Исследование зависимости поперечного распределения интенсивности излучения, коллимированного нанотрубкой, от параметров нанотрубки и излучения

Аннотация
Проведено исследование зависимости поперечного распределения интенсивности излучения, которое коллимируется нанотрубкой. Целью работы является определение влияния различных параметров нанотрубки (диаметр, длина, материал) и характеристик излучения (длина волны, мощность) на распределение интенсивности в поперечном сечении пучка.
Для достижения поставленной цели используются методы численного моделирования и экспериментального исследования. В ходе работы проводятся расчёты с использованием программного обеспечения для моделирования оптических систем, а также проводятся эксперименты с реальными образцами нанотрубок и источниками излучения.
Результаты исследования позволят определить оптимальные параметры нанотрубок для использования в качестве коллиматоров излучения в различных приложениях, таких как оптическая связь, лазерная обработка материалов и другие. Это может привести к улучшению эффективности и качества работы оптических систем и устройств, использующих коллимированное излучение.
Данная дипломная работа имеет практическую значимость и может быть полезна для специалистов в области оптики, лазерной физики и технологий, а также для студентов, интересующихся этими областями науки и техники.


Оглавление

Введение........................................................................................... 9
Цели и задачи.................................................................................. 10
1. Теоретическая часть..................................................................... 11
1.1. Структура упорядоченных коаксиальных нанотрубок.............. 11
1.1.1. Однослойная упорядоченная цилиндрическая нанотрубка. 14
1.1.2. Многослойная упорядоченная коаксиальная нанотрубка.... 16
1.2. Количественная теория дифракции на коаксиальных нанотрубках 21
1.2.1. Обратная решетка упорядоченной коаксиальной нанотрубки 23
2. Практическая часть...................................................................... 35

2.1. Продольное малоугловое рассеяние на коаксиальной нанотрубке

................................................................................................................ 33
3. Экспериментальная часть............................................................. 37
Вывод............................................................................................................43
Приложения..................................................................................... 44
Список использованной литературы................................................. 47

Введение

Развитие высокотехнологичных производств радиоэлектронных систем, опережающих мировой уровень, является одной из задач, поставленных руководством страны, как важнейшее условие обеспечения ее суверенитета и резкого повышения уровня общественного производства [1]. В последние десятилетия в ряде мировых научных центров ведутся разработки элементов электроники на основе нанотрубок, причем, судя по краткости немногочисленных сообщений, эти разработки носят, в основном, закрытый характер [2–14]. Одним из важных достижений в этой области является создание прототипов интегральных полевых транзисторов на основе углеродных нанотрубок в качестве базового элемента наноэлектроники [15]. Литературные данные показывают, что, по сравнению с традиционными, полевые транзисторы на основе нанотрубок имеют значительное превосходство параметров: в разы большую крутизну вольтамперной характеристики, вдвое большее быстродействие, на порядок большую теплопроводность, на два порядка – плотность тока, а подача напряжения на затвор изменяет проводимость нанотрубки в 105–106 раз. Ожидается, также, заметное улучшение шумовых параметров вследствие особенностей функции плотности колебательных состояний нанотрубок. Очевидно, что применение таких, а, также, и иных базовых элементов на основе нанотрубок позволило бы резко повысить эксплуатационные параметры электронных устройств. Однако, несмотря на наличие уже в течение длительного периода ряда эффективных прототипов производство изделий на их основе отсутствует. Препятствием для промышленного освоения "нанотрубочной" электроники стала невозможность синтеза моноструктурного сырья, то есть исключительно только нанотрубок с требуемыми структурными параметрами. Причины разброса структурных параметров трубок в продукте синтеза носят фундаментальный характер, и избавиться от него при массовом синтезе невозможно. Подача же в технологическую линию хотя бы одной "некондиционной" трубки неизбежно приведет к браку в производимой продукции. Между тем, требования к значениям структурных параметров и политипной модификации углеродной нанотрубки предъявляются довольно жесткие. Например, характер ее проводимости может измениться с полупроводникового на металлический при изменении индекса хиральности всего лишь на единицу, а для получения желаемой ширины запрещенной зоны необходимо обеспечить диаметр однослойной углеродной нанотрубки с точностью приблизительно 0,1 нм.