Статьи журнала - Научное приборостроение
Все статьи: 1299
СЕКВЕНС РНК ВИРУСА COVID-19: КОРОТКИЙ ОБЗОР
Статья научная
Первая статья по массивному параллельному РНК-секвенсу была напечатана лишь в 2018 г., т. е. за два года до начала коронавирусной пандемии. Первая удовлетворительная статья по секвенсу COVID-19 поступила в редакцию Nature 3 февраля 2020 г. и была опубликована 12 марта. В этой статье сообщалось о РНК-секвенсе последовательности из 29 903 нуклеотидов этого вируса. Пионерская статья в журналах Американского химического общества на эту тему (23 марта) посвящена бумажным чипам.
Бесплатно
СИСТЕМА ПРЯМОГО ЭКСПОНИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ МАТРИЦЫ
Статья
Статья посвящена исследованию возможности использования жидкокристаллических (ЖК) матриц в качестве фотошаблонов для переноса проводящего рисунка на фоточувствительный материал с помощью ультрафиолетового (УФ) излучения при производстве печатных плат (ПП). В ходе исследования произведен анализ технологий экспонирования, используемых при производстве ПП. Разработана структурная схема системы прямого экспонирования c применением ЖК-матрицы и определены основные элементы ее конструкции. На основе монохромного ЖК-экрана PengJi PJ3D623V1 создан прототип установки, на котором проведен ряд экспериментов. В ходе проведения экспериментов уточнены следующие конструкционные параметры установки: тип рассеивателя (матовый), расстояние между рассеивателем и ЖК-матрицей (37 мм), длина волны источника УФ-излучения (365 нм). Также эксперименты позволили определить технологические характеристики операции экспонирования: необходимое время экспонирования для источников с различной длиной волны, минимально воспроизводимые размеры проводящего рисунка. Подтверждена возможность использования разработанной системы: успешно изготовлена ПП, соответствующая четвертому классу точности по ГОСТ Р 53429-2009 с минимальной шириной проводников и зазоров 0.2 мм (толщина слоя медной фольги: 35 мкм). Произведен анализ преимуществ и недостатков системы, на основе которого определена область возможного применения исследуемой технологии, а также перспективы ее развития.
Бесплатно
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИК ЯМР ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ САМОДИФФУЗИИ И ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
Статья научная
Описан способ уменьшения влияния неидентичности градиентных импульсов на точность измерения диффузионных параметров образца и скорости потока флюида методом ЯМР при использовании серии из нескольких градиентных импульсов перед первым радиочастотным импульсом, за счет чего в измерительной системе устанавливается динамическое равновесие и в результате воздействие градиентных импульсов выравнивается. Это приводит к повышению точности и расширению диапазона измерений.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложено полимодельное описание функционирования киберфизических систем (КФС), оснащенных многофункциональными аппаратно-программными средствами приема (передачи), хранения, обработки информации, а также формирования управляющих воздействий. В рамках данной статьи будем предполагать, что каждая КФС обладает набором аппаратно-программных средств, позволяющих на основе выполнения соответствующих измерений, а также обработки и анализа соответствующих данных решать различные классы задач определения состояния как обслуживаемых объектов (ОбО), так и своего собственного. Предлагаемый подход позволяет дополнительно обеспечить собственное надежное функционирование. В предметной области, связанной с научным приборостроением, данные модели и соответствующие алгоритмы, их использующие, имеют большую научную и практическую значимость, т.к. позволяют за счет оптимизации измерительно-вычислительных операций повысить в целом эффективность использования конкретных приборных комплексов в конкретной обстановке. В основу разработанного полимодельногоописания положена оригинальная динамическая интерпретация соответствующих процессов. Для конкретизации в статье рассматривается этап решения задач совместного оперативного планирования измерительно-вычислительных операций (ИВО), проводимых КФС как для определения своего местоположения, так и положения ОбО. Рассмотрение ИВО вызвано их особой значимостью в решении задач управления ОбО. Приводится информация о программном комплексе (ПК), обеспечивающем решения задачи оперативного планирования ИВО, а также осуществлен анализ результатов машинных экспериментов с разработанными моделями и алгоритмами планирования.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлен краткий обзор современных тенденций в развитии технологий изготовления сенсоров довзрывоопасных концентраций горючих газов и паров горючих жидкостей. Обсуждаются различные типы газовых сенсоров, включая термокаталитический, полупроводниковый и оптический типы, а также принципы их работы. Выделены преимущества и недостатки каждого типа газового сенсора. Обсуждаются новые и традиционные технологии изготовления чувствительных элементов, обеспечивающие улучшение параметров сенсоров, таких как технологичность, миниатюризация и уменьшение энергопотребления. В заключение обзора анализируются тенденции и перспективы разработки и исследования для повышения чувствительности и селективности сенсоров.
Бесплатно
СПЕКТРАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕКСТИЛЬНОГО ОПТИЧЕСКОГО ОТБЕЛИВАТЕЛЯ И ОРГАНИЧЕСКОГО КРАСИТЕЛЯ
Статья научная
В настоящей работе показана востребованность и актуальность применения разработанного спектрофотометра для исследования оптического отбеливателя и органического красителя на разных тканях. В работе приведена структурная схема спектрофотометра и даны технико-эксплуатационные характеристики устройства. Получены спектры диффузного отражения для разных образцов тканей, на которых видно, что оптический отбеливатель формирует коротковолновую полосу поглощения при λ ≤ 420 нм и дает люминесцентную добавку к отраженному потоку излучения в синей области спектра λ ≈ 430–480 нм. В области λ ≈ 500–640 нм идет снижение коэффициента отражения. Проведено количественное сопоставление параметра яркости B, определенного из спектров R(λ) и по параметру яркости B белых тканей; результаты измерений Be сведены к референтному значению Br линейной интерполяцией. Погрешность интерполяции не превышала δB ≤ 1 %. Измерены цветовые параметры для координат X, Y, Z с погрешностью не более 1 %. Проанализированы спектры диффузного отражения окрашенных образцов тканей и получены результаты измерений колориметрических координат.
Бесплатно
Статья научная
Разработана специализированная одноканальная система ввода пробы для масс-спектрометра Helicomass, предназначенная для реализации уреазного дыхательного теста и проведения научных исследований. Система ввода пробы включает в себя пробозаборную иглу; манифолд с системой его очистки и возможностью напуска как пробы, так и изотопного стандарта; высоковакуумный натекатель Мамырина для ввода пробы в источник ионов с электронной ионизацией и алгоритм очистки, включающий серию последовательных откачек и продувок системы сжатым азотом. Система обеспечивает ввод пробы до давления в аналитической камере масс-спектрометра 4·10–6 Торр; точность по 21 измерению составляла 0.1%, что соответствует целевым требованиям прибора. Цикл измерения одной пробы занимает 15 мин, включая измерение эталона, очистку системы ввода пробы, измерение пробы и вторую очистку системы ввода пробы. Данная система ввода в сочетании с масс-спектрометром Helicomass позволяет проводить изотопный дыхательный тест на наличие и степень осеменения желудка бактерией Helicobacter pylori.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрено оригинальное схемотехническое решение, позволяющее реализовать режим программирования в составе собранных устройств современных микроконтроллеров российского производства, применяемых в аппаратуре космического и специального назначения. Данное решение позволяет значительно увеличить возможности разработчика аппаратуры научного и специального назначения, сократить сроки разработки новых устройств и повысить надежность вводимых в эксплуатацию систем, т.к. не содержит механических коммутаторов в цепях питания и программирования микроконтроллера и позволяет производить перепрограммирование системы даже в составе готового штатного изделия, оставляя возможность реализации режима запрета перепрограммирования.
Бесплатно
Самоорганизация в коммуникационных средах
Статья научная
В работе рассматриваются вариационные принципы Л. Онсагера (наименьшая диссипация энергии) и И. Пригожина (принцип наименьшего производства энтропии). Эти принципы сформулированы для полноопределенных систем. Показана их аналогия с законами Ома и Гука. Дано обобщение этих принципов для переопределенных систем.
Бесплатно
Статья научная
В работе освещены особенности динамики конвективных течений, вызванных действием силы тяжести и градиентов температуры; приведена математическая модель, описывающая их поведение, а также условие механического равновесия жидкости при нагреве; условия возникновения устойчивого и неустойчивого конвективных течений. Приведены законы подобия для свободной конвекции и теплопередачи. Представленные результаты позволяют существенно повысить эффективность численного моделирования с целью получения рекомендаций к синтезу нужных для создания приборов устойчивых конвективных течений путем вариации геометрии задачи, распределения градиентов управляющего температурного поля и параметров рабочей жидкости.
Бесплатно
Статья научная
Предложена математическая модель двухслойных Si-Ge, Si-AsGa, Si-CdTe энергодисперсионных детекторов рентгеновского излучения, основанная на анализе процессов радиационного и электронного переносов в детекторе, а также модель рентгеновского флуоресцентного энергодисперсионного спектрометра на базе такого детектора. Методом Монте-Карло проведены расчеты вероятностей регистрации фотонов в различных частях функции отклика детектора. Показано, что при использовании схемы антисовпадений и использовании в качестве первого слоя Si-детектора, а второго слоя Ge-, AsGa- или CdTe-детектора возможно получение детектора с улучшенными характеристиками - с подавлением пиков потерь второго детектора и эффективностью регистрации при высокой энергии излучения, близкой к эффективности второго детектора. Показано, что при использовании такого детектора в рентгенофлуоресцентном энергодисперсионном спектрометре в случае рентгенорадиометрического анализа происходит увеличение соотношения сигнал/фон.
Бесплатно
Статья научная
Представлен детальный вывод формул для вычисления математического ожидания и дисперсии медианы. При этом рассматривается равномерный закон распределения и предполагается, что данные от одного из группы измерителей подвержены дрейфу. Количество измерителей нечетное, поэтому в качестве медианы берется только одно значение, оказавшееся в середине сортированного списка. Для равномерного закона распределения оказалось возможным взять интегралы и получить точные аналитические формулы при некоторых значениях величины дрейфа. Представлены результаты вычислений, позволяющие сравнивать параметры медианы и среднего арифметического, а также формировать экспертное мнение о необходимом количестве измерителей.
Бесплатно
Свойства медианы с учетом дрейфа одного из группы измерителей при нормальном распределении
Статья научная
Предполагается, что данные, поступающие от каждого измерителя, распределяются по нормальному закону. Получены формулы вычисления математического ожидания и дисперсии медианы, когда данные от одного из группы измерителей подвержены дрейфу. В качестве медианы берем значение, оказавшееся в середине сортированного списка значений от нечетного количества измерителей. Оказалось возможным взять интегралы и получить аналитические формулы при использовании приближенной формулы интеграла вероятности (функции Лапласа). На основе результатов численного интегрирования в полученные формулы добавлены поправочные функции. Определены границы предпочтительности медианы в сравнении со средним арифметическим.
Бесплатно
Статья обзорная
Написание обзора вызвано желанием экстраполяции мощно разработанной квантовомеханической теории рассеяния на случай акустического рассеяния. Это, возможно, может оказать помощь в решении акустических задач рассеяния, в частности при решении задач по расчету акустического радиационного давления. В данной части I обзора отмечается идентичность постановки обеих задач рассеяния. Далее в основном приводятся результаты центрального потенциального квантовомеханического рассеяния. Основное внимание уделяется описанию аналитических свойств радиальных волновых функций, функций Йоста, парциальных амплитуд рассеяния и их особенностей. Приведены уравнения для вычисления парциальных фазовых сдвигов. Рассмотрены резонансы, вызванные полюсами матрицы рассеяния, отличными от полюсов, отвечающих связанным состояниям.
Бесплатно
Статья обзорная
Дан обзор дисперсионных соотношений для общей и парциальных амплитуд рассеяния применительно к акустическим полям, являющихся следствием принципа причинности, адаптированного к классическим полям, подчиняющимся волновым уравнениям. Приведена теорема Титчмарша, являющаяся теоретическим обоснованием дисперсионных соотношений. Приведены аналитические свойства S-матрицы. Упомянутые результаты могут быть использованы в задачах акустического рассеяния, к которым в свою очередь сводится проблема расчета радиационного давления, в частности в средах с потерями.
Бесплатно
Сдвоенный оптический микроскоп для визуализации одиночных "прозрачных" наночастиц
Статья научная
Описывается экспериментальный макет дальнеполевого оптического микроскопа, предназначенного для одновременной визуализации одиночных наночастиц двумя разными методами. Первый метод базируется на модифицированной версии микроскопа поверхностного плазмонного резонанса, второй - на высокочувствительной регистрации флуоресцентных меток, введенных в наблюдаемые наночастицы. Созданный микроскоп позволяет визуализировать наночастицы, которые слабо поглощают свет в выбранном диапазоне длин волн и характеризуются коэффициентом преломления, близким к его величине в окружающей их жидкости (полимерные наночастицы, вирусы, липосомы, внутриклеточные микровезикулы в водных средах). Совмещение двух методов позволяет повысить достоверность детектирования исследуемых наночастиц. Описываются оптическая схема сдвоенного микроскопа и его принцип действия, приводятся примеры регистрации наночастиц.
Бесплатно
Седьмой зимний симпозиум по хемометрике (Санкт-Петербург, Рощино, 15-19 февраля 2010 г.)
Статья
В работе рассматривается тематика последнего Седьмого зимнего симпозиума по хемометрике - относительно новой для российского научного сообщества научной дисциплине. Дана оценка особенностям выбора тематики докладов, а именно, в какой мере рассматриваемые применения хемометрических методов в качестве математического обеспечения различных видов химического анализа традиционны или имеется определенная специфика формирования программы симпозиума, например, по причине наличия каких-либо дополнительных требований к составу участников.
Бесплатно
Статья научная
Исследован и описан метод восстановления изображения, искажения которого удаляются на основе использования сети с симметричной функцией преобразования нейронов. Рассмотрены модификации сети, которые после обучения представляют нелинейный фильтр, способный удалять нелинейные искажения изображения.
Бесплатно
Статья научная
Проанализирован метод создания сети с симметричной функцией преобразования нейронов, построенный на основе статистик высокого порядка (СВП). Показано, что такая сеть обеспечивает снижение шума нестационарного сигнала. При этом в информационно-измерительной системе хорошо подавляются шумы с распределением Гаусса и шумы с негауссовым, но симметричным распределением. Показана структура сети на основе СВП, сравнение ее с базовой структурой сети с симметричной функцией преобразования нейронов и алгоритмом обучения, использующим критерий МНК.
Бесплатно
Статья научная
В работе показана актуальность исследования альтернативных (по отношению к традиционным) методов стохастической нелинейной параметрической идентификации. Впервые предложен синтез процедуры идентификации параметра дискретного наблюдателя с использованием критерия минимума вероятности ошибки оценивания. Рассмотрен модельный пример, иллюстрирующий эффективность предлагаемого подхода. Предложенный алгоритм, основанный на применении обобщенного вероятностного критерия, может быть использован в самых различных областях связи, управления, метрологии и т. д.
Бесплатно
