Чупова Д.Д., Росницкий П.Б., Гаврилов Л.Р., Хохлова В.А. «Компенсация искажений фокусированных ультразвуковых пучков при транскраниальном облучении головного мозга на различной глубине» с. 3-13

Проанализированы возможности компенсации аберраций при фокусировке ультразвукового пучка через кости черепа с использованием мозаичных решеток с радиусом кривизны и апертурой F=D=200 мм, частотой 1 МГц и абсолютно плотным рандомизированным заполнением поверхности элементами. Рассматривается влияние количества элементов (256, 512 и 1024) и глубины фокусировки (25–65 мм от внутренней поверхности черепа) на качество компенсации аберраций, т.е. на остроту фокусировки, местоположение фокуса и максимальное давление в нем. Акустическая модель головы человека строится на основе данных магнитно-резонансной томографии. Расчет поля и компенсации аберраций проводятся на основе интеграла Рэлея и волнового уравнения в модели Кельвина–Фойгта. Продемонстрирована возможность острой фокусировки с помощью рассматриваемых решеток в указанном интервале глубин, при этом ширина фокальной перетяжки составляет около 2 мм по уровню – 6 дБ. Проанализирован относительный вклад различных волновых эффектов в искажение ультразвукового пучка при прохождении через череп. Показано, что наиболее сильный вклад в ослабление пучка вносят аберрации (7.4 дБ) и поглощение (6.7 дБ). Вклад отражения (2.1 дБ) и генерации сдвиговых волн в черепе (2 дБ) менее существенен. Ключевые слова: медицинская акустика, фокусированный ультразвук высокой интенсивности, многоэлементные решетки, интеграл Рэлея DOI: 10.31857/S0320791922010014

Котов В.М. «Акустооптический расщепитель-вращатель плоскости поляризации двухцветного излучения» с. 14-21

Предложен метод расщепления двухцветного оптического излучения на монохроматические составляющие, плоскости поляризации которых вращаются с частотой звуковой волны. Метод основан на двойном прохождении двухцветного излучения через акустооптический модулятор, изготовленный из гиротропного кристалла, а также на свойстве света изменять поляризацию на взаимоортогональную в результате отражения циркулярно-поляризованного излучения от зеркальной поверхности. Эксперименты, выполненные с использованием акустооптической ячейки из ТеО₂, предназначенной для расщепления двухцветного излучения Ar лазера, подтвердили основные выводы теории: получены монохроматические составляющие Ar лазера с вращающимися плоскостями поляризаций на частоте звука 61 МГц. Эффективность дифракции составила 60%. Ключевые слова: акустооптическая дифракция, брэгговский режим, двухцветное излучение, интерференция лучей, вращающаяся плоскость поляризации DOI: 10.31857/S0320791922010051

Власов В.С., Голов А.В., Котов Л.Н., Щеглов В.И., Ломоносов А.М., Темнов В.В. «Современные проблемы сверхбыстрой магнитоакустики (обзор)» с. 22-56

Приведен обзор актуальных направлений исследований в области сверхбыстрой магнитоакустики. Рассмотрены эффекты взаимодействия сверхкоротких (пикосекундных) акустических импульсов с магнитной подсистемой магнитных пленок и частиц, взаимодействие поверхностных акустических волн, возбужденных фемтосекундными лазерными импульсами с магнитными наноструктурами. Отдельным направлением современной сверхбыстрой магнитоакустики является взаимодействие поверхностных акустических волн с магнитной подсистемой в планарных наноструктурах. На данный момент недостаточно выявлены условия этого взаимодействия для неоднородных типов колебаний намагниченности и недостаточно изучены также эффекты взаимодействия поверхностных акустических волн с метаповерхностями. Одним из перспективных способов возбуждения и детектирования поверхностных магнитоупругих волн в металлических пленках и планарных наноструктурах является использование техники “transient grating”, которая позволяет использовать современные фемтосекундные лазеры и имеет очень хорошее временное разрешение. Проанализированы основные результаты экспериментов по возбуждению магнитоупругих колебаний в пленках и планарных периодических наноструктурах при сверхбыстром лазерном возбуждении, а также приводится анализ моделей магнитоупругой нелинейной динамики, полученных за последнее десятилетие исследователями по всему миру. Ключевые слова: магнитоакустика, сверхбыстрые явления, акустические волны, нелинейные колебания и волны, спиновые волны, магнитные наноструктуры DOI: 10.31857/S0320791922010075

Глебова Г.М., Жбанков Г.А., Кузнецов Г.Н. «Экспериментальная оценка направленности излучения движущегося надводного судна в мелком море» с. 57-67

Исследуется возможность построения в дальней зоне акустической модели шумоизлучения надводного судна с использованием равномерно распределенных вдоль корпуса излучателей монопольного типа. На основе экспериментальных данных, полученных в мелком море, рассчитаны характеристики эквивалентных монопольных источников излучения, формирующих суммарное звуковое поле, аналогичное звуковому полю от движущегося надводного судна. Рассчитаны мощности каждого монополя и взаимно-корреляционные связи между ними. Для выбранных дискретных составляющих и линейной модели протяженного источника построены характеристики направленности, приведенные к свободному пространству. При экспериментах и расчетах применялись технические средства и алгоритмы, обеспечивающие высокоточное позиционирование судна относительно приемных элементов антенны. Эквивалентная модель передаточной функции волновода в районе выполнения работ была предварительно получена путем акустической калибровки волновода с применением специально разработанной аппаратуры, методики проведения экспериментов и алгоритмов обработки. Это позволило при расчете эквивалентного звукового поля и характеристик направленности использовать адекватные модели грунтов и передаточной функции волновода. Показано хорошее согласие расчетных и экспериментальных данных – как характеристик направленности, так и распределения поля вдоль проходных характеристик. Даны практические рекомендации для разработки методик измерения шумовых полей надводных судов. Ключевые слова: мелкое море, приведенные к свободному пространству характеристики источников, направленность излучения и эквивалентная акустическая модель шумового поля движущегося судна, передаточные функции волновода, взаимное позиционирование DOI: 10.31857/S0320791922010038

Лебедев А.В., Манаков С.А. «Точность оценки параметров слоистой среды при использовании когерентного векторного приема поверхностной волны Рэлея» с. 68-82

Рассмотрены методические аспекты дистанционного исследования слоистых сред с использованием поверхностных волн рэлеевского типа. В общем виде получены оценки погрешности измерения скоростей волн сдвига и коэффициентов Пуассона в слоях и глубин залегания границ слоистой структуры. Показано, что получение оценки коэффициента Пуассона в слоях становится возможным только при использовании частотной зависимости параметра эллиптичности поверхностной волны. При этом в условиях реальных экспериментов погрешность этой оценки достаточна для получения информации о структуре связей в гранулированной среде, наличия насыщения пор жидкостью. Отмечены особенности, обусловленные использованием вибрационных источников в когерентной сейсмоакустике, и даны рекомендации по организации полевых работ. Ключевые слова: нормальные волны в пористых средах, дистанционная когерентная сейсмическая диагностика природных сред DOI: 10.31857/S0320791922010063

Калоев А.З., Николаев Д.А., Хохлова В.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Пространственная коррекция акустической голограммы для восстановления колебаний поверхности аксиально-симметричного ультразвукового излучателя» с. 83-95

Предложен метод пространственной коррекции акустической голограммы, зарегистрированной на произвольно ориентированном плоском участке перед аксиально-симметричным ультразвуковым излучателем. Суть метода заключается в определении расположения оси излучателя по измеренной голограмме, переносе данных голограммы на плоскость, перпендикулярную найденной оси, и центрировании относительно нее с использованием алгоритма коррекции в виде соответствующих поворотов и сдвигов. По откорректированной голограмме восстанавливается структура колебаний излучающей поверхности ультразвукового источника. Рассмотрен также упрощенный алгоритм коррекции в случае малых углов наклона исходной голограммы к оси источника с узким угловым спектром. Точность развитых алгоритмов проанализирована численно на примере одиночного фокусирующего излучателя с равномерным распределением колебательной скорости на его поверхности и продемонстрирована экспериментально для кольцевой 12-элементной решетки. Ключевые слова: акустическая голограмма, характеризация акустических преобразователей, терапевтические многоэлементные излучатели DOI: 10.31857/S032079192201004X

Егерев С.В., Симановский Я.О. «Оптоакустика неоднородных биомедицинских сред: конкуренция механизмов и перспективы применения (обзор)» с. 96-116

Приведен обзор достижений и проблем опто(фото)акустики последних лет в области биомедицинских приложений в реальных средах и в реальных режимах оптоакустического (ОА) преобразования. Оптоакустика представляет развитое и конкурентное направление. Имеется существенный прогресс в технике лазерной генерации звука, в технике приема, обработки и интерпретации сигнала. Исследования по проблемам прикладной оптоакустики неоднородных биомедицинских сред – жидких образцов и биологических тканей – развиваются по нескольким направлениям. Это визуализация, детектирование примесей в малых концентрациях, проточная цитометрия, тераностика. В зависимости от условий, вклад в информативный звуковой отклик могут вносить несколько механизмов преобразования. Это линейный и нелинейный термоупругие механизмы, причем приобретающие дополнительные черты при лазерном облучении суспензий, а также неоднородных биологических тканей. Проявляется также совместный вклад термоупругих механизмов и механизма лазерно-индуцированной кавитации, развивающейся на неоднородностях. Прогресс биомедицинских оптоакустических технологий предполагает полный учет условий ОА-преобразования применительно к конкретной задаче. Как выяснилось, публикации по вопросам лазерной генерации звука в реальных средах уже составили большой массив, нуждающийся в структуризации. Нельзя обойти вниманием и предстоящий в недалеком будущем переход к клиническому применению систем ОА-визуализации. Ключевые слова: оптоакустический эффект, неоднородные жидкости, биологические ткани, визуализация, детектирование примесей в малых концентрациях, проточная цитометрия, тераностика DOI: 10.31857/S0320791922010026