В настоящей работе рассматривается комплексный численный подход к оценке и анализу разрешающей способности цифровых голографических микроскопов. Рассмотрены пять ключевых факторов, оказывающих наибольшее влияние на качество восстановления изображения: расстояние от объекта до сенсора, временная и пространственная когерентность источника, физический размер пикселя детектора, а также оптическое поле зрения (Field of View, FOV). Для каждого из указанных факторов разработаны алгоритмы численного моделирования, объединенные в единую программную платформу, позволяющую проводить систематический анализ без необходимости проведения физических экспериментов. Это особенно актуально при разработке компактных и недорогих цифровых голографических микроскопов. Реализована численная модель распространения волны методом углового спектра, проведено моделирование типовой схемы голографического микроскопа. Валидация результатов и оценка разрешающей способности основаны на мишени USAF-1951. Установлено, что наиболее значимые ограничения связаны с размером пикселя, расстоянием между объектом и экраном и размерами области восстановления. Когерентные характеристики источника также оказывают влияние, однако в ряде практических случаев могут быть компенсированы на этапе проектирования. Показано, что разработанный алгоритм позволяет производить предварительную оценку теоретического предела разрешения для заданной конфигурации системы и выявлять доминирующие ограничения. Научная новизна работы заключается в объединении всех основных факторов в единой программной среде, что позволяет проводить численную оптимизацию параметров цифровых голографических микроскопов на этапе его проектирования. Предложенный подход может быть использован при создании портативных голографических микроскопов для задач биомедицины, мониторинга микропластика и других прикладных областей.
This study presents a comprehensive numerical approach for evaluating and analyzing the resolution of digital holographic microscopes. The analysis focuses on five key factors that have the greatest impact on image reconstruction quality: object-to-sensor distance, temporal and spatial coherence of the illumination source, physical pixel size of the detector, and the optical field of view (FOV). For each of these factors, numerical modeling algorithms were developed and integrated into a unified software platform that enables systematic analysis without the need for physical experiments. This is particularly relevant for the development of compact and low-cost digital holographic microscopes. A wave propagation model based on the angular spectrum method was implemented, and simulations were conducted for a typical holographic microscope configuration. Validation of the results and resolution assessment were carried out using the USAF 1951 resolution target. It was found that the most significant limitations are associated with pixel size, object-to-sensor distance, and the size of the reconstruction area. Coherence properties of the source also affect resolution but can often be compensated for during the design phase. It is demonstrated that the developed algorithm enables preliminary estimation of the theoretical resolution limit for a given system configuration and identification of dominant constraints. The scientific novelty of this work lies in the integration of all major resolution-related factors into a single computational environment, enabling numerical optimization of digital holographic microscope parameters during the design stage. The proposed approach can be applied in the development of portable holographic microscopes for applications in biomedicine, microplastic monitoring, and other practical domains.

В работе проведено комплексное моделирование влияния ближнего порядка на механические свойства объемно-центрированных кубических высокоэнтропийных сплавов ZrTiNbV и ZrTiNbHf при сдвиговой деформации с использованием гибридного подхода молекулярной динамики и Монте-Карло. Высокоэнтропийные сплавы представляют собой новый класс материалов, получаемых путем смешивания четырех и более элементов в примерно равных долях, что обеспечивает уникальное сочетание свойств и расширяет возможности традиционного материаловедения. В последние годы особое внимание уделяется механическим свойствам и деформационным механизмам высокоэнтропийных сплавов именно с ОЦК решеткой, где ключевую роль играют винтовые дислокации, взаимодействие с атомами различных элементов и формирование ближнего порядка, способствующего упрочнению материала. Построены бикристаллические модели с различной степенью атомного упорядочения, полученной в результате МД/МК-релаксации, что позволило реализовать как хаотическое, так и кластеризованное распределение элементов. Проведен сравнительный анализ структурных изменений, эволюции дефектов и механических характеристик (в частности, предела текучести) при сдвиге. Установлено, что в сплаве ZrTiNbV формирование кластеров Nb инициирует локальные фазовые превращения ОЦК → ГПУ и снижает предел текучести, тогда как для ZrTiNbHf образование сегрегаций и нанокластеров эффективно препятствует миграции границ зерен и фазовым превращениям, что приводит к значительному повышению прочности. Полученные результаты согласуются с современными представлениями о роли ближнего порядка в упрочнении высокоэнтропийных материалов и демонстрируют, что целенаправленное управление химическим упорядочением и структурой границ зерен может быть эффективным инструментом для оптимизации механических свойств высокоэнтропийных сплавов. Работа расширяет фундаментальные знания о механизмах пластичности и разрушения в многокомпонентных сплавах, а также открывает новые перспективы для их применения в условиях высоких механических нагрузок и агрессивных сред.
In this work, a comprehensive modeling of the influence of short-range order on the mechanical properties of body-centered cubic high-entropy ZrTiNbV and ZrTiNbHf alloys under shear deformation using a hybrid molecular dynamics (MD) and Monte Carlo (MC) approach has been carried out. High-entropy alloys (HEA) are a new class of materials produced by mixing four or more elements in approximately equal proportions, providing a unique combination of properties and expanding the capabilities of traditional materials science. In recent years, special attention has been paid to the mechanical properties and deformation mechanisms of high-entropy alloys with a bcc lattice, where screw dislocations, interaction with atoms of various elements and the formation of short-range order, which contributes to the strengthening of the material, play a key role. Bicrystalline models with different degrees of atomic ordering resulting from MD/MC relaxation have been constructed, allowing for both chaotic and clustered elemental distributions. A comparative analysis of structural changes, defect evolution and mechanical properties (in particular, yield strength) under shear has been carried out. It was found that in ZrTiNbV alloy the formation of Nb clusters initiates local phase transformations BCC → HCP and reduces yield strength, whereas for ZrTiNbHf the formation of segregations and nanoclusters effectively prevents grain boundary migration and phase transformations, which leads to a significant increase in strength. The results are consistent with the current understanding of the role of near-order in the hardening of high-entropy materials and demonstrate that targeted control of chemical ordering and grain boundary structure can be an effective tool for optimizing the mechanical properties of high-entropy alloys. The work extends fundamental knowledge of plasticity and fracture mechanisms in multicomponent alloys and opens new perspectives for their application under high mechanical loads and aggressive environments.

Быстрый джоулев нагрев аморфных углеродных пленок, сформированных осаждением в плазме метана, производился электрическим разрядом батареи конденсаторов общей емкостью 180 мФ, заряженных до напряжения от 100 до 300 В. Для исследований привлечены методы спектроскопии комбинационного рассеяния света, сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии и вольт-амперных характеристик. В спектрах комбинационного рассеяния света образцов после джоулева нагрева отчетливо проявляются G-, 2D- и D-пики, характерные для графеновых структур с sp2-гибридизированными связями. Анализ спектров показал, что отношение интенсивностей 2D- и G-пиков и D- и G-пиков свидетельствует о высоком качестве формируемых чешуек плоских структур турбостратного графена. Наиболее эффективным, с точки зрения формирования однослойных графенов, оказался джоулев, проведенный в результате протекания через углеродную пленку тока разряда конденсаторов, заряженных до напряжения U=160 В. Методами электронной микроскопии установлено, что быстрый термический нагрев при электрическом разряде приводит к значительной трансформации состояния атомарно-гладкой поверхности аморфной углеродной пленки. В результате на поверхности образуются сферические частицы размерами около 1 мкм, которые имеют зернистую структуру с размерами зерен около 100 нм. С другой стороны, сферические частицы собираются в агломерации размерами до нескольких единиц микрометров. Элементный анализ, проведенный методом энергодисперсионной спектроскопии, помимо углерода, показал высокое содержание кислорода в сферических частицах. Наиболее вероятной причиной данного явления может являться поглощение кислорода сформированными графеновыми чешуйками. Исследования смачиваемости поверхности образцов до и после джоулева нагрева показали повышение гидрофобности. Причиной возникновения водоотталкивающих свойств может являться "эффект лотоса", вызванный формированием сферических частиц размерами до 1 мкм и их более крупных конгломератов на поверхности пленки. Обнаружено кардинальное уменьшение электрического сопротивления исходной аморфной пленки от значений, соответствующих изолятору (R > 1 ТОм), до единиц кОм на квадрат поверхности. Увеличение электропроводности объясняется переходом углерода из аморфного состояния в электропроводящую графеноподобную структуру.
Fast Joule heating of amorphous carbon films formed by deposition in methane plasma was performed by electric discharge of a capacitor bank with a total capacity of 180 mF charged to a voltage of 100 to 300 V. The methods of Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, X-ray energy-dispersive spectroscopy and current-voltage characteristics were used for the study. The Raman spectra of the samples after fast Joule heating clearly show G-, 2D- and D-peaks characteristic of graphene structures with sp2-hybridized bonds. Analysis of the spectra showed that the intensity ratio of the 2D- and G-peaks and the D- and G-peaks indicates a high quality of the formed flakes of turbostratic graphene structures. The most effective, in terms of the formation of single-layer graphenes, was fast Joule heating, carried out as a result of the discharge current of capacitors charged to a voltage of U = 160 V. Electron microscopy methods have established that fast thermal heating during electric discharge leads to a significant transformation of the state of the atomically smooth surface of the amorphous carbon film. As a result, spherical particles of about 1 μm in size are formed on the surface, which have a granular structure with grain sizes of about 100 nm. On the other hand, spherical particles are collected in agglomerations of up to several micrometers in size. Elemental analysis carried out by energy-dispersive spectroscopy, in addition to carbon, showed a high oxygen content in spherical particles. The most likely cause of this phenomenon may be the absorption of oxygen by the formed graphene flakes. Studies of the wettability of the surface of the samples before and after Joule heating showed an increase in hydrophobicity. The reason for the emergence of water-repellent properties may be the “lotus effect” caused by the formation of spherical particles up to 1 μm in size and their larger conglomerates on the film surface. A radical decrease in the electrical resistance of the original amorphous film from values corresponding to an insulator (R> 1 TΩ) to units of kΩ per square of surface was found. The increase in electrical conductivity is explained by the transition of carbon from an amorphous state to an electrically conductive graphene-like structure.

This study aims to characterise a composite material from compressed earth reinforced with corn husks fibers. In order to achieve this objective, the work started by conducting many laboratory tests on fibers and soils. The parameters that were determined included the diameters, stress at rupture, elongation at rupture, deformation at rupture, Young modulus 1 and Young modulus 2, and constraint maximum for fibers. In addition, geotechnical parameters of soils were determined, including the water limit liquid, plastic limit liquid also determine optimal moisture for soil and is maximum dry density. It is evident that the tensile strength decreases and varies depending on the amount of corn husk fiber has increased. The results also demonstrate that the rate of water absorption of the composite increases with the increase in the fiber content, which is explained in particular by the fact that the fibers’ plant origins are hydrophilic and possess a porous character, thereby enabling water absorption. Furthermore, the study also shows that there is a reduction in the density of the fiber composite with increasing fiber content. It was equally observed that an increase in the fiber ratio let to an increase in the Young’s modulus of the composite.
Целью данного исследования является характеристика композитного материала, полученного на основе прессованного грунта, армированного волокнами кукурузной шелухи. Для достижения этой цели работа началась с проведения множества лабораторных исследований волокон и грунтов. Были определены следующие параметры волокон: диаметр, предел прочности при разрыве, относительное удлинение при разрыве, деформация при разрыве, модуль Юнга 1, модуль Юнга 2 и максимальное напряжение. Кроме того, были определены геомеханические параметры грунтов, включая предел текучести, предел пластичности, а также оптимальную влажность грунта и его максимальную сухую плотность. Было выявлено, что прочность на растяжение снижается и варьируется в зависимости от увеличения содержания волокон кукурузной шелухи. Результаты также показывают, что скорость водопоглощения композитного материала увеличивается с увеличением содержания волокон, что объясняется, в частности, гидрофильной природой волокон растительного происхождения и их пористой структурой, способствующей поглощению воды. Кроме того, исследование показывает снижение плотности волокнистого композита с увеличением содержания волокон. Было также отмечено, что с увеличением соотношения волокон увеличивается модуль Юнга композита.

Монография посвящена изложению методов решения обратных задач для математических моделей, описываемых обыкновенными дифференциальными уравнениями и уравнениями в частных производных параболического и гиперболического типов. Изложение ведется на примере математических моделей гидравлики. Особое внимание уделено выводу соответствующих уравнений и замыкающих феноменологических соотношений, содержащих эмпирические коэффициенты. Методы, в которых используются современные алгоритмы вычислительной математики, разработаны, главным образом, авторами монографии

В пособие включены экспериментальные задачи различной степени трудности для подготовки и проведения олимпиад по физике. Ко всем задачам даны решения. Книга адресуется учителям физики для проведения внеклассной работы и факультативных занятий