Статьи журнала - Научное приборостроение
Все статьи: 1320
О собственных колебаниях жидкости в ограниченном цилиндре
Статья научная
В работе рассматривается задача о собственных акустических колебаниях неоднородного цилиндра, состоящего из стеклянной трубки, заполненной жидкостью. В работе предложено несколько алгоритмов решения этой задачи и по одному из них проведены расчеты в ряде частных случаев. Результаты работы могут быть использованы в случаях применения ультразвука применительно к задачам коагуляции частиц.
Бесплатно
О соотношениях, связывающих поле рассеяния с амплитудой рассеяния
Статья обзорная
В работе рассмотрены различные функциональные соотношения между основными параметрами процесса рассеяния: полем рассеяния и амплитудой рассеяния. Это соотношения либо геометрооптического типа (представление в виде ряда Аткинсона-Уилкокса), либо связь через представление обеих функций в ряды по сферическим функциям (мультипольные представления), либо в виде интегрального представления (представление Девани-Вольфа). Такое многообразие представлений возможно вследствие аналитических свойств обеих функций: поле рассеяния является излученным решением уравнения Гельмгольца, любое дважды дифференцируемое решение которого есть аналитическая функция своих аргументов, а также тем, что амплитуда рассеяния является целой аналитической функцией своих аргументов. Приведен также аналог разложения типа Аткинсона-Уилкокса для обобщенной амплитуды рассеяния, что возможно только в случае, когда первичное падающее сложное поле является излученным решением уравнения Гельмгольца. Результирующая амплитуда рассеяния в этом случае также подчиняется уравнению Гельмгольца. Показано, что волновая функция Герглотца с точностью до постоянного множителя совпадает с разложением Уиттекера. Приведенные результаты весьма полезны для приложений, и, в частности, в задачах научного приборостроения.
Бесплатно
О средней силе, действующей на включения в системах с распределенными и сосредоточенными параметрами
Статья научная
Подчеркнута схожесть понятий средней силы, принятого в электродинамике (давление света) и в акустике (радиационное давление), а также силы вибрации (струна) и средней силы воздействия на системы с сосредоточенными параметрами, движущиеся в быстропеременных полях. На примере движения частиц в быстропеременных полях показана идентичность определения средних сил в такой системе и радиационного давления в акустике. Кроме того, на простом примере показана возможность транспортировки частиц в точках минимума потенциала в акустическом поле по аналогии с описанной ранее подобной возможностью в системах с сосредоточенными параметрами.
Бесплатно
Статья научная
В работе изучен характер математической некорректности обратной задачи эллипсометрии для сверхтонких (менее 10 нанометров) прозрачных поверхностных пленок на однородной подложке. Показано, что математическая некорректность в этом случае обусловлена не только экспериментальными ошибками в измерении поляризационных углов, но также и неадекватным выбором модели отражающей среды, проявляющимся в неточном задании параметров подложки, считающихся известными, и в пренебрежении даже очень тонким (порядка 0.1 нанометра) переходным слоем на границе между пленкой и подложкой. Эти выводы носят не только качественный характер, они подтверждены как реальным, так и численным экспериментом, проведенным с помощью специальной математической программы.
Бесплатно
Статья научная
В приближении тонкого двойного слоя получены простые зависимости акустических полей, возбуждаемых в электрокинетическом электроакустическом преобразователе, от величины скорости осмотического движения Гельмгольца—Смолуховского. Из зависимостей следует, что в отсутствие потерь, когда еще не сказывается нелинейность уравнения движения жидкости и отсутствует турбулентный режим движения жидкости, в теле преобразователя величины амплитуд акустической скорости и давления линейно зависят от величины скорости Гельмгольца—Смолуховского электроосмотического движения
Бесплатно
Статья научная
20-я юбилейная международная выставка лабораторного оборудования и химических реактивов состоялась в Москве в период 19–22 апреля 2022 г. Участники демонстрировали лабораторное оборудование, химические реактивы, лабораторную мебель, лабораторную посуду, средства автоматизации лабораторных исследований, оборудование для биотехнологий и контрольно-измерительное оборудование (спектрометры, анализаторы размера частиц, плотномеры, pH-метры, оксиметры, иономеры и др.).
Бесплатно
ОБНОВЛЕНИЕ ПРИБОРНОГО ПАРКА НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ РОССИИ: ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ
Статья научная
Определены условия для достижения задач научно-технологического развития России. Проведен краткий анализ организаций, проводящих исследования и разработки. На основании данных государственной статистики проведен анализ тенденций развития материально-технической базы научных организаций, занимающихся исследованиями и разработками, за период 2017–2020 гг. Выделены проблемы, возникающие при реализации задач по обновлению оборудования в условиях экономических санкций. Предложены возможные решения этих проблем. Отмечено, что восстановление отечественного научного приборостроения является одним из главных условий при обновлении приборного парка научных организаций.
Бесплатно
Статья научная
Проведен краткий анализ итогов реализации национальных проектов "Наука" и "Наука и университеты" за 2019–2023 гг. по задачам обновления приборной базы. Отмечены проблемы, возникающие в ходе реализации этой задачи в условиях принятия санкций. Предложены возможные решения этих проблем. На основании данных государственной статистики проведен анализ тенденций развития материально-технической базы научных организаций за период 2019–2022 гг. Определено, что развитие отечественного приборостроения является одним из главных условий обновления приборного парка научных организаций.
Бесплатно
Статья научная
В работе обосновывается возможность использования гидродинамической модели вязкой, несжимаемой, теплопроводящей жидкости для расчета параметров электроосмотического течения в пористой среде, наполненной жидкостью, в условиях приложения к этой среде постоянного и переменного электрических полей. Приводятся условия перехода к этой модели от модели вязкой, сжимаемой жидкости. Указываются границы параметров задачи, в частности границы скоростей течения и частотные ограничения для оправданности такого перехода. Полученные результаты могут быть использованы при моделировании указанных процессов на вычислительных пакетах.
Бесплатно
ОПЕРАТИВНОЕ ИЗГОТОВЛЕНИЕ МИКРОЧИПОВ ДЛЯ ПЦР-АНАЛИЗА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
Статья научная
Методами термоформования и герметизации специальными пленками для ПЦР изготовлены микрочипы из поликарбоната и полипропилена. Работоспособность микрочипов продемонстрирована путем проведения ПЦР-РВ на тест-объекте. Полученные микрочипы из поликарбоната и полипропилена выдерживают хранение при отрицательных температурах (–40 °C).
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время за счет появления инструментальных объективных методов определения стекловидности зерна возникает возможность обеспечить единство измерений данного показателя в разных лабораториях. В статье предлагается модель описания зерна как неоднородной оптической среды и интерпретация показателя стекловидности как характеристики рассеяния света. Приводится способ вычисления параметров математической модели и оценки коэффициента рассеяния с использованием RGB-камеры. Показано, что реализация оценки стекловидности зерна на основе коэффициента рассеяния позволяет получать удовлетворительный результат согласования при измерениях в разных лабораториях.
Бесплатно
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ПРИБОРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ЭНЕРГОЭКОЛОГИИ СВЕТОКУЛЬТУРЫ
Статья научная
Реальным путем пополнения исследовательской базы может стать изготовление специфических средств измерений и анализа в конструкторских и производственных подразделениях научных организаций. Выполнен обзор разработанных в лаборатории энергоэкологии светокультуры измерительных приборов и лабораторного оборудования. Работа выполнена на основе библиографического анализа публикаций по проблемам отечественного научного приборостроения. Отмечены причины отставания отрасли. Выдвинута гипотеза, что в этих условиях создание собственных лабораторных инструментов является реальной альтернативой централизованному снабжению. Раскрыта суть технологии "свободного и открытого оборудования" (free and open-source hardware, FOSH), разрабатываемого непосредственно исследователями. Выделены преимущества и недостатки технологии FOSH. Рассмотрен ряд разработок лаборатории в области приборного обеспечения научных иследований: устройство для экологического мониторинга стрессовых состояний растений; листовой гониофотометр; устройство для морфоцветометрии листьев растений; натурная модель растения в светокультуре; устройство для измерения параметров филлотаксиса; измеритель цвета; устройство для определения флуктуирующей асимметрии оптических характеристик листьев растений; листовой фотоколориметр; устройство для определения энергоемкости фотосинтеза; анализатор качества спектра потока оптического излучения в светокультуре. Отмечено, что рассмотренные приборы являются основой научной деятельности лаборатории и позволили с 2011 г. опубликовать 140 статей в научных журналах, более 70 научных работ в сборниках, получить 33 патента на изобретения. Результаты практических разработок удостоены 10 золотых медалей на выставках ВДНХ и АгроРусь. Сделаны выводы: уровень разработок в области приборостроения лаборатории энергоэкологии светокультуры достаточно высок. Коллектив лаборатории имеет серьезный задел в области научного приборостроения.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит наукометрический анализ публикаций, индексированных в международной базе цитирования Scopus. Рассматривались группы публикаций, связанные по ключевым словам с COVID / COVID-19, вызывающим его вирусом SARS, а также публикации, посвященные пандемиям, вызванным вирусами Эбола (Ebola) и "птичий грипп" (различные варианты, объединенные поисковым запросом "Bird* flu"). Предполагалось выявить группы связей между развитием заболеваний и динамикой публикационной активности по соответствующей тематике, выполнить анализ выборок публикаций, формируемых путем последовательных (двух- и трехэтапных) поисковых запросов. Помимо динамики числа публикаций анализировались распределения по а) областям знаний (отраслям науки), б) по ассоциирующимся с указанной областью набором ключевых слов, в) по государственной принадлежности авторов и, применительно к авторам из России, значимости вклада организаций в выборку публикаций. Из-за текущих количественны изменений числа публикаций за период подбора материала (середина марта – конец июня 2021 г.) некоторые количественные оценки могут незначительно измениться. При этом качественные выводы сохраняются. В большинстве своем полученные выводы представляются ожидаемыми.
Бесплатно
ОСОБЕННОСТИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРОФИЛОГРАФА В ПОДВОДНОЙ АРХЕОЛОГИИ
Статья научная
В статье обсуждаются вопросы применения гидроакустической аппаратуры для решения задач подводной археологии. В частности, рассмотрены задачи дистанционного обнаружения и идентификации объектов культурного наследия, скрытых осадочными породами. Обозначенные задачи решаются посредством параметрического профилографа. Изложены основные принципы работы акустического профилографа. Приведены различия линейного и параметрического профилографов. Объяснены принципы и особенности работы параметрического профилографа. Обсуждаются результаты гидроакустического профилирования места раскопок затопленной хазарской крепости Саркел. Изложены методики и условия проведения исследования. Приведены параметры используемой аппаратуры. Представлены полученные профилограммы. Проведены анализ и интерпретация результатов профилирования. Выполнено сопоставление характерных особенностей рельефа дна и объектов культурного наследия, обнаруженных в процессе гидроакустического обследования, и данных археологических раскопок. В результате был найден район, полностью соответствующий описанию места раскопок. Соответствие подтверждалось как наличием характерных особенностей рельефа, так и следами раскопок. Также были обнаружены и идентифицированы рвы, окружавшие крепость, и остатки кирпичных строений. Рвы были полностью засыпаны смесью песка и ила, поэтому их обнаружение стало возможно только при помощи параметрического профилографа.
Бесплатно
ОСОБЕННОСТИ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ ДЕТЕКЦИИ БЕТА-АМИЛОИДНЫХ ПЕПТИДОВ (ПЕПТИДОВ АЛЬЦГЕЙМЕРА)
Статья научная
Масс-спектрометрия в сочетании с использованием изотопно-меченных стандартов является одним из популярных методов количественного измерения концентрации бета-амилоидов в биологических средах. Данная статья посвящена предупреждению типичных систематических ошибок таких измерений, возникающих вследствие пренебрежения возможностью превращения бета-амилоидов в денатурированную форму, которая дает в масс-спектрах сигналы в 3 раза более интенсивные, чем нативная форма. Степень этой денатурации определялась по способности нативной формы образовывать комплекс с α-2-макроглобулином, чего денатурированная форма лишена. Показано, что денатурация может происходить при нагревании в кислой среде или при использовании диметилсульфоксида в качестве растворителя. Ошибка измерения возникает, когда изотопно-меченный стандарт и аналит относятся к разным формам. Предложены рекомендации для преодоления систематических ошибок количественного анализа этих соединений посредством принудительной денатурации смеси аналита со стандартом перед анализом.
Бесплатно
Статья научная
На основе признанных вероятностных моделей распределения времен первого отказа технических устройств дана оценка вероятности получения ошибочного результата генетического анализа при реализации полимеразной цепной реакции в реальном времени. Использованы модели плотности распределения вероятности времен первого отказа из множества распределений Вейбулла с различными параметрами. Большая часть временных оценок построена, исходя из распределения Вейбулла с параметром 1, что совпадает с наиболее признанным экспоненциальным законом распределения времен отказа. Исследованы случаи малых времен непрерывной работы прибора (от 100 до 1200 ч). Используя понятие "слабого звена" как наиболее вероятно отказывающего блока, а также элемента в соответствующем блоке, подтверждено, что в рассматриваемых условиях более, чем в 65% случаев, отказ прибора вызван отказом именно соответствующего элемента. При этом часто применяемая гипотеза отказа единственного элемента, например, при построении таблицы функций неисправностей, недостаточно обоснована даже при малых временах непрерывной работы прибора. Полученные оценки могут быть ориентиром при прогнозировании времен безотказной работы в условиях, когда замена элементов (блоков) практически невыполнима. В случае использования вероятностной модели – распределения Вейбулла с параметрами 1.5 и 2, что предполагает возрастание вероятностей отказа на больших временах, оценочные значения вероятности отказа для времен непрерывной работы до 700 ч уменьшаются примерно вдвое по сравнению с экспоненциальным законом.
Бесплатно
Статья научная
На примере работы прибора для проведения генетического анализа серии "НАНОФОР 05" рассмотрены источники возможной ошибки, связанные с работой человека-оператора. На основе известных моделей и эмпирических параметров проведена классификация и схематизация ошибок, характерных для различных этапов работы. Предложенные схемы и алгоритмы расчета могут быть обобщены на случай работы с приборами других типов, предполагающих диалоговый режим взаимодействия оператор – прибор. Также описан один из известных тестов на развитие внимательности, относящийся к корректурным пробам, работа с которым может уменьшить число ошибок, вызванных влиянием человеческого фактора. В целом фактор субъективных человеческих ошибок менее значим по сравнению с отказами элементов приборов или/и некорректностью формирования информативного сигнала — кинетической кривой полимеразной цепной реакции в реальном времени, например, по причине ингибирования реакции, образования пузырей в реакционной камере и т.п.
Бесплатно
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОБЪЕМНОГО ЗАРЯДА НА РАЗРЕШЕНИЕ ИОН-ДРЕЙФОВОГО СПЕКТРОМЕТРА
Статья научная
В работе представлена аналитическая модель, которая описывает динамику ионного облака с учетом действия объемного заряда при движении в ион-дрейфовом спектрометре, начиная с области ионообразования на стадии формирования ионного импульса затвором, и дальнейшем дрейфе сформированного ионного импульса в сторону коллектора. Представленная модель позволяет оценить степень влияния объемного заряда на возможные потери ионов и разрешение ион-дрейфового спектрометра. Влияние объемного заряда становится заметным начиная с плотности ионов 106 см–3. Сравнение результатов, полученных с помощью аналитической модели, с результатами численного решения исходных уравнений показывает, что они практически совпадают.
Бесплатно
Статья научная
Из литературы известно, что многие из существующих алгоритмов генерации случайных чисел или псевдослучайных последовательностей не способны в полной мере обеспечить требуемый уровень безопасности, что послужило ключевой причиной развития генераторов случайных чисел или псевдослучайных последовательностей на новых принципах. Проведены исследования временнх реализаций последовательности случайных чисел, полученных на основе квантовых процессов. Показано, что методы нелинейной динамики используются достаточно редко для исследования их свойств. Выполнено моделирование последовательности случайных чисел, полученных на основе квантовых процессов, и проведен количественно-качественный анализ их свойств с помощью методов нелинейной динамики. Установлено, что временне реализации последовательности случайных чисел, полученные на основе квантовых процессов, обладают повышенной скрытностью от постороннего наблюдателя и являются достаточно близкими к белому шуму. Указано, что такие последовательности случайных чисел, при соответствующей адаптации, могут найти применение для использования в современных системах передачи данных, т.к. обладают приемлемым значением пикфактора.
Бесплатно
Статья
В данной работе были рассмотрены методы классификации в машинном обучении, проведена оценка применимости классификаторов в задаче распознавания типа газа и его концентрации в смеси. В ходе исследования были сформированы теоретические значения водорода, углеводородов и их смесей в соотношении 20, 50 и 80%, и оценка классификаторов проводилась на экспериментальных данных, полученных с термокаталитического сенсора. Представленные классификаторы позволили определить тип газа с точностью до 87.5%.
Бесплатно
