поблизу межі. Встановлено, що досліджувані хвилі можна порушити за допомогою електромагнітної хвилі TM-поляризації, що падає на межу призма-вакуумний зазор. При цьому їх порушення супроводжується частковою поляризацією падаючого випромінювання TM-типу у випромінювання TE-типу. Отримані результати залишаються справедливими у разі порушення косих поверхневих хвиль методом ППВВ в геометрії Кречманна, коли зазор між призмою і дротами заповнюється діелектриком, а область під дротами є вакуумом. Це дає можливість використовувати тонкі діелектричні пластинки з нанесеними на них масивами металевих дротів в якості хвилеводних структур для косих поверхневих хвиль. Показано також, що косі поверхневі хвилі можна збуджувати за допомогою однорідної хвилі, електричне поле якої, поляризоване перпендикулярно дротам.  Яковенко В. М., Аверков Ю. О.
  3. Теоретично досліджено поверхневі електромагнітні стани (ПЕС) на межі розділу фотонного кристала і плазмоподібного середовища. Передбачалося, що елементарна комірка фотонного кристала складається з двох різних немагнітних діелектриків. Вивчено зміну частот ПЕС при зміні конфігурації елементарної комірки фотонного кристала. Показано, що при певних параметрах елементарної комірки фотонного кристала можуть існувати декілька поверхневих ПЕС, що розрізняються частотами і ступенем локалізації електромагнітного поля у фотонному кристалі та в плазмоподібному середовищі. Продемонстровано можливість існування ПЕС у структурах типу метал-фотонний кристал з шарами і  які широко застосовуються в приладах кремнієвої нанофотоніки. Теоретично досліджено поверхневі електронні стани таммовського типу на межі одномірної структури з періодичним потенційним профілем за умови, що на цієї межі знаходиться дельта-образна квантова яма. Проведено порівняння властивостей поверхневих електронних станів в такій структурі з таммовськими електронними станами за відсутності квантової ями на межі решітки, а також з електронними станами, локалізованими у районі дельта-подібної потенційної ями, розташованої в глибині грати. Показано, зокрема, що наявність дельта-подібної потенційної ями на кордоні грати сприяє істотному збільшенню ступеня локалізації поверхневих електронних станів таммовського типу і робить можливим виникнення цих станів при як завгодно малих висотах потенційних бар’єрів грати. Яковенко В. М., Аверков Ю .О., Білецький М. М.
  4. Експериментально та теоретично були вивчені частотні залежності коефіцієнта пропускання електромагнітної хвилі крізь досліджуване плазмоподібне середовище (ПС) в залежності від кількості металу. В якості ПС було використано виготовлені кварцеві підложки з нанесеними на них тонких (100-150 нм) мідних смужок різного періоду. Експериментально показано, що при збільшенні кількості металевих смужок збільшується плазмова частота ПС. Також було проведено експериментальне дослідження впливу ПС на спектр пропускання просторово-періодичної структури (діелектричного фотонного кристалу). Дослідження проводилися в діапазоні 22-40 ГГц. Показано, що в забороненій зоні фотонного кристалу (ФК) з’являється пік пропускання (Таммівський пік), що пов’язаний з виникненням поверхневого коливання на межі ФК/ПС та викликаний від’ємним значенням діелектричної проникності ПС в цьому діапазоні частот. Харченко Г. О., Аверков Ю. О.
  5. Проведено електродинамічний аналіз циліндричного діелектричного резонатора з вимушеними коливаннями шепочучої галереї при їх збуджені азимутально-періодичним струмковим джерелом. Набула подальшого розвитку теорія вимушених коливань діелектричних циліндричних резонаторів (ЦДР). Розроблена та налагоджена обчислювальна програма для відображення розподілу поля вимушених коливань в резонаторі при проходженні електричного струму в напрямку аксіальної осі резонатора як в нутрі нього, так і зовні. Обґрунтовано та розроблено електронну автоколивальну систему на основі ЦДР з коливаннями „шепочучої галереї”, в якій час прольоту електрона між торцевими стінками резонатора менше півперіоду (чи сумірний з непарною кількістю півперіодів) його власної моди. Сформовано багатоструминний азимутально-періодичний електронний пучок, що дозволяє збуджувати моди „шепочучої галереї”, які відрізняються аксіальними та радіальними індексами. Збудження високодобротного ЦДР з провідними торцевими стінками здійснено релятивістським електронним пучком. Здійснено вивід електромагнітної енергії із резонатора при збуджені щілинного випромінювача в його торцевій стінці, який розміщений у максимумі однієї локалізації поля HE361 l моди (l = 0; 1; 2). Експериментально зареєстровано мікрохвильове випромінювання досліджуваної системи у діапазоні 7…9 мм. Таким чином, закладено принципи побудови джерел випромінювання міліметрового діапазону з високодобротними квазіоптичними ЦДР, у яких електромагнітні коливання „шепочучої галереї” збуджуються азимутально-періодичними потоками електронів. Звернемо увагу, що при збережені структури електромагнітного поля між довжиною хвилі власних коливань ЦДР і його діаметральним розміром має місце лінійна залежність, а при порушені структури поля між довжиною хвилі власних коливань і азимутальним модовим індексом – обернено-пропорційна залежність. Отже, зменшення радіусу резонатора і/чи використання мод „шепочучої галереї” більш високого порядку дозволять реалізувати розглянуту чи модифіковану автоколивальну систему з прийнятними геометричними параметрами у терагерцовому діапазоні частот. Дормідонтов А. В. , Прокопенко Ю. В. , Філіпов Ю. Ф.
  6. Було проведено розрахунок оптимальної швидкості вирощування монокристалів сплавів вісмут-сурьма за допомогою методу зонної перекристалізації. Було показано, що максимальна швидкість зростання кристалів не перевищує 0,5 мм/год. Було досліджено вольтватні характеристики детекторів КХЧ діапазону на основі плівок вісмут-сурьма. Отримано вирази для чутливості детекторів в залежності від електрофізичних параметрів матеріала. Було показано, що чутливістю можна управляти при змінюванні полярності та величини докладеної напруги. Плаксій В. Т.
  7. Були проведені дослідження, які показали, що в міліметровому діапазоні довжин хвиль можно використовувати резонансну вимірювальну комірку для визначення діелектричних властивостей рідин з високими діелектричними втратами. Такою коміркою можуть служити запропоновані діелектричні резонатори з концентричною півкулевою виборкою, які збуджуються на хвилях «шепочучої галереї». При збудженні таких резонансних систем досягається зсув резонансної частоти від десятків до сотен мегагерц для різних рідин. Таким чином можна ідентифікувати різні річовини. Досліджено діелектричні властивості таких рідин: метанол, бутанол, толуол, безол та вода. Для досліджень краще використовувати коливання Е-типу через їх високу чутливість. Такі дослідження взаємодії внутрішьої каустики діелектричного резонатора з високопоглинаючими рідинами були проведені вперше. Когут О. Є., Кириченко О. Я., Солодовник В. А., Кутузов В. ., Максимчук I. Г., Носатюк С. О.
  8. Запропоновано та створено новий експрес-спосіб для безпосереднього вимірювання коефіциенту заломлення рідин у міліметровій області електромагнітного спектру. Спосіб дозволяє вимірювати довжину хвилі, що поширюється в рідині. Пропозиція заснована на використанні інтерференції двох хвиль, що поширюються в рідині, одна з яких відбивається від металевої струни, що коливається в рідині. Проведено випробування способу, які показали його можливості при дослідженні зразків багатокомпонентних водяних розчинів, таких як вина та вода для пиття. Виявлено капілярно-хвилеводний резонанс у рідинах з високим рівнем поглинання електромагнітних хвиль у короткохвилевій частині міліметрового діапазону (4 мм). З використанням цього резонансу проведено дослідження діелектричної проникності водних розчинів. Використані методики не мають своїх аналогів ні в ближньому, ні в дальному зарубіжжі. Отримані дослідження показали можливість використання запропонованих методик для досліджень рідин, що використовуються в фармокології, біології та медицині. Кириченко О. Я., Голубнича Г. В., Кривенко О. В.
  9. Продовжувались дослідження особливостей базової резонансної структури хвилеводно-діелектричного типу – хвилеводно-діелектричного резонатора (ХДР). З метою вивчення можливостей практичного використання ХДР були проведені експериментальні дослідження залежностей власних частот та добротностей основного H111 коливання від положення короткозамикаючого поршня. Для вибраних параметрів резонатора були проведені відповідні розрахунки по методиці, розробленій в НД групі. Як розрахунки, так і експерименти були виконані в двох частотних діапазонах: сантиметровому та міліметровому. В результаті було показано, що хвилеводно-діелектричні резонатори з короткозамикаючим поршнем можуть бути розраховані  і побудовані в см та мм діапазонах за допомогою запропонованої методики. Показано, що власні частоти можна змінювати в широкому інтервалі в відповідності до розрахунків. При цьому значення власних добротностей коливання Н типу в ХДР дещо нижчі від розрахункових, що треба враховувати на практиці. Білоус Р. І., Мартинюк С. П., Моторненко О. П., Скуратовський І. Г, Хазов О. І.
  10. Узагальнено співвідношення між швидкістю розсіяння квазічастинок, лондонівською глибиною та поверхневим імпедансом при довільному значенні зазначеної швидкості у формулі Друде. Отримано співвідношення, яке, наскільки відомо авторам, відсутнє в публікаціях інших авторів. Розроблено методику визначення швидкості розсіювання квазічастинок в незвичайних надпровідниках за результатами експериментального вимірювання температурної залежності поверхневого імпедансу цих надпровідників. Отримано оцінку в монокристалі BaFeCoAs у надпровідному стані. Аналогів в Україні немає; за кордоном є, але це питання потребує вивчення. Спільно із співробітниками Peter Gruenberg Institute, Forschungszentrum Juelich, Germany (Інститут ім. П.Грюнберга Наукового центру м. Юліх, Німеччина) створено лінію передачі типу копланарного хвилеводу з нелінійним імпедансом на основі епітаксіальної ВТНП плівки, на якій планується продовжити вивчення особливостей таких ліній передачі при контролі нелінійності постійним струмом. Аналогів в Україні немає; за кордоном є, але без постійного струму. Баранник О. А., Черпак М. Т., Губін О. І., Лавринович О. А., Буняєв С. О.
  11. Було проведено теоретичне дослідження особливостей спектру пропускання періодичної структури ферит–діелектрик, в яку введено додатковий «дефектний» напівпровідниковий шар. Наявність такого шару приводить до виникнення додаткового піка пропускання. Пік може бути розташованим у забороненій або дозволеній зоні. Це залежить від розміщення «дефектного» шара у періодичній структурі і від того, які шари оточуюють його. Проведене дослідження показало, що пік проходження може виникати на частотах, де заборонена зона періодичної структури та область від’ємної діелектричної проникності напівпровідника перекриваються. Було показано, що існування піка обумовлено особливостями інтерференційних процесів у періодичній структурі. Також була показана можливість керування частотою піка за допомогою зовнішнього магнітного поля. Крім того, було розглянуто особливості розподілу полів та потоків енергії. Це дало можливість пояснити фізичні особливості, пов’язані з існуванням піка проходження у забороненій зоні, наявністю коливань енергії у періодичній структурі. Булгаков О. О., Костилева О. В.
  12. У циклі робот було розроблено теорію електродинаміки хвильових процесів у дрібношаруватій періодичній структурі напівпровідник–діелектрик у магнітному полі. Дрібношарувата структура це структура, період якої значно менший довжини електромагнітної хвилі, яка поширюється у структурі. Було показано, що така структура – це оптичний двувісний кристал із компонентами діелектричної пронікності, які залежать як від фізичних параметрів шарів, так і від товщини шарів та зовнішнього магнітного поля. У виразах для компонент тензора пронікності дрібношаруватої структури виникає ряд особливостей, пов’язаних з тим, що компоненти тензора перетворюються до нуля або нескіченності. Це приводить до виникнення специфічних властивостей в електродинамічних характеристиках дрібношаруватої структури. Слід зазначити, що незначна зміна зовнішнього магнітного поля значно змінює параметри еліпса поляризації. Це дозволяє проводити контроль параметрів структури, а також вимірювати величину магнітного поля. В роботі показано, що в обмеженій структурі поширюються два типи поверхневих хвиль. Один з них поширюється на частотах, де компоненти діелектричного тензора мають від’емне значення. Тобто поширення цих хвиль має місто на частотах нижче плазмової частоти. Другий тип поверхневої хвилі виникає на частотах вище плазмової. Його існування пов’язане з особливостями тензора двувісної структури (хвилі Д’яконова). У роботі про відбиття та проходження світла крізь обмежену дрібношарувату структуру було показано, що залежності коефіцієнтів відбиття та проходження від кута падіння, частоти та зовнішнього магнітного поля дають можливість визначити зони пропускання та непропускання, а також проаналізувати властивості шарів, а зміна магітного поля дозволяє “керувати” оптичними властивостями структури. Слід відмітити дослідження явища конічної рефракції. Внаслідок анізотропії дрібношаруватої структури виникає ряд характерних частот та значень магнітного поля, які визначають зони можливої реалізації явища конічної рефракції у конкретній структурі. Штучно зроблені структури дають можливість вирішити проблему наявності двовісних кристалів з заданою геометрією та електродінамічними параметрами . Знайти їх застосування можна у сферах використання конічної рефракції: лазерной техниці, у радіофізиці та в оптиці, а також можна розширити області застосування завдяки ефективному керуванню електродинамічними та оптичними параматрами такої структури. Булгаков О. О., Федорін І. В.
  13. Теоретично та експериментально досліджено одновимірні фотонні кристали міліметрових хвиль з резонансними вставками у вигляді пластин кремнію, арсеніду галію або плівок телуриду кадмію на пластинах плавленого кварцу з добротністю Q>1000, придатні для створення чутливих квазиоптичних перемикачів W диапазону, що можуть керуватися світловими імпульсами, які випромінюються масивом світлодіодів. Є часткові аналоги за кордоном, які застосовують інші матеріали, працюють у інших диапазонах частот та потребують потужних імпульсних лазерів. Структури, запропоновані в роботі, підвищують чутливість таких приладів у W диапазоні міліметрових хвиль. Результат прискорює розробку нових приладів мм- та суб-мм хвиль на базі фотонних кристалів, що використовують напівпровідникові матеріали. Результати моделювання застосовано для експериментального тестування таких приладів. Юрченко В. Б.
  14. Була розглянута можливість виникнення в пластині борату заліза магнітної модулірованої структури з вектором модуляції у напрямку нормалі до пластини, який співпадає з віссю третього порядку С … (віссю OZ). Було досліджено механізм, що приводе до зв’язування поперечних звукових гілок у слабкому ферромагнетику. Такий зв’зок між різними поперечними гілками (модами) реалізується завдяки п’єзомагнітному ефекту. Тараканов В. В.
  15. Було досліджено розподіл електромагнітних полів і характеристики різних типів квазіоптичних резонаторів, для з’ясування можливості їх використання як комірки діелектрометра; стабілізуючі властивості високодобротних квазіоптичних резонаторів на частоти твердотільних генераторів на діодах Ганна. Також були досліджені відмінності діелектричних характеристик чистого й забрудненого повітряного і водного середовищ у міліметровому та оптичному діапазонах хвиль для створення радіофізичних методів їх моніторингу. Було вивчено коливання шепочущої галереї у відкритому ціліндричному резонаторі, збуджувані ємнісною щілиною. Вивчено розподіл поля, визначені залежності добротності, власної частоти резонанса від положення збуджуючою щілини. Була показана можливість використання подобної конструкції для виміру вологості газу,що транспортується по трубопроводу. Також була показана можливість багаточастотного режиму роботи автогенератора стабілізованного двома резонаторами. Встановлено, що при стабілізації генератора на діоді Ганна двома резонаторами виникає можливість збудження двохчастотного режиму коливань. Досліджено рознесення частот, а, також, вплив напруги, що подється на діод Ганна на частотні характеристики резонаторів. Кривенко О. В.
2012 р.
 Наукові результати відділу за 2012 р. 

  1. Теоретично досліджено власні електромагнітні коливання в шаруватих надпровідниках обмежених розмірів, що заповнюють прямокутний резонатор. Отримано спектри як звичайних, так і незвичайних власних мод. Проаналізовано нелінійний ефект зниження власних частот незвичайних мод, а також вивчено генерацію третьої гармонікі коливань. Нелінійність системи пов’язана з нелінійною залежністю джозефсонівської цільності струму уперед надпровідних шарів від міжшарової різниці фаз параметра порядку. Досліджено джозефсонівські плазмові хвилі, що біжать уздовж хвилеводу, і нелінійні ефекти, що виникають при поширенні цих хвиль. Крім того, передбачено ефект зупинки терагерцевих хвиль в хвилеводах, який пов’язан із спільною дією нелінійності та загасання хвиль. Теоретично досліджено відбиття та проходження хвиль терагерцевого діапазону, що поширюються у хвилеводі, крізь зразок шаруватого надпровідника скінченної довжини. Збудження звичайних і незвичайних джозефсонівських плазмових хвиль приводять до часткової або повної трансформації поляризації хвилі, що падає. Визначено умови, при яких можлива повна трансформація поляризації. За теперішнього часу з метою створення нових методів генерації електромагнітних хвиль досліджується взаємодія власних хвиль циліндричного діелектричного хвилевода, уздовж осі якого направлено постійне магнітне поле, з зарядженою часткою, яка рухається по спіралі відносно магнітного поля. Яковенко В. М., Ханкіна С. I.
  2. Досліджено поверхневі електромагнітні стани (ПЕМС) в структурі, яка є електромагнітним аналогом напівобмеженої одновимірної ґратки з -подібною квантовою ямою. Така структура складається з плазмоподібного середовища (ПС), відокремленого від фотонного кристала (ФК) тонким плазмоподібним дефектним шаром. ФК являє собою періодичну послідовність діелектричних і плазмоподібних шарів. Припускалося, що товщина діелектричних шарів ФК значно перевищує товщини його плазмоподібних шарів, а також товщину дефектного шару. Це дозволило розглядати плазмоподібні шари ФК як аналог -подібних потенціальних бар’єрів (потенціальних ям) в задачі про поверхневі електронні стани і застосувати метод Кроніга-Пенні для виводу рівнянь, які описують ПЕМС. В рамках цього підходу було показано, що: наявність діелектричного дефектного шару на межі ПС та ФК приводить до появи нових ПЕМС, зменшенню частоти бездефектних ПЕМС, а також сприяє збільшенню ступеня локалізації поля ПЕМС в околі межі розділу середовищ; у випадку, коли дефектний шар є плазмоподібним, існує певна оптимальна плазмова частота, при якої можна добитися найбільшого ступеня локалізації поля ПЕМС. Установлено, що ПЕМС стають делокалізованими в області ФК при перевищенні плазмовою частотою дефектного шару певних критичних значень. Яковенко В. М., Аверков Ю. О.
  3. Проведено теоретичне та експериментальне дослідження збудження таммівських ПЕМС на межі розділу середовищ діелектричний фотонний кристал – дротяне плазмоподібне (металоподібне) середовище у ГГц діапазоні частот. Теоретично показано можливість зсуву піків прозорості досліджуваної структури у зовнішньому магнітному полі, яке паралельно межі розділу двох середовищ. Показано, що такий зсув є зв’язаним з ларморівським обертанням електронів в металевих дротах. Установлено, що для спостереження ефектів у зовнішньому магнітному полі в плазмоподібних (металоподібних) метасередовищах необхідно забезпечити виконання умови спостереження циклотронного резонансу у металах, яке ураховує дійсну (а не ефективну) частоту зіткнень електронів. Теоретично досліджено залежності таммівських ПЕМС від величини зовнішнього магнітного поля. Показано, що кожному ПЕМС відповідає певне критичне значення зовнішнього магнітного поля, при якому цей стан стає делокалізованим у фотонному кристалі, але залишається при цьому локалізованим у плазмо подібному середовищі. Експериментально зареєстровано піки ПЕМС в структурі фотонний кристал – плазмоподібне середовище. Експериментально та теоретично досліджено вплив температури на спектр пропускання досліджуваної структури. Установлено, що зі зниженням температури інтенсивність піка ПЕМС зростає. При цьому інтенсивність зон пропускання залишається практично незмінною. Зі збільшенням кількості одиничних елементів частота піка ПЕМС зсувається в область більш високих частот, що якісно відповідає теоретичним розрахункам.  Яковенко В. М., Аверков Ю. О., Білецький М. М., Тарапов С. І., Харченко Г. О.
  4. Теоретично завбачено існування косих поверхневих джозефсонівських плазмових хвиль (ПДПХ), що поширюються вздовж межі розділу середовищ діелектрик – шаруватий надпровідник. Розглянуто випадок, коли шари надпровідника перпендикулярні межі розділу середовищ. Отримано дисперсійне рівняння косих ПДПХ, що описує всі можливі випадки поширення ПДПХ для розглядуваної орієнтації шарів надпровідника відносно межі. Установлено, що косі ПДЛХ мають точки закінчення спектру, у яких відбувається делокалізація косих ПДПХ у надпровіднику. Досліджено збудження косих ПДПХ із застосуванням принципу порушеного повного внутрішнього відбиття у випадку, коли поляризація збуджувальної хвилі у призмі збігається з поляризацією звичайної (незвичайної) хвилі, або має ТМ- чи ТЕ-поляризацію. Виявлено, що ефект збудження косих ПДПХ супроводжується виникненням додаткової однорідної електромагнітної хвилі в призмі з поляризацією, яка ортогональна поляризації падаючої хвилі в призмі. Установлено можливість обернення в нуль коефіцієнта відбиття падаючої хвилі в призмі. Цей результат є аналогом вудівських аномалій в оптиці. Установлено, що у випадку, коли на дні призми розташовано одновимірний масив ідеально провідних дротів, напрямок яких збігається з напрямком кристалографічної осі  надпровідника, поляризація падаючої (звичайної) і відбитої хвилі в призмі буде однаковою. Побудовано залежність кутів поширення косих ПДПХ від кутів падіння збуджуючої хвилі в призмі. З цієї залежності випливає, що в певній області частот існують граничні мінімальні кути поширення косих ПДПХ, величини яких визначаються скінченним значенням діелектричної проникності призми. Яковенко В. М., Аверков Ю. О., Ямпольський В. О., Норі Ф.
  5. Визначено ступені впливу змін температури та діелектричної проникності повітряного зовнішнього середовища на зміни власних частот і добротністей ЦДР з коливаннями “шепочучої галереї”. Вперше зроблено спробу розподілу впливів зазначених факторів на спектральні та енергетичні характеристики фторопластового і лейкосапфірового резонаторів міліметрового діапазону довжин хвиль. Виявлено різний характер поведінки власних частот резонаторів і стабільність їх добротностей при зміні температури в інтервалі від –60 °С до +60 °С і діелектричної проникності повітря в межах 1…1,00002 для фторопластового і 1…1,02 для лейкосапфірового резонаторів. Визначено чутливості змін власних параметрів фторопластового (= 3,9 см і  = 0,7 см) і лейкосапфірового ( = 2,83 см и  = 0,24 см) резонаторів до змін діелектричної проникності та температури навколишнього прозорого повітряного простору в діапазоні частот 35…47 ГГц. Встановлено, з одного боку, що для виявлення змін діелектричної проникності (індексу рефракції) повітря при температурі 20 °С за змінами власних частот резонатора необхідно вимірювати температуру навколишнього середовища з точністю до 10-5 °С, що дозволяє врахувати відхилення власних частот резонатора через теплове розширення його об’єму. При цьому необхідна точність вимірювання частоти дорівнює 10 Гц. З іншого боку, показано можливість використання квазіоптичних циліндричних діелектричних резонаторів як датчиків температури зовнішнього повітряного середовища, що забезпечують точність 10-4 °С при вимірюванні їх резонансних частот з точністю 100 Гц. При цьому допустима зміна індексу рефракції атмосфери не повинна перевищувати значення 0,03 -одиниць або 1 -одиниці при використанні фторопластового або лейкосапфірового резонатора відповідно. Однак лейкосапфіровий резонатор взмозі забезпечити вимірювання температури атмосфери з точністю до 10-5 °С при вимірюванні його резонансних частот з точністю 10 Гц, оскільки при природних флуктуаціях індексу рефракції повітря в межах 0,05 -одиниць здійснюються зміщення його власних частот в межах 6 Гц. Аргументовано, що рішення зворотної задачі електродинаміки, з урахуванням поправок до спектральних характеристик квазіоптичного резонатора через об’ємне теплове розширення і/або зміни діелектричної проникності повітря, дозволяють визначити температуру і/або проникність повітряного зовнішнього простору на основі експериментально виміряних резонансних частот резонатора з точністю 10 Гц, що прийнятно для сучасної вимірювальної апаратури. Розроблено методику визначення індексу рефракції повітря з використанням досліджених квазіоптичних ЦДР як сенсору температури і вимірювальної комірки резонансного рефрактометра. Обґрунтовано, що точність визначення індексу рефракції повітря забезпечується на рівні 10-2 -одиниць. Сумісно з співробітниками “ІПЕНМП” ННЦ “ХФТІ” НАН України побудовано нелінійну самоузгоджену теорію збудження електромагнітного випромінювання міліметрового діапазону довжин хвиль сильнострумовим релятивістським азимутально-періодичним електронним пучком в циліндричному резонаторі із діелектричним стрижнем. Проведено нелінійний чисельний аналіз. Прокопенко Ю. В., Дормідонтов А. В.
  6. Вивчена можливість утворення модульованої магнітної фази в бораті заліза FeBO3 в напрямку головної осі симетрії кристала. Показано, що модульована фаза може бути індукована стоячою повздовжньою звуковою хвилею в пластині-резонаторі за рахунок п’єзомагнітного ефекту. Досліджено природу магнітних осциляцій повздовжнього звуку в кристалі бората заліза. Тараканов В. В.
  7. Було продовжено експериментальні дослідження електричних властивостей рідин в 8-мм діапазоні довжин хвиль за резонаторним методом на основі використання діелектрчиних резонаторів з модами шепочущої галереї. Встановлено закономірності впливу різних рідин на формування основних електродинамічних характеристик діелектричних резонаторів. Досліджено характеристики генерації коливань щепочущої галереї в частково екранованих неоднорідних діелектричних резонаторах в мм діапазоні довжин хвиль.          Когут О. Є., Кривенко О. В., Кириченко О. Я., Луценко В. І.
  8. Досліджувалися характеристики напівкульових діелектричних резонаторів з концентричною напівкульовою вибіркою із заповненням спиртоводними розчинами різної концентрації з метою з’ясування можливості використання запропонованих резонаторів для визначення діелектричних параметрів розчинів. У експерименті використовувався резонатор з тефлону (внутрішній радіус R1=32мм, зовнішній- R2=39мм). Збудження резонатора в діапазоні частот 32-37 ГГц здійснювалося тефлоновим діелектричним хвилеводом (ДХ) перерізом 7,2 х3, 4 мм2, розташованим поблизу екваторіальної площини ДР. Приймальний ДХ того ж перерізу розташовувався паралельно тому, що збуджує, з протилежного боку ДР. ДХ можна було повертати на 900 навколо поздовжнього напряму. Залежно від орієнтації ДХ в ДР. збуджувалися або H або E коливання. У експерименті вимірювалися добротність і частота резонансної системи залежно від міри заповнення досліджуваною рідиною напівкульової вибірки. Зміни частоти і добротності залежать від εта ε досліджуваної речовини. Було з’ясовано, що використання Е коливань дає виграш в чутливості. В нашому випадку для спиртоводних сумішей tgδ>0,1, не вдалося досягти повного заповнення осередку одночасно з наявністю сигналу – резонансний відгук зникав вже при частковому заповненні вибірки при збудженні коливань Е-типу. Подальші дослідження проводилися для  мод Н-типу. Зміна концентрації спирту призводить до зсуву частоти і зміни добротності, що характеризується різною крутизною на різних ділянках концентрацій. При цьому спостерігаються особливості в точках Х≈25% та Х≈50%.Окрім цього, характер поведінки концентраційних залежностей змінюється залежно від висоти (h) заповнення комірки досліджуваними рідинами. Запропонована вимірювальна комірка для диэлектрометриї рідин придатна як для дослідження чистих рідин, так і для дослідження концентраційних залежностей розчинів на основі води. Слід зазначити, що отримані результати добре корелюють з результатами інших авторів.  Когут О. Є., Кутузов В. В., Максимчук I. Г., Носатюк С. О., Солодовник В. А.
  9. Основні дослідження були зосереджені на вивченні особливостей електродинамічних характеристик квазіоптичних діелектричних і хвилевідних резонаторів, що збурюються неоднорідностями в вигляді сильно та слабко поглинаючих середовищ. У якості збурюючих поле резонатора середовищ використовувалися капіляр з рідиною та діелектричний або металевий штирі. Експериментально досліджені особливості впливу неоднорідностей на спектральні характеристики квазіоптичних частково екранованих діелектричних резонаторів і резонаторів капілярно-хвилевідного типу в міліметровому діапазоні хвиль, які можуть бути покладені в основу створення методів вимірювання діелектричних характеристик як сильно, так і слабо поглинаючих середовищ. На підставі отриманих результатів написана дисертаційна робота «Електродинамічні характеристики квазіоптичних діелектричних і хвилевідних резонаторів з неоднорідностями», захист якої відбудеться 20 грудня 2012 року.           Кириченко О. Я., Кривенко О. В.
  10. В 2012 році було продовжено дослідження, направлені на удосконалення нових методів вивчення електромагнітних властивостей рідин в міліметровому діапазоні довжин електромагнітних хвиль. З цією метою використано запропонований нами метод вібруючої струни для дослідження електричних властивостей багатокомпонентних водяних розчинів. Зразками для досліджень було взято вина, що виробляються в Інституті винограду та вина – “Магарач”. Дослідженнями встановлено, що на відміну від результатів, отриманих в дослідах співробітників науково-дослідного Інституту радіотехніки та електроніки Російської академії наук, вмісту цукру в винах в більшій мірі впливає на електричні їх властивості ніж вміст етилового спирту. Якщо дослідження цих розчинів в ІРЕ АН Росії проводяться за допомогою хвилеводних методів і критерієм по зміні електричних характеристик вина є коефіцієнт загасання хвилі, що поширюється по хвилеводу, то в наших дослідженнях встановлюється безпосередньо зміни дійсної частини коефіцієнта заломлення. Отримали подальший розвиток дослідження електродинаміки дискових квазіоптичних діелектричних резонаторів. Було звернуто увагу на необхідність вивчення добротності та ефективності збудження пластинчатого діелектричного дискового резонатора. Такий резонатор за численними твердженнями привабливий для використання в дослідженнях середовищ, що його оточують. Проте використання його з цією метою в літературі відсутнє. Відсутні також дані по добротності таких резонаторів і ефективності їх збудження. В проведених нами амплітудно-частотних характеристик в міліметровому діапазоні пластинчатих резонаторів, виконаних із полікора та плавленого кварцу, встановлено, що в діелектричних резонаторах, виготовлених із пластин товщиною 0,5 мм, коливання  шепочучої галереї не збуджуються. Добротність пластинчатих резонаторів в кількості, що перевершує 3 (з товщиною окремих пластин 0,5 мм) знижується на порядок в порівнянні з дисковими резонаторами , виконаними із цих же пластин  без повітряного проміжку. Максимальної добротності в пластинчатому резонаторі можна досягнути, коли величина електромагнітної енергії що запасається в матеріалі діелектрика складає близько 50% від загальної величини енергії, що збуджує резонатор. Кириченко О. Я., Голубнича Г. В.
  11. Були проведені систематичні дослідження характеристик резонатора в широкому частотному діапазоні, включаючи міліметровий. Макет резонатора являв собою відрізок круглого мідного хвилеводу з діелектричними вставками усередині нього. Для плавної механічної перестройки резонансної частоти використовувався рухомий КЗ поршень, розміщений в одному з відрізків позамежного хвилеводу. Чисельно розраховані та виміряні власні частоти і добротності основного несиметричного магнітного коливання в ХДР. В результаті проведених досліджень було встановлено недосконалість базового резонатора з КЗ поршнем, а саме, необхідно більш точне виготовлення складових частин резонатора, щоб послабити або виключити вплив зазору між КЗ поршнем та стінкою позамежного хвилеводу на добротність коливання, особливо в міліметровому діапазоні довжин хвиль. Була запропонована нова конструкція ХДР з резонансним КЗ поршнем і проведені попередні дослідження власних частот і добротностей такого резонатора. Показано, що завдяки запропонованому резонансному КЗ поршню можна суттєво підвищити добротність основного типу коливань в ХДР. Білоус Р. І., Мартинюк С. П., Моторненко А. П., Скуратівський І. Г., Хазов О. І.
  12. Отримано співвідношення між ефективним і внутрішнім (об’ємним) поверхневим імпедансом тонких плівок надпровідників в умовах, коли мікрохвильове поле біля поверхні плівки має протилежний напрямок відносно поля біля протилежної поверхні. Отримане співвідношення відсутнє в науковій літературі. Співвідношення розширює можливі варіанти розташування тонкої плівки в резонаторі у мікрохвильовому резонаторі і, таким чином, розширює експериментальні можливості дослідження тонких плівок надпровідників.          Експериментально отримано температурні залежності ефективного мікрохвильового імпедансу тонкої плівки надпровідника FeSexTe1-x. Аналогів в Україні немає; за кордоном є, але там досліджувалися інші композити цього сімейства надпровідників. Отримані експериментальні дані дадуть можливість визначити основні характеристики електронної системи FeSexTe1-x. Створено стабільний генератор мм діапазону хвиль на основі малогабаритного напівпровідникового модуля. Аналогів в Україні немає; за кордоном є, але вони дорогі. Генератор створено з метою проведення досліджень мікрохвильових властивостей надпровідників та біорідин за допомогою КДР-техніки, що розвивається авторами. Черпак М. Т., Баранник О. А., Губін О. І.
  13. Проведено теоретичне дослідження електродинамічних властивостей тонкоплівкової періодичної структури, коли довжина електромагнітної хвилі, що поширюється в зразку, набагато менше періоду (так звана дрібношарова структура). Аналізується структура, що утворена шарами діелектрика та напівпровідника, який має частотну дисперсію. Передбачається, що вона поміщена в постійне зовнішнє магнітне поле. Крім того, властивостями такого штучного матеріалу можна управляти за допомогою фізичних і геометричних параметрів структури. Дрібношарова періодична структура в магнітному полі являє собою оптично двовісний кристал з ефективними компонентами тензора діелектричної проникності, що залежать як від фізичних параметрів шарів, так і від товщини шарів та величини магнітного поля. Досліджено залежності елементів тензора проникності дрібношарової структури від частоти та магнітного поля. Одержано аналітичні вирази для характерних частот і магнітних полів, при яких компоненти тензора обертаються в нуль або в нескінченність. На відміну від діелектричної шаруватої структури та періодичної напівпровідникової структури без магнітного поля, у зонному спектрі дрібношарової структури напівпровідник-діелектрик у магнітному полі існують дві дозволені зони для розповсюдження поверхневих хвиль. Чисельно проаналізовано вплив дисипативних процесів на характеристики поверхневих хвиль.  Показано, що урахування загасання приводить до зміни параметрів поверхневих хвиль. Також досліджується еліптичність електромагнітного поля при відбитті від дрібношарової структури, яка розташована на металевій підкладці. Показано, що умова Брегівського резонансу для розглянутої структури має ряд цікавих особливостей. Так, на деяких частотах та значеннях магнітного поля хвильові числа дрібношарової структури стають уявними і має місце повне внутрішнє відбиття. При цьому падаюча електромагнітна хвиля відбивається повністю від границі структури, і коефіцієнт відбиття приймає максимальне значення. Показано, що положенням кута Брюстера, а також областями пропускання та непропускання можна ефективно управляти за допомогою магнітного поля та товщини шарів. Булгаков О. О., Федорін І. В.
  14. Розглянуто теорію шарово-періодичної структури з двох різних діелектричних шарів. В одному діелектрику припускається наявність ексітонів. Проведено аналітичне та чисельне дослідження дисперсійного рівняння для обмеженого зразка. Розглянуто рішення для поверхневих хвиль, які існують у заборонених для розповсюдження електромагнітних хвиль зонах. Знайдено, що на кожній поверхні структури існують незалежні одна від одної поверхневі хвилі. Особливості розповсюдження поверхневих хвиль  були досліджені та пояснені за допомогою аналізу уявного потоку енергії. Байбак В. В., Булгаков О. О.
  15. Розглянуто властивості повільної поверхневої хвилі в періодичній тонкошаровій магнітоактивній структурі діелектрик-напівпровідник. Покзано, що коефіцієнт уповільнення може бути порядку 103 . Встановлено, що в залежностях фазової швидкості хвилі і відносного загасання від співвідношення товщин шарів структури виявляються властивості симетрії відносно їх значень для структури з рівними товщинами шарів. Булгаков О. О., Кононенко В. К.
  16. Згідно з планом НДР «Кентавр-5» (п. 7), розроблена теорія та виконані експериментальні дослідження (проведені у Національному університеті Ірландії Мейнут) нового еффекту світлового перемикання квазіоптичних променів міліметрових хвиль за допомогою Бреговських резонаторних структур з фоточутливим прошарком напівпровідника, які мають значно збільшену чутливість до світлових керуючих імпульсів порівняно з іншими відомими структурами подібного типу. Розроблена теорія, на базі якої запропоновано новий, більш чутливий та високоточний метод вимірювання діелектричних параметрів у матеріалів, які мають значні високочастотні втрати (в тому числі у рідких матеріалів, водних розчинів, та у інших речовин), що досягається за рахунок використання особливого режиму віддзеркалення високочастотних хвиль від резонаторних структур з досліджуваним матеріалом за умови спеціальної оптимізації структур. Юрченко В. Б.
  17. Розглянуто динаміку наномеханічного осцилятора, що знаходиться під дією зовнішньої періодичної сили у режимі, близькому до резонансу. Осцилятор взаємодіє з дворівневою системою, що також збуджується на частоті, близькій до її власної частоти. Враховано взаємодію обох наносистем із зовнішнім термостатом, що призводить до затухання, а також до декогеренції квантово-механічного стану системи. Показано, що за певного співвідношення між періодом осцилятора, часом затухання та часом декогеренції дворівневої системи можна спостерігати сильно нелінійний відгук осцилятора: за даної амплітуди зовнішньої сили можливі декілька станів осцилятора з різними амплітудами коливань. Цей ефект пов’язаний з взаємодією між осцилятором і дворівневою системою і показано, що можливе існування до п’яти станів з різними амплітудами, два з них нестабільні і три стабільні. У рамках наближення самоузгодженої взаємодії знайдені амплітуди коливань, а також для точок, близьких до точок біфуркації, знайдено швидкість переходу між двома стабільними станами. Майзеліс З. О.
  18. Основні дослідження були зосереджені на вивченні особливостей електродинамічних характеристик квазіоптичних діелектричних і хвилеводних резонаторів, що збурюються неоднорідностями в вигляді сильно та слабко поглинаючих середовищ. У якості збурюючих поле резонатора середовищ використовувалися капіляр з рідиною та діелектричний або металевий штирі. Експериментально досліджені особливості впливу неоднорідностей на спектральні характеристики квазіоптичних частково екранованих діелектричних резонаторів і резонаторів капілярно-хвилеводного типу в мілліметровому діапазоні хвиль, які можуть бути покладені в основу створення методів вимірювання діелектричних характеристик як сильно, так і слабо поглинаючих середовищ. На підставі отриманих результатів написана дисертаційна робота «Електродинамічні характеристики квазіоптичних діелектричних і хвилевідних резонаторів з неоднорідностями», захист якої відбудеться 20 грудня 2012 року. Кириченко О. Я., Кривенко О. В.
2013 р.
 Наукові результати відділу за 2013 р.  

  1. Теоретично та чисельно визначені втрати енергії зарядженої частки, яка рухається по спіральній траєкторії, на збудження власних коливань у циліндрі, який уявляє собою діелектрик, плазмоподібне середовище. Уздовж осі циліндра спрямовано постійне магнітне поле. Показано, що рух частки по спіралі приводить як до черенковського, так і до магнітно-гальмовного випромінювання, що розширює можливості збудження коливань в циліндрі. Знайдено умови виникнення магнітно-гальмовного випромінювання, визначено електромагнітні поля коливань, показано, що їх залежність від радіусу циліндра істотно залежить від частотного інтервалу. Досліджено втрати енергії зарядженої частки на збудження власних (потенціальних) коливань у нанотрубці. Нанотрубка – це циліндр, на поверхні якого знаходиться двовимірний електронний газ. Розглянуто прямолінійний рух частки як над поверхнею, так і вздовж осі нанотрубки (черенковський механізм випромінювання). Яковенко В. М., Дормідонтов А. Д., Прокопенко Ю. В., Ханкіна С. I.
  2. Теоретично вирішена задача про перехідне випромінювання об’ємних електромагнітних хвиль електроном, який перетинає межу поділу середовищ діелектрик – шаруватий надпровідник. Розглянуто випадок, коли електрон рухається уздовж нормалі до межі поділу середовищ, а шари надпровідника перпендикулярні цієї межі. Отримано аналітичні вирази для полів випромінювання і спектральної щільності випромінювання в області діелектрика. Досліджено залежності спектральної щільності перехідного випромінювання від величини азимутальних кутів і кутів місця. Встановлено, що у площинах, які містять нормаль до межі поділу середовищ і паралельних (або ортогональних) щарам надпровідника перехідне випромінювання ТМ- поляризоване. У цих площинах спектральна щільність перехідного випромінювання має найбільші значення в напрямках практично паралельних межі поділу середовищ. При інших значеннях азимутальних кутів у площині межі поділу середовищ перехідне випромінювання є суперпозицією ТМ- та ТЕ- електромагнітних хвиль. Показано, що на частотах близьких до джозефсонівської плазмової частоти спектральна щільність перехідного випромінювання максимальна в напрямках практично паралельних межі поділу середовищ і напрямку шарів надпровідника. Яковенко В. М., Аверков Ю. О., Ямпольський В. О.
  3. Теоретично досліджено вплив дисипативних втрат в шаруватому надпровіднику на ефекти збудження косих поверхневих джозефсоновских плазмових хвиль (ПДПХ) із застосуванням принципу порушеного повного внутрішнього відбиття. Досліджено вплив дисипативних втрат в шаруватому надпровіднику на ефект трансформації поляризації падаючої хвилі в ортогональну їй поляризацію відбитої хвилі. Отримано точні аналітичні формули для коефіцієнтів відбиття і трансформації електромагнітної хвилі ТМ- типу (ТЕ- типу) в електромагнітну хвилю ТЕ- типу (ТМ- типу). Встановлено, що ефект повної трансформації поляризації падаючої хвилі в ортогональну поляризацію відбитої хвилі має місце лише в відсутність дисипативних втрат в надпровіднику. Це означає, що фізичною причиною цього ефекту є сильна анізотропія провідних властивостей надпровідника. При наявності дисипативних втрат ефект взаємної трансформації поляризації супроводжується збудженням косих ПДПВ. Яковенко В. М., Аверков Ю. О., Ямпольський В. О., Норі Ф.
  4. Проведено електродинамічний аналіз циліндричного діелектричного резонатора (ЦДР) з вимушеними коливаннями шепочучої галереї при їх збуджені азимутально-періодичним струмовим джерелом. В якості струмового джерела застосовано релятивістський електронний потік, що розповсюджується паралельно циліндричній поверхні резонатора. Розроблено та налагоджено обчислювальну програму для відображення розподілу поля вимушених коливань в резонаторі при проходженні електричного струму в напрямку аксіальної осі резонатора як в нутрі нього, так і зовні. Набула подальшого розвитку нелінійна самоузгоджена теорія збудження електромагнітного випромінювання міліметрового діапазону довжин хвиль сильнострумовим азимутально-періодичним релятивістським електронним пучком (РЕП) у екранованому радіально-двошаровому ЦДР. Циліндричний металевий екран є необхідним для створення вакуумного середовища, в якому розповсюджується електронний пучок. Проведено нелінійний чисельний аналіз. Основною метою чисельного дослідження був аналіз можливості збудження багатопотоковим електронним пучком коливань міліметрового діапазону в діелектричному резонаторі, поперечні розміри якого більші за довжину хвилі збуджувальних коливань. Багатопотоковість електронного пучка забезпечила азимутальну періодичність, що дозволило здійснити селекцію збуджувальної власної моди резонатора за азимутальним індексом. Параметри досліджуваного резонатора були наступні: радіус першого прошарку з діелектричною проникністю 2,04 дорівнював 4 см, радіус другого вакуумного прошарку –7,5 см, довжина резонатора – 0,83 см. Параметри пучка були наступні: кількість потоків – 36, струм пучка і енергія відповідно дорівнювали 1,5 кА і 300 кеВ. Аналіз поля в резонаторі, показав, що основним механізмом генерування є механізм монотрона, коли частинки групуються в такій фазі, що в середньому віддають енергію при прольоті через резонатор. Максимум енергії електромагнітного випромінювання зафіксовано при збуджені власної моди резонатора з частотою 34,117 ГГц, для якої найбільшими є ефективність монотронного механізму і коефіцієнт зв’язку з пучком. Структура поля власної моди екранованого радіально-двошарового резонатора повністю відповідає структурі поля відкритого циліндричного діелектричного резонатора з радіусом 4 см, що є доказом слабого впливу циліндричного металевого екрану на механізм збудження власної моди діелектричного резонатора. Раніше нами було обґрунтовано та розроблено електронну автоколивальну систему на основі ЦДР з коливаннями “шепочучої галереї”, в якій час прольоту електрона між торцевими стінками резонатора менше півперіоду (чи сумірний з непарною кількістю півперіодів) його власної моди. Збудження високодобротного ЦДР з провідними торцевими стінками було здійснено РЕП. Вивід електромагнітної енергії із резонатора було здійснено при збуджені щілинного випромінювача в його торцевій стінці, який розміщений у максимумі однієї локалізації поля HE36 1 l моди (l = 0; 1; 2). Експериментально зареєстровано мікрохвильове випромінювання досліджуваної системи у діапазоні 7…9 мм. Проведений чисельний аналіз збудження багатопотоковим РЕП коливань міліметрового діапазону в ЦДР повністю співпадає з результатами експериментальних досліджень. Таким чином, набули подальшого розвитку принципи побудови джерел випромінювання міліметрового діапазону на базі високодобротного квазіоптичного ЦДР, у якому електромагнітні коливання “шепочучої галереї” збуджуються азимутально-періодичним потоком електронів. Показано можливість модової селекції і підвищення частоти збуджувальних коливань при модуляції електронного пучка по азимуту і роботі на вищих власних модах резонатора. Відмітимо, що зменшення радіусу резонатора і/чи використання мод “шепочучої галереї” більш високого порядку дозволять реалізувати розглянуту чи модифіковану автоколивальну систему з прийнятними геометричними параметрами у терагерцовому діапазоні частот. Дормідонтов А. В., Прокопенко Ю. В.
  5. Продовжено дослідження природи спін-хвилевих структур, які можуть виникати в акустичному резонаторі з борату заліза (FeBO3) у полі стоячої поздовжньої звукової хвилі. Ці дослідження мають відношення до фундаментальних властивостей п’єзомагнетиків. Будувалась та обґрунтовувалась модель таких магнітних структур, які є наслідком непарного п’єзомагнітного зв’язку. Тараканов В. В.
  6. Було продовжено експериментальні дослідження вимушених коливань типу шепочучої галереї в різних за формою діелектричних резонаторах. Раніше проведені дослідження показали, що різні умови та способи збудження таких коливань мають важливий вплив щодо формування електродинамічних властивостей діелектричних резонаторів в режимі вимушених коливань шепочучої галереї. Отак, використання локальних джерел випромінювання або елементів зв’язку, розташованих в полі резонатора, веде до додаткових втрат енергії коливань та, як слід, до погіршення добротності резонатора. Розподілений зв’язок зовнішніх елементів підвода енергії електромагнітного поля з полями резонаторів не дозволяє досягати високих значень параметру зв’язку та високої ефективності збудження коливань в резонаторах. Тому було запропоновано новий тип зв’язку двошарових (екранованих) діелектричних резонаторів (тефлон-метал) зі щілинною лінією. Щілинна лінія формується природним тонким щілинним зазором між площиною металевого екрану та металевим дзеркалом резонатору. Діелектричний резонатор в цьому випадку являє собою половину тіл обертання (циліндр, куля). Локальні елементи збудження коливань, які розташовані в локальних металевих дзеркалах такої конструкції, виведені за межі полів екранованого резонатору. Проведеними дослідженнями було встановлено, що такий запропонований спосіб збудження дозволяє:З високою ефективністю здійснювати підвід енергії зовнішнього полю до екранованого резонатора і тим самим досягати високих значень параметра зв’язку. Збуджувати високодобротні коливання шепочучої галереї за відсутністю втрат енергії резонансного поля на локальному елементі збудження. З метою розрідження спектрів вимушених коливань було запропоновано часткове екранування резонансної діелектричної структури та використання локальних обмежених дзеркал. В подальшому, заплановано продовження подібних досліджень трьохшарових діелектричних резонаторах (тефлон-повітря-метал). Когут О. Є., Носатюк С. О., Солодовник В. А.
  7. Проводилися експериментальні дослідження вимушених коливань в багатошарових відкритих напівдискових діелектричних резонаторах. Досліджувалися зв’язані коливання в групі однакових тефлонових напівдисків з повітряним прошарком між ними (радіус дисків – 39 мм, товщина дисків – 0 мм), які розносилися на різну відстань d один від одного. Збудження коливань здійснювалося прямокутною щілиною зв’язку з перерізом 0.2х7.2 мм, встановленою в металевому дзеркалі, на якому розташовувалися напівдиски. Вимірялися АЧХ коефіцієнтів відбиття системи з двох або трьох дисків. Вивчалася динаміка трансформації резонансної кривої та добротності в залежності від відстані між дисками. Результати експериментів показали, що система відкритих напівдискових резонаторів з вузлом збудження у вигляді прямокутного хвилеводу, який звужено до щілини у металевій основі, є компактна електродинамічна система з високою ефективністю збудження вимушених коливань. Кривенко О. В.
  8. При вивченні особливостей використання дискових діелектричних резонаторів у вигляді комірки діелектрометра для визначення діелектричних властивостей діелектричних матеріалів (зокрема рідин) нами було звернуто увагу на можливість використання для таких цілей особливої конструкції дискового діелектричного резонатора – пластинчатого дискового діелектричного резонатора. Такий резонатор було запропоновано іще в 1984 році співробітниками Московського енергетичного інституту, проте ні добротність таких резонаторів ні впливу рідин, в які занурюється такий резонатор до цього часу не було встановлено. Вбачалося, що особливість конструкції такого резонатора дозволить поліпшити зв’язок із середовищем, що оточує резонаторну комірку і тим самим підвищить її чутливість до змін діелектричної проникності. В проведених експериментальних дослідженнях нами було встановлено, що повітряні проміжки, як аксіальні неоднорідності, значно підвищують радіаційні втрати і призводять до зниження добротності резонаторів майже на два порядку. Дослідами виявлено, що змінюючи ширину повітряного проміжку в дискових резонаторах, які складаються із двох дисків, можна спостерігати підвищення добротності при плавному зростанні ширини проміжку від 0 до 0,4 мм в декілька раз. При цьому в резонаторах, виконаних із полікору, ця особливість проявляється чіткіше, чим в резонаторах виконаних із кварцу, тому що поглинання в першому із матеріалів більше чим в другому матеріалі. Для вивчення впливу рідин на резонансну частоту пластинчатого резонатора було вибрано повітряний проміжок між двома дисками полікору ~ 0,27 мм. При такому проміжку добротність пластинчатого резонатора перевищувала добротність звичайного дискового резонатора більше ніж в два рази (Q > 100). При зануренні такого пластинчатого резонатора в бутанол і навіть в бензол резонанси шепочучої галереї зникають. Лише при внесені указаних рідин безпосередньо в повітряний проміжок удалось відмітити зниження резонансної частоти резонатора майже на ~ 300 Мгц. В подальших дослідженнях впливу на резонансу частоту потрібно проаналізувати вплив величини вибраного проміжку між дисками для підвищення чутливості пластинчатого резонатора та удосконалити методику і апаратуру досліджень. Голубнича Г. В., Кириченко О. Я.
  9. З метою підвищення електричних характеристик резонансних структур хвилеводно-діелектричного типу (власних частот та добротностей) були проведені дослідження резонаторів типу ХДР та ХКР з резонансним коротко замикаючим поршнем (РКЗ поршнем). На відміну від звичайного КЗ поршня, за допомогою РКЗ поршня в цих резонаторах створюються умови досконалого електродинамічного контакту поршня із стінками хвилеводу. Це призводить до суттєвого підвищення власної добротності резонатора в процесі перестройки частоти коливань. Дослідженнями в 2013 р. було показано, що таким чином можна підвищити власні добротності коливань як в хвилеводно-діелектричному, так і в хвилеводно-коаксіальному резонаторах. Зокрема, було показано, що в 3-сантиметровому діапазоні завдяки пропозиції застосувати РКЗ поршень власна добротність основного коливання магнітного типу Н111 в ХДР була підвищена в кілька разів. Важливо, що при цьому в усьому інтервалі перестройки частоти власна добротність коливання залишається практично незмінною, що важливо в практичному відношенні. В науковому плані такі дослідження дозволяють вивчати умови взаємодії різних типів резонансних коливань. На основі проведених досліджень була розроблена методика розрахунку резонаторів хвилеводно-діелектричного типу з РКЗ поршнем, а також запропонований метод розрахунку самого поршня та його конструкція. В результаті проведених досліджень були отримані характеристики ХДР цілком задовільно відповідні чисельним розрахункам.  Білоус Р. І., Мартинюк С. П., Моторненко О. П., Скуратовський І. Г., Хазов О І.
  10. На основі мікрохвильових імпедансних вимірювань отримано та проаналізовано температурні залежності комплексної провідності надпровідного халькогеніду FeSexTe1-x. Знайдено, що температурна залежність лондонівської глибини проникнення має степеневий характер з показником степеня n=2,4, що відповідає уявленням про s+- симетрію параметра порядку в цьому надпровіднику аналогічно пніктиду BaFeCoAs, в якому n=2.8. При проведенні досліджень нелінійних властивостей компланарної лінії передачі на основі тонкої плівки ВТНП виявлено при певних умовах ступінчастий характер залежності їх втрат від температури. Ширина ступінчастої особливості залежить від потужності імпульсного мікрохвильового поля. Розроблено метод визначення абсолютних значень діелектричної проникності рідин малих об’ємів з великими втратами за допомогою КДР з мікрофлюїдиком. Визначено з великою точністю проникність водних розчинів білків (цитохром-С, альбуміни) та глюкози в залежності від концентрації. Це буде перша публікація в науковій літературі стосовно мікрохвильового дослідження плівки FeSexTe1-x. Відома публікація японських дослідників стосовно монокристалу FeSexTe1-x. В зазначених роботах є протиріччя щодо енергетичних щілин та температурної залежності лондонівської глибини проникнення. Природу виявленої особливості ще не установлено, тому вона потребує подальшого вивчення. Метод і техніка вимірювання оригінальні. Результати мають значення для встановлення фундаментальних властивостей нових незвичайних надпровідників. Отримані експериментальні дані мають практичне значення для мікрохвильової техніки на основі ВТНП матеріалів, а також можуть бути важливими для дослідження нелінійних властивостей надпровідників у мікрохвильовому полі. Результати роботи можуть визначити основи нового підходу до діелектрометрії біологічних рідин взагалі та діелектрометрії рідин малих об’ємів зокрема. Бараннік О. А., Губін О. І., Лавринович О. А., Проценко І. А., Харченко М. С., Черпак Н. Т.
  11. Проведено теоретичне дослідження електродинамічних властивостей тонкоплівкової періодичної структури, коли довжина електромагнітної хвилі, що поширюється в зразку, набагато менше періоду (так звана дрібношарова структура). Аналізується структура, що утворена шарами діелектрика та напівпровідника, який має частотну дисперсію. Передбачається, що вона поміщена в постійне зовнішнє магнітне поле. Крім того, властивостями такого штучного матеріалу можна управляти за допомогою фізичних і геометричних параметрів структури. Дрібношарова періодична структура в магнітному полі являє собою оптично двовісний кристал з ефективними компонентами тензора діелектричної проникності, що залежать як від фізичних параметрів шарів, так і від товщини шарів та величини магнітного поля. Досліджено залежності елементів тензора проникності дрібношарової структури від частоти та магнітного поля. Одержано аналітичні вирази для характерних частот і магнітних полів, при яких компоненти тензора обертаються в нуль або в нескінченність. Проаналізовано дисперсійні властивості напівнескінченої та обмеженої дрібношарової структури у магнітному полі, а саме: властивості поверхневих хвиль на різних границях розподілу, поляризаційні та спектральні властивості. Побудована теорія електродинамічних властивостей періодичної діелектричної структури із екситонними шарами. Булгаков О. О., Федорін І. В.
  12. Проведено дослідження спектру пропускання дрібношаруватого середовища феріт-напівпровідник, що оточено діелектричною періодичною структурою. Попередньо проаналізовано властивості дрібношаруватого середовища. Визначені області, в яких дане середовище має правосторонні та лівосторонні властивості. Проаналізовано вплив зовнішнього магнітного поля та параметрів компонентів досліджуваної структури на її пропускну властивість. Показано що, змінюючи зовнішнє магнітне поле, можна змінювати властивості хвиль в досліджуваній структурі. Було також проведено порівняння отриманих результатів з данними експериментального дослідження. Отримано добрий збіг. В результаті проведених досліджень можна сказати, що досліджувана структура може використовуватися, наприклад, в контрольованих НВЧ та оптичних пристроях. Вдовиченко О. В., Гіріч О. О., Булгаков О. О., Тарапов С. І.
  13. Виконано теоретичні та експериментальні дослідження (частково проведені у Національному Університеті Ірландії Мейнут, Ірландія, та Університеті Білкент, Туреччина), спрямовані на розробку фотонних кристалів мм-хвиль, які можна перемикати імпульсами світла і до яких додається поляризаційна чутливість за рахунок надграткової структури напівпровідникових поверхонь. З метою збільшення взаємодії мм-хвиль з відповідними структурами, що керуються світлом, запропоновано та експериментально досліджено нові види квазі-оптичних лінз Френеля, які мають двохсторонній ступінчатий профіль і серед яких, зокрема, такі, що мають узгоджені сходинки профілю на різних поверхнях з частковим розміром сходинок порівняно з лінзами Френеля традиційного типу. Двохсторонні лінзи з частковим розміром сходинок не мають відомих аналогів. Юрченко В. Б.
  14. Вивчено поведінку дворівневої системи, що знаходиться під дією двох періодичних полів різної частоти у наближенні фази, що обертається. Враховано взаємодію системи з термостатом, що призводить до затухання та декогеренції. Частоти полів вважалися близькими до резонансної, причому відстройки були одного порядку з константою затухання. Оскільки відгук дворівневої системи на періодичні поля є нелінійним, при наявності двох полів можливі нелінійні ефекти поглинання енергії одного з полів і перекачки її у інше. Показано, що така перекачка в системі можлива, і знайдена відповідна потужність у наближенні, коли амплітуда одного з полів мала у порівнянні з іншою. В цьому випадку вдалося розкласти рівняння, за якими еволюціонують амплітуди полів і отримати аналітичні вирази для потужності поглинання енергії слабкого поля. Побудовані спектри поглинання енергії і показано, що за деякого співвідношення параметрів задачі можливі як додатні, так і від’ємні значення потужності. У випадку, коли відстройки частоти полів однакові за величиною і протилежні за знаком, спектри нагадують відомий триплет Моллоу. Майзеліс З. О.
  15. Експериментально досліджені спектральні властивості структури фотонний кристал/ферит/плазмоподібне середовище. Показана можливість виникнення поверхневих електромагнітних станів (ПЕМС) в досліджуваній структурі, які проявляються як піки проходження в забороненій зоні фотонного кристалу. Експериментально досліджено вплив різних параметрів (товщини феритового шару, величини зовнішнього магнітного поля і температури) на частотне положення піку пропускання викликаного ПЕМС. Харченко Г. О.
  16. Для вивчення сезонної та добової залежностей коефіцієнта заломлення тропосфери, а також встановлення зв’язку між ним та рівнями сигналів ШСЗ й телевізійного центру було використано дані (по температурі, вологості та тиску) штатних метеорологічних станцій різних міст України (близько 100 міст). На основі цих даних були обчислені значення коефіцієнта заломлення тропосфери, створена база даних більш ніж 500 тис. вимірювань, вивчено характеристики, та розроблена статистична модель коефіцієнта заломлення, яка враховує його нестаціонарність та негаусів характер. Додатково було проведено виміри коефіцієнта заломлення за допомогою НВЧ радіорефрактометра в місці розташування вимірювального комплексу ІРЕ ім.О.Я.Усикова НАНУ. Встановлено залежність рівня флуктуацій обчисленої псевдо дальності та висоти від наявності на трасі поширення ГНСС сигналу зон дощу. Встановлена залежність характеристик ГНСС сигналів та змін їх інформаційних параметрів може використовуватись для виявлення небезпечних метеорологічних явищ на трасі поширення від навігаційного супутника до споживача, що дозволяє розширити функціональні можливості ГНСС приймачів та підвисити їх конкурентоспроможність. Кривенко О. В.
2014 р.
 Наукові результати відділу за 2014 р. 

  1. Теоретично досліджено спектр поверхневих електромагнітних станів в терагерцевом частотному діапазоні поблизу графену, який вміщено в антиферомагнітний фотонний кристал у зовнішньому постійному магнітному полі. Отримано співвідношення, яке зв’язує частоти поверхневих електромагнітних станів з параметрами графену и антиферомагнітного фотонного кристалу, а також вираз для коефіцієнта проходження електромагнітної хвилі крізь структуру, що досліджується із скінченним числом елементарних комірок. Виконано порівняння залежностей положень максимумів коефіцієнта проходження від магнітного поля і концентрації носіїв заряду в двовимірному електронному газі як із лінійним, так і з квадратичним законами дисперсії електронів. Встановлено, що поводження цих залежностей якісно збігається з поводженням залежностей енергій Фермі від концентрації носіїв заряду в двовимірному електронному газі з відповідним законом дисперсії електронів. Це означає, що за допомогою аналізу залежностей положень коефіцієнта проходження від магнітного поля і концентрації носіїв заряду в двовимірному електронному газі можна зробити висновок о характері закону дисперсії цих носіїв. Аверков Ю. О., Тарапов С. І., Яковенко В. М., Ямпольський В. О.
  2. Теоретично досліджено випромінювання Вавілова-Черенкова об’ємних електромагнітних хвиль електрону, який перетинає уздовж нормалі межу розділу середовищ ізотропний діелектрик – шаруватий надпровідник у випадку, коли шари надпровідника перпендикулярні цій межі. Вперше виявлено, що випромінюванню Вавілова-Черенкова і перехідному випромінюванню відповідають різні максимуми діаграми спрямованості. Отримані результати можуть буди використані для визначення джозефсонівської плазмової частоти і ступеня анізотропії шаруватих надпровідників. Аверков Ю. О., Яковенко В .М., Ямпольський В. О.
  3. Розраховано втрати енергії електрону, що рухається над графеном у вакуумному оточенні на збудження поверхневих електромагнітних хвиль ТМ і ТЕ типів. Отримані результати можуть бути використані для обчислення інкрементів нестійкості потоків заряджених часток, які рухаються над графеном. Аверков Ю. О., Яковенко В. М.
  4. Теоретично досліджено поверхневі електромагнітні хвилі ТМ і ТЕ типів, які розповсюджуються уздовж графену, який вміщено в діелектричний фотонний кристал. Отримано вирази для законів дисперсії цих хвиль і здійснено їх чисельний аналіз. Встановлено, зокрема, що в першій забороненій зоні в інфрачервоному частотному діапазоні з’являється ТЕ мода, незважаючи на несиметричне діелектричне оточення графену.  Показано, що збудження ТМ і ТЕ поверхневих хвиль в скінченної структурі діелектрик-фотонний кристал-графен-фотонний кристал-діелектрик можливо за допомогою зовнішній електромагнітній хвилі. Отримані результати можуть буди використані для діагностики провідних властивостей графенов. Аверков Ю. О., Яковенко В. М., Ямпольський В. О.
  5. Були досліджені втрати енергії зарядженої частинки, що рухається по спіральній траєкторії над поверхнею діелектричного циліндра, на збудження власних хвиль у ньому. Знайдено поля, що створювані частинкою, та проаналізовано їх структури. У постійному магнітному полі, коли частинка рухається по гвинтовій лінії, вона являє собою осцилятор, поле якого залежить від кутової координати. Спектральна складова поля додатково (у порівнянні з прямолінійним рухом) характеризується азимутним хвильовим числом. Від його величини і знака залежать поздовжнє і поперечне хвильові числа (така специфіка поля частинки). Таким чином, весь нескінченний набір спектральних складових поля розділяється на дві групи залежно від азимутальних хвильових чисел. Для однієї з них поперечні хвильові числа є дійсними величинами. Такі спектральні складові являють собою хвилі, що розповсюджуються від частинки. Вони викликають втрати енергії частинки у вакуумі (магнітно-гальмівне випромінювання). Нами показано, що присутність металевого циліндра призводить до зниження рівня втрат через інтерференцію в точці знаходження частинки хвилі, що випромінюється, і хвилі, яку відбито від його поверхні. Друга група спектральних складових поля з уявними поперечними хвильовими числами забезпечує втрати енергії частинки на збудження власних хвиль у діелектричному циліндрі. Хвилі усередині діелектричного хвилеводу характеризуються при цьому дійсними поперечними хвильовими числами.           Отримано вирази для втрат енергії рухомого заряду, що мають універсальний характер. Проаналізовано різні окремі випадки, а саме: втрати енергії зарядженого кільця при поступальному русі, втрати енергії зарядженої частинки при русі по спіральній траєкторії над металевим або діелектричним циліндром. Сформульовано умови, за яких виникає магнітно-гальмівне випромінювання електромагнітних хвиль у системі.  Яковенко В. М., Ханкіна С. I.
  6. Для розуміння механізму збудження хвиль у діелектричному або напівпровідниковому циліндрі, на бічній поверхні якого знаходиться шар двовимірного електронного газу (2D-газу), було визначено втрати енергії зарядженої частинки, яка рухається по спіральній траєкторії навколо циліндра в зовнішньому магнітному полі. Наявність 2D-газу створює умови для існування електростатичних хвиль в системі. Такий шар може бути створений шляхом нанесення тонкої провідної плівки на поверхню діелектрика або напівпровідника. Він також може бути утворений, наприклад, періодично нерівною поверхнею напівпровідникового циліндра вздовж його твірної. При цьому область локалізації поля перевершує висоту нерівності поверхні. Показано, що в досліджуваній системі можливе збудження її власних хвиль електростатичного походження. Відзначено і аргументовано, що в діелектричному циліндрі ці хвилі виникають тільки в присутності 2D-газу. Збудження реалізується в умовах магнітотормозного резонансу, коли збігаються частоти і поздовжні хвильові числа хвиль зарядженої частинки і власних хвиль системи. У цьому випадку частота збуджуваної хвилі  (де  – поздовжнє хвильове число збуджуваної моди з азимутним індексом ;  – швидкість поступального руху частинки вздовж геометричної осі симетрії циліндра;  – циклотронна частота частинки в магнітному полі) задовольняє дисперсійному рівнянню досліджуваної структури. В результаті виникають втрати енергії зарядженої частинки. Визначено особливості ефекту Допплера. Показано, що підбором величини зовнішнього магнітного поля можна здійснювати селекцію збуджуваних мод. Отримано і проаналізовано формулу для втрат енергії частинки в одиницю часу. Побудовано залежності втрат від різних параметрів досліджуваних систем: азимутального індексу збуджуваних мод, величини зовнішнього магнітного поля. Формула має універсальний характер. З неї можна отримати втрати енергії при обертальному русі частинки, а також при поступальному русі частинки або зарядженого кільця, що охоплює циліндр. Вона може бути застосована для опису втрат енергії на збудження власних хвиль (коливань) різних циліндричних структур з 2D-газом, а також напівпровідникового циліндра. З цією метою виконано чисельні дослідження дисперсійних рівнянь досліджуваних систем і побудовано залежності частот власних мод від різних параметрів. Відзначено, що спектр власних частот структур відповідає кінцевому набору гармонік з азимутними індексами , де  – радіус циліндра і  – радіальна товщина 2D-газу. Показано, що наявність плазмового шару на бічній поверхні напівпровідникового циліндра призводить до збільшення власних частот структури і міжмодового частотного інтервалу в її спектрі порівняно з напівпровідниковим циліндром. Власні частоти досліджених структур зменшуються зі збільшенням діелектричної сталої  циліндра. Встановлено, що власні частоти напівпровідникового і діелектричного циліндрів з 2D-газом з радіусами менше 10-5 см і однаковими  знаходяться в ближньому інфрачервоному діапазоні. Різниця частот ідентичних власних мод цих структур не змінюється при практично синхронній зміні величин поздовжніх хвильових чисел.  Яковенко В. М., Дормідонтов А. В., Прокопенко Ю. В., Ханкіна С. I.
  7. Було продовжено роботу над текстом монографії «проблема п’єзомагнетизму в слабких феромагнетиках». Вивчено слабкоферомагнітний mL –додаток до енергії Ландау та його зв’язок з неоднорідними та змінними по знаку п’єзомагнітними пружними деформаціями типу ezz.  Тараканов В. В.
  8. Було запропоновано та використано застосування щілинної лінії щодо збудження екранованих діелектричних резонаторів з модами шепочучої галереї. На основі щілинної лінії запропоновано вимірювальну комірку діелектрометра міліметрового діапазону довжин хвиль для визначення електрофізичних параметрів рідин. Результати проведених досліджень показали, що на відміну від існуючих способів збудження коливань шепочучої галереї в екранованих діелектричних резонаторах, застосування щілинної лінії дозволяє одночасно досягати високої ефективності зв’язку зовнішнього джерела електромагнітного випромінювання з полями коливань в екранованому діелектричному резонаторі та не вносити додаткових втрат енергії резонансного поля, що не приводить до погіршення добротності резонаторів. Застосування щілинної лінії в діелектрометрі щодо визначення діелектричної проникності рідин з близькими електрофізичними властивостями дозволило у порівнянні з існуючими вимірювальними комірками суттєво покращити чутливість і роздільну здатність вимірювань, таким чином експериментально визначити відмінні особливості широкого класу рідин.  Когут О. Є., Носатюк С. О., Доля Р .С.
  9. Проводилися експериментальні дослідження вимушених коливань в багатошарових відкритих напівдискових діелектричних резонаторах з неоднорідністю у вигляді металевого стрижня, розташованого на криволінійній площині резонатора. Вимірялися АЧХ коефіцієнтів відбиття системи з двох або трьох дисків в залежності від кута розташування металевого стрижня. Вивчалася динаміка трансформації резонансної кривої та добротності в залежності від відстані між дисками та положенням стрижня. Експериментально проведена реєстрація коефіцієнтів проходження і розсіювання світла різними зразками води на декількох довжинах хвиль в оптичному діапазоні. Оскільки помутніння води, зазвичай супроводжується і зміною її кольору (від блакитного до жовтого), то в сенсорах використовувалися декілька довжин хвиль (650нм – червоний, 550нм – зелений, 450Нм – синій та інфрачервоний – 850нм і 940нм). Вимірювання загасання на різних довжинах хвиль здійснювалося одноканальним приймачем, послідовно в часі. Для підвищення перешкодозахищеності від зовнішніх джерел освітлення використовувалася низькочастотна модуляція джерела випромінювання і вузькосмуговий синхронний прийом випромінювання , що пройшов через зразок. Використання багатохвильового режиму дозволяє підвищити точність вимірювань і проводити диференціацію розмірів забруднюючих частинок.  Кривенко О. В.
  10. Встановлено різницю електричних характеристик води джерел харківського регіону за допомогою використаних в схемах діелектрометра міліметрового діапазону хвиль вимірювальних комірок у вигляді капілярно-хвилеводних резонаторів та при використанні методу коливальної струни. Всупереч ствердженню про пониження добротності квазіоптичних резонаторів, коли в них створюються або вносяться неоднорідності, виявлено можливість підвищення добротності дискових діелектричних резонаторів, коли в них створюється аксіальна щілина певної величині, що розділяє резонатор на два диски. Експериментально встановлено нові особливості міжтипової взаємодії коливань в дискових діелектричних резонаторах при «чисто внутрішньому» збудженні паразитних типів коливань шляхом внесення в їх поля додаткових збурюючих елементів. В представленій в видавництво «Наукова думка» монографії узагальнені результати по НВЧ діелектрометрії біотехнологічних рідин, виконані в останні роки в відділі спільно зі співробітниками Харківського національного університету їм. В.Н. Каразіна.  Голубнича Г. В., Кириченко О. Я.
  11. Були продовжені дослідження електричних характеристик резонансних структур на основі позамежних хвилеводів, в результаті чого були виявлені нові особливості хвилеводно-діелектричного резонатора (ХДР) з резонансним короткозамикаючим поршнем (РКЗ поршнем). РК поршень був запропонований нами раніше для підвищення власної добротності основного несиметричного коливання магнітного типу в ХДР. Як з’ясувалося, виявлені особливості обумовлені взаємодією двох типів електромагнітних коливань: основного коливання в ХДР і коливання, що збуджується при певних умовах КЗ поршнем. Були досліджені умови виникнення взаємодії двох коливань, а також умови, при яких така взаємодія стає неможливою. На основі проведених досліджень були сформульовані нові більш жорсткі умови щодо розрахунку РКЗ поршня для створення ХДР з підвищеною добротністю в усьому інтервалі перестройки частоти резонансного коливання Н111 типу. Експериментальні дослідження підтвердили дієвість запропонованих розрахунків. Були також проведені попередні дослідження щодо можливостей створення ХДР з РКЗ поршнем в міліметровому діапазоні, які показали перспективність цього напрямку та доцільність продовження досліджень в майбутньому.  Білоус Р. І., Моторненко О. П., Скуратовський І. Г., Хазов О. І., Шахова Г. С.
  12. Продовжуючи дослідження нелінійних властивостей копланарної лінії передачі (КПЛ) на основі тонкої плівки ВТНП YBaCuO, автори виявили лавиноподібний перехід до сильно дисипативного стану КПЛ при умові пропускання через КПЛ постійного струму. Важливою особливістю виявленого ефекту є його неруйнівний характер. При цьому надпровідні властивості ЛП відновлюються, коли потужність мікрохвильового сигналу або величина постійного струму зменшуються. Автори припускають, що природа виявленого ефекту може бути пов’язаною з самонагріванням тонкої ВТНП плівки в структурі, викликаним протіканням магнітного потоку (magnetic flux flow) при спільному впливі мікрохвильового та постійного струмів. Ефект виявлено авторами, природа ефекту потребує вивчення, ефект може мати наукове значення в галузі нелінійної радіофізики та прикладне значення для мікрохвильової техніки.  Губін О. І., Лавринович О. А., Черпак Н. Т.
  13. Розвиваючи мікрохвильову діелектрометрію на основі високодобротних квазіоптичних діелектричних резонаторів для дослідження біорідин з великими втратами мікрохвильової енергії та малих об’ємів рідини, автори розвинули підхід до розв’язання оберненої електродинамічної задачі в умовах, коли добротність і частота резонатора залежать одночасно від реальної та уявної частини проникності рідини, що досліджується. Метод оригінальний, може мати практичне значення для вивчення та тестування біорідин малих об’ємів.  Бараннік О. А., Губін О. І., Проценко І. А., Черпак Н. Т.
  14. Проведено дослідження поширення електромагнітних хвиль у фотонному кристалі з дрібношаруватим включенням ферит-напівпровідник. Систему розміщено у зовнішньому магнітному полі, спрямованому вздовж поверхонь шарів. Результати аналітичних та чисельних досліджень демонструють, що для запропонованої структури ефективне керування спектральними та поляризаційними властивостями електромагнітної хвилі, що відбивається та що проходить (різниця фаз, кут повертання поляризації та еліптичність), можливе за допомогою різноманітних параметрів системи, а саме, магнітного поля, товщини шарів, фізичних параметрів матеріалів, що формують фотонний кристал, та мета матеріалу. Завдяки цим властивостям запропоновану структуру модна використовувати в розробці таких пристроїв як поляризатори, суматор-розгалужувачів та ін. Вдовиченко О. В., Федорін І. В., Булгаков О. О.
  15. Виконано теоретичні та експериментальні дослідження, спрямовані на розробку нових методів вимірювання діелектричних параметрів тонких плівок за допомогою квази-оптичних дискових резонаторів, що мають додаткові резонансні суб-структури. За рахунок нових ефектів очікується збільшення чутливості вказаних методів. Юрченко В. Б.
  16. Вивчено поведінку мікроосцилятора, що еволюціонує під дією зовнішньої періодичної сили у режимі, близькому до резонансу, за наявності телеграфного шуму частоти. Показано, що виявити наявність шуму частоти, відрізнивши його від амплітудного шуму, можна вивчаючи старші моменти не координати осцилятора і його швидкості, а саме комплексної координати. На ці величини адитивний шум не має впливу, одже навіть у ситуації, коли вони є основними і визначають спектр координати, старші моменти комплексної координати відрізняються від нуля лише завдяки наявності шуму частоти. За часовою залежністю цих моментів можна не лише фіксувати наявність шуму частоти, але і знаходити його характеристики. На прикладі телеграфного шуму проаналізовано, як його параметри, а саме характерна частота перескоків та амплітуда шуму визначають спектри старших моментів. Отримані теоретичні залежності добре збігаються з експериментально отриманими даними для торсіонного мікро-осцилятора під дією телеграфного шуму частоти. Майзеліс З. О.
  17. Отримано температурну залежність комплексної електронної провідності і лондонівської глибини проникнення та знайдено величини двох енергетичних щілин халькогенідного надпровідника FeSeTe. Дослідження проведено на тонкій (100 нм) епітаксіальній плівці, є також публікація японських дослідників щодо цього ж надпровідника, але у формі монокристалу. Результати якісно збігаються, але є суттєві розбіжності, які вимагають продовження досліджень у цьому напрямку.  Бараннік О. А., Харченко М. С., Черпак Н. Т.
  18. Розглянуто сезонні зміни характеристик тропосфери та іоносфери для різних регіонів України. Встановлено, що для коефіцієнта заломлення характерна наявність сильних добових і сезонних залежностей обумовлених змінами температури, тиску й вологості. Показано, що взимку для всіх міст, незалежно від їхнього місцезнаходження коефіцієнт заломлення тропосфери має значення близько 310 N одиниць, тоді як влітку максимальні його значення залежать від місця розташування міста. Розглянуто моделі, які використовуються для аналізу просторово-часових варіацій характеристик іоносфери. Створено базу даних вимірювань сигналів ГНСС на протязі різних сезонів, що дозволяє проводити експериментальне дослідження, розроблювати і аналізувати ефективність алгоритмів зменшення похибок вимірювання координат, а також відпрацьовувати методики діагностики атмосферних явищ з використанням сигналів ГНСС.  Кривенко О. В.
2015 р.
Print Friendly