Оригинальные статьи. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Коррекция пространственных искажений в томографии
Статья научная
Рассмотрены вопросы коррекции пространственных искажений томографических изображений. Для коррекции искажений применен аппарат теории групп Ли. Преобразование изображений выполнено с помощью аффинной и проективной групп, а также с помощью импримитивной группы № 19. Проанализирована проблема точного и однозначного определения координат реперных точек на произвольных изображениях.
Бесплатно
Кремниевые p-i-n фотодиоды для рентгеновской диагностики короткоживущей плазмы
Статья научная
В работе дано краткое описание методики исследования временных и спектральных характеристик детекторов мягкого рентгеновского излучения в интервале энергий фотонов от нескольких десятков до тысячи электронвольт. Представлены измеренные характеристики (время нарастания сигнала, временнóе разрешение, абсолютная спектральная чувствительность) и определенные по результатам измерений параметры (толщины контактного, "мертвого" и чувствительного слоев) некоторых типов быстрых кремниевых p-i-n фотодиодов различных производителей (Siemens, Hamamatsu, Motorola, НИИИТ/Москва), которые могут быть использованы в аппаратуре для рентгеновской диагностики плазмы с временным разрешением около 1 ns и лучше.
Бесплатно
Статья научная
Проводится анализ некорректной обратной задачи эллипсометрии. Описаны проявления некорректности обратной задачи при исследовании сверхтонких поверхностных пленок. Особое внимание уделено критериям выбора оптимальной точки. Показано, что очевидный и часто используемый критерий, связанный с условием на функционал невязки S0 ≤ δ 2, где δ - средняя ошибка в измерении поляризационных углов, для рассматриваемой модели в области некорректности практически не пригоден. В связи с этим предложены новые критерии выбора оптимальной точки. В результате получено устойчивое решение обратной задачи эллипсометрии, что позволяет успешно исследовать поверхностные пленки толщиной от 2 до 10 нм.
Бесплатно
Масс-спектрометр с тлеющим разрядом МСД-650ТлР - новое развитие масс-спектрометров МСД-650
Статья научная
Для базовой модели масс-спектрометра с двойной фокусировкой МСД-650 разработан и изготовлен источник ионов с тлеющим разрядом, позволяющий проводить на этом приборе элементный анализ твердых образцов. Рассмотрены возможности усовершенствования базовой модели масс-спектрометра МСД-650 с целью оптимизации параметров нового элементного масс-спектрометра. Представлены результаты предварительных испытаний опытного образца масс-спектрометра с тлеющим разрядом МСД-650ТлР и приведены масс-спектры элементного анализа твердых проб.
Бесплатно
Масс-спектрометрические приборы для "приоритетных направлений науки, технологий и техники РФ"
Статья научная
Масс-спектрометрия является универсальным аналитическим измерительным методом высшей категории, обеспечивающим в современных технологиях контроль состава и примесей в любых материалах и сырье. В мире несколько десятков приборостроительных фирм выпускают сотни наименований масс-спектрометров для решения задач промышленности, экологии, таможенного контроля, медицины и т. д. Эти приборы весьма совершенны, разнообразны по возможностям, имеют высокую стоимость и дóроги в обслуживании. Россия длительное время была мировым лидером в разработках масс-спектрометров для изотопных анализов, на равных с западными фирмами велись разработки масс-спектрометров для анализа элементного состава образцов и молекулярных исследований. С 1999 г. в России возобновлены разработки отечественной масс-спектрометрической техники. Минатом РФ начал разработку серии специализированных масс-спектрометров для применения в технологиях ядерно-топливного цикла. Министерством промышленности, науки и технологий РФ на конкурсной основе поставлены НИОКР "Разработка транспортабельного квадрупольного хромато-масс-спектрометра (ГХ-МС)" в 2000 г. и НИОКР "Времяпролетный масс-спектрометр с ортогональным источником ионов и электрораспылением (типа "электроспрей") для сочетания с жидкостным хроматографом" (2002 г.). Работы по заказам министерств обеспечили создание двух межотраслевых научно-технических коллективов разработчиков: 1.. Организации Минатома РФ, РАН и частные фирмы (АОЗТ "Спектрон-Аналит" (Санкт-Петербург) и др.). 2.Институт аналитического приборостроения РАН, МГУ, ООО "Альфа" (Санкт-Петербург) и др. В статье изложен проект программы развития масс-спектрометрии в России до 2005 г.
Бесплатно
Статья научная
Для повышения чувствительности термоионизационный масс-спектрометр был оснащен многоканальным детектором - счетчиком ионов, разработанным в ИАнП РАН. Этот детектор дает возможность регистрировать масс-спектры с высоким разрешением для правильной идентификации и учета компонентов спектрального фона при анализе ультрамалых проб. Рассмотрены параметры многоканального детектора, а также стратегия проведения изотопного анализа следовых количеств урана и плутония при его использовании. Аналитические возможности прибора и методики позволяют измерять изотопный состав в растворах проб объемом 1-10 мкл с концентрацией урана (кроме 238U) и плутония от 0.01 пг/мл (для одного анализа необходимо 0.2 фг менее распространенного изотопа).
Бесплатно
Статья научная
Продемонстрирована возможность использования масс-спектрометрии для определения специфических сайтов разрывов в пептидных и белковых субстратах, а также для определения количественных характеристик гидролиза для аспартатной протеиназы из Trichoderma viride. Изучена зависимость от рН. Определены кинетические параметры для отдельных наиболее быстро гидролизуемых связей. Показано, что результаты, полученные с помощью масс-спектрометрии, совпадают с данными, полученными с использованием ВЭЖХ.
Бесплатно
Математическое моделирование динамики транспорта О2 в эритроцитах и плазме крови в капилляре
Статья научная
Представлена математическая модель, имитирующая основные процессы, определяющие транспорт О2 в микрососудах - диффузию О2 в цитоплазме эритроцита и плазме крови в капилляре, диффузию оксигемоглобина в эритроците и кинетику его диссоциации. Решение системы дифференциальных уравнений, описывающих модель, осуществлялось на ЭВМ методом конечных разностей. Модель использована для анализа динамики процессов транспорта О2 в цилиндрическом капилляре с учетом реальных изменений формы эритроцитов под действием гемодинамических факторов. На модели рассчитаны зависимости пространственных распределений напряжений О2 в цитоплазме эритроцита и плазме крови в капилляре от формы, времени пребывания и скорости движения эритроцита в капилляре. Результаты моделирования служат теоретической основой для разработки требований к методам и техническим средствам исследования процессов транспорта О2 в системе микроциркуляции.
Бесплатно
Мезоморфные вычислительные среды
Статья научная
В статье обсуждаются вычислительные свойства мезоморфных сред, занимающих промежуточное положение между атомно-молекулярными структурами и сплошными макрофизическими средами. Показано, что мезоморфные среды позволяют реализовать безынерционные высокоточные линейные и нелинейные сумматоры, выполнять операции интегрирования в смысле Лебега, решать практически все алгебраические проблемы высокой и сверхвысокой размерности и сложности прямыми методами, сохраняя при этом устойчивость решения. На их основе можно решать проблемы равновесной и неравновесной динамики и проблемы управления динамическими объектами с локальными и распределенными свойствами. Обсуждаются возможности аппаратной реализации на уровне создания функциональной элементной базы с помощью мезоморфных сред.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается проблема влияния сухого трения в элементах приборных механизмов на возникновение автоколебательных режимов. Задача решается аналитически с использованием вырожденных динамических моделей элемента с трением.
Бесплатно
Статья научная
Ограниченность концепции локальной стационарности сигналов в информационно-измерительных системах (ИИС) и информационно-управляющих системах (ИУС), отражающих состояние контролируемого объекта (подсистемы), требует использования более совершенных методов анализа и обработки сигналов - времячастотных преобразований и алгоритмов для нейронных сетей (НС). Существенной является проблема, когда контроль состояния подсистемы (объекта) ведется в условиях отсутствия воздействия некоторых параметров состояния на датчики измерительной системы, т. е. при неполной информации. Решение этой проблемы получено на основе анализа уравнений динамики системы объект-ИИС (в пространстве параметров состояния) и использования алгоритмов темпоральных нейронных сетей. Первая (из 3) часть статьи рассматривает особенности структуры и алгоритмов обучения НС, которые могут адекватно отражать динамику данных и контролируемого процесса. Структуры нейронных сетей анализируются на основе понятия нейронного фильтра, а обучение - на основе время-зависимого алгоритма обратного распространения.
Бесплатно
Статья научная
Достаточно большой круг задач измерения обусловлен необходимостью определения многомерной (векторной) характеристики состояния объекта контроля и относится по существу к задачам измерения параметров динамической системы. Текущее состояние динамической системы (ДС) представляется множеством параметров, величина которых зависит от всего предшествующего поведения системы и определяет эволюцию ее будущего поведения. При контроле такого объекта средствами измерительных систем (ИС) (класса информационно-измерительных и информационно-управляющих) существенна проблема, возникающая в условиях отсутствия воздействия некоторых параметров состояния на датчики ИС, т.е. при неполной измерительной информации. Решение проблемы получается на основе преобразования к рекурсивной форме уравнений, отражающих динамику объекта и ИС. При этом использование алгоритмов нейронных сетей с адаптивной реакцией на изменение входных данных позволяет без непосредственного применения численных методов имитировать измерение параметра состояния ДС, не воздействующего на датчики ИС.
Бесплатно
Метод математического моделирования тепловых источников в термоэлектрических элементах Пельтье
Статья научная
Статья посвящена математическому моделированию физических процессов в исполнительных устройствах на базе термоэлементов Пельтье, работающих в динамическом режиме. Выведены аналитические выражения. Указан метод их решения - численное моделирование.
Бесплатно
Метод моментов при расчете параметров каналов в микроразмерных системах
Статья научная
В работе рассмотрены результаты математического моделирования процессов массопереноса в микроразмерной системе - канале микрофлюидного чипа при электрофоретическом разделении веществ. На основе метода моментов вычислены длины каналов и времена анализов, требуемые для получения необходимого разделения двухкомпонентной смеси. Рассмотрены и проанализированы модели, описывающие влияние эффекта неравномерности заполнения канала пробой. Приведены оценки профиля конвективной скорости потока вещества на основе системы уравнений Пуассона-Больцмана при упрощающей гипотезе об отсутствии в канале градиентов теплового поля.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены прикладные элементы теории контроля и управления сложным объектом, который характеризуется многими параметрами состояния, нелинейными уравнениями динамики для этих параметров и для системы их измерения. Представление, идентификация и управление таким объектом (как нелинейной многопараметрической динамической системы, ДС) основаны на методологии нейронных сетей и даны в сопоставлении с принципами описания линейных ДС. Показано использование адаптивной схемы управления при неполной информации о модели объекта.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается метод обнаружения нестационарных процессов (сигналов) при низких ОСШ на основе посимвольного перемножения реализаций их спектров. Обосновывается выбор автоматического порога принятия решения. Приводятся результаты практического эксперимента.
Бесплатно
Метод обнаружения радиоизлучений на основе частотно-временного распределения Алексеева
Статья научная
Предлагается метод обнаружения нестационарных узкополосных радиосигналов при низких значениях отношения сигнал/шум на основе обработки их частотно-временнoго распределения плотности энергии Алексеева. По мнению авторов, материалы статьи будут интересны специалистам, занимающимся обнаружением узкополосных нестационарных процессов в шумах высокой интенсивности.
Бесплатно
Метод обнаружения сигналов диапазона ВЧ на основе двухэтапного алгоритма принятия решения
Статья научная
Предлагается метод обнаружения сигналов на основе двухэтапного алгоритма. Рассматривается один из подходов оптимизации процедур принятия решения по минимаксному критерию. Обосновывается вариант автоматического выбора порога отображения без предварительного обучения системы. Приводятся результаты практического эксперимента.
Бесплатно
Статья научная
В работе предлагается метод определения частот ЯМР-сигналов с визуальным контролем оптимального разделения составляющих радиочастотного сигнала на действительную и мнимую части. Разработан пакет программного обеспечения, в котором используется минимизация квадратичных отклонений обеих составляющих ЯМР-сигнала от формы расчетного контура, что обеспечивает точность определения частоты nu резонанса с погрешностью deltanu/nu ~ 10^-9 для спектрометров с высоким магнитным полем. Метод был применен для регистрации разности химического сдвига σ при изотопном замещении атомов водорода DELTA σ = σ(D2) −σ(DΗ) с поиском нелинейных эффектов при использовании магнитных полей: В = 7.049 и В = 11.747 Тл.
Бесплатно
Метод распознавания радиосигналов на основе вейвлет-пакетов
Статья научная
Предлагается метод формирования признаков распознавания сигналов на основе обработки их вейвлет-коэффициентов, рассчитанных в результате применения вейвлет-пакетов. Приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований, подтверждающие контрастность сформированных признаковых пространств. Эффект достигается за счет применения более сложных процедур обработки сигналов, которые используют технику масштабно-временнóго анализа.
Бесплатно
