Разработка приборов и систем. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Статья научная
The main technical characteristics of the national research equipment for import substitution in the field of Mossbauer spectroscopy created by the IAI RAS are presented. The mass produced IAI RAS Mossbauer spectrometers SM 1101TER and SM 4201 TERLAB, which are widely used in the development of innovative materials, are presented. Mossbauer spectrometers SM 1101TER and SM 4201 TERLAB were in demand in the study of the magnetic and physico-chemical properties of innovative materials, the study of high-temperature superconductivity of compounds, studies of multiferroics and ferroelectrics.
Бесплатно
Статья научная
The breakthrough scientific research in the field of development of analytical instrumentation, one of the areas of analytical instrumentation - time-of-flight mass spectrometry is being described. The creation of domestic time-of-flight mass spectrometers implements the task of import substitution of foreign equipment, and refers to significant, risky for state organizations financing. The scientific instruments that do not have domestic analogues and illustrate the development of one of the most promising areas of scientific instrumentation are being presented. Time-of-flight mass spectrometry makes it possible to create the most powerful in terms of sensitivity, informativity and speed small-sized analytical systems with modern software for qualitative and accurate quantitative analysis of the composition and structure of chemical compounds.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлена компьютерная интерференционная система измерения негладких поверхностей (возможные вариации рельефа), а также приведены ее преимущества над традиционными системами контроля. Предложены алгоритмы обработки интерференционного сигнала по методу дифференцирования огибающей и методу площадей. Простое математическое выражение Δ z = N z h d дает информацию о расстоянии до контролируемой поверхности объекта. Показана оптико-электронная компьютерная обработка интерференционного сигнала, рассмотрены блок-схемы синхронизации и формирования сигналов управления.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты численного моделирования ионно-оптической схемы для транспортировки ионов при атмосферном давлении. Показана возможность эффективной транспортировки ионов в рассматриваемой системе при увеличении локального искривления эквипотенциальных линий электростатического поля в окрестности сопла при помощи шейпинга (изменения формы) этого электрода. Шейпинг сопла позволяет увеличить величину Iсопло приблизительно в 1.6 раза. Учет газодинамического влияния на транспортировку ионного пучка через сопло позволяет в перспективе увеличить значения тока еще в 1.7 раза.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты исследований в воздухе резонансных характеристик компактного гидроакустического преобразователя продольно-изгибного типа с цельнометаллической излучающей оболочкой сложной формы — 3D НЧИ — и анализ его электроакустических характеристик в воде. Исследование распределения по поверхности преобразователя амплитуды колебаний в воздухе и электроакустических параметров в воде, полученных в ходе натурных испытаний, подтверждает, что представленный в работе излучатель с габаритными размерами менее 120 мм и массой до 1.2 кг превосходит излучатели подобных размеров по ряду параметров, в частности, обладает более высокими значениями коэффициента механической трансформации и использования присоединенной массы воды. Несмотря на компактные размеры, представленный в работе 3D НЧИ имеет в воде чувствительность по напряжению 1.6 Па·м/В на частоте основного резонанса 1.6 кГц при относительной ширине полосы частот не менее 16% и КПД в рабочей полосе частот до 90%. Показано, что при помощи установки дополнительных элементов происходит повышение эффективности 3D НЧИ за счет снижения уровня колебаний торцевых фланцев за пределами основной полосы частот. Согласно расчетам, излучаемая акустическая мощность такого 3D НЧИ в режиме передачи бинарных фазоманипулированных сигналов может достигать 50 Вт и более, что позволяет с учетом высокой надежности (подтвержденный ресурс более 1011 циклов) и технологичности изготовления успешно применять подобные гидроакустические преобразователи для широкого спектра задач подводной гидроакустики, навигации и телекоммуникации.
Бесплатно
Статья научная
Экспериментально показана возможность использования ион-дрейфового спектрометра в качестве детектора жидкостного хроматографа на примере регистрации спектров подвижности разделенного на жидкостном хроматографе "Милихром А-02" раствора тестовой смеси бацитрацина А и альфа и бета субъединиц гемоглобина человека. Компоненты хроматограммы тестовой смеси для сравнения зарегистрированы при помощи оптического УФ-детектора хроматографа на длине волны 214 нм и спектрометра ионной подвижности с электрораспылительным источником ионов при потоке элюента 100 мкл/мин при нормальных условиях.
Бесплатно
Статья научная
Погружной масс-спектрометрический комплекс был использован для обнаружения и измерения концентрации нефти в морской воде путем измерения концентрации трех углеводородов - бензола, толуола и ксилола - в районе специализированного морского нефтеналивного порта Приморск в Финском заливе в режиме in situ. Ввод пробы морской воды в квадрупольный масс-спектрометр осуществлялся посредством мембранного интерфейса с силиконовой мембраной. Полученные масс-спектры продемонстрировали возможность проводить измерения концентрации нефти в морской воде и определять тип нефтепродуктов без пробоподготовки. Была исследована чувствительность масс-спектрометра при различных температурах морской воды и для капель суспензии нефти различного диаметра. Показано, что использование масс-спектрометра с мембранным сепараторным интерфейсом позволяет проводить измерения концентрации углеводородов с высокой точностью, которая в настоящее время не поддерживается в коммерчески доступных мониторах.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается метод схемотехнической реализации электронного ключа разряда интегратора заряда с учетом специфики применения, обусловленной проведением спектрометрических измерений солнечного излучения в условиях космических экспериментов. Приводятся данные лабораторных испытаний синтезированной схемы и оценка вносимой погрешности измерений солнечного потока с помощью ПЗС-матриц с применением данного ключа.
Бесплатно
Калориметр теплового потока для исследования химических источников тока
Статья научная
Описан калориметр теплового потока, предназначенный для исследования тепловых процессов, протекающих в электрохимических ячейках и аккумуляторах при их зарядно-разрядном циклировании и хранении. В составе прибора имеется модуль потенциостата-гальваностата, что позволяет синхронно проводить электрохимические и калориметрические измерения и повышает информативность эксперимента. Программное обеспечение содержит процедуры обработки данных с использованием фильтров деконволюции, позволяющие скомпенсировать инерционность измерителя теплового потока. Управление прибором и доступ к экспериментальным данным осуществляется удаленно по сети Ethernet. Абсолютная погрешность измерения теплового потока составляет ±50 мкВт при разрешающей способности 1 мкВт. Максимальная сила зарядно-разрядного тока встроенного гальваностата ±100 мА при максимальном поляризующем напряжении ±10 В. Исследования возможно проводить в температурном диапазоне 0- 90 °С.
Бесплатно
Статья научная
Использование мультифункциональных устройств ввода / вывода в экспериментальном образце капиллярного дифференциального титрационного нанокалориметра (далее нанокалориметр) обеспечило эффективность разработки путем уменьшения времени, затраченного на поиск оптимальной структуры этого прибора и создание документации на наиболее технологически сложный и трудоемкий узел - калориметрический блок нанокалориметра. Нанокалориметр превышает мировой уровень, обеспечивая работу с короткоживущими объектами, предусмотрена возможность ввода в течение 10-20 с в измерительный объем калориметрических камер добавки, хранившейся на льду. Нанокалориметр перспективен для использования в исследованиях, повышающих продуктивность и расширяющих ареал возделывания культурных растений путем поиска механизмов и соединений, снижающих неблагоприятное воздействие экстремальных факторов природной среды.
Бесплатно
Лабораторная система трехмерной струйной печати порошковых материалов
Статья научная
В работе представлены результаты разработки и тестирования лабораторного струйного 3D принтера с открытой архитектурой. На ряде модельных соединений различной химической природы показано, что с его помощью на основе цифровых трехмерных моделей можно формировать объемные структуры заданной архитектоники из порошков со средним размером частиц 50-150 мкм при использовании в качестве связующего вещества жидкостей с pH от 2 до 9 и с вязкостью от 1 до 1000 мПа·с. При этом характерная разрешающая способность разработанной системы по X, Y, Z координатам составляет 100 мкм, что сопоставимо с разрешением коммерчески доступных порошковых струйных трехмерных принтеров.
Бесплатно
Статья научная
Электрические поля техногенной природы, окружающие технические и биологические объекты, оказывают на них неблагоприятные воздействия. Это приводит к необходимости осуществлять контроль и измерения параметров электрических полей. В связи с этим создание новых методов и средств измерений напряженности электрического поля техногенной природы является актуальной задачей. В работе рассмотрен метод измерения напряженности электрического поля, позволяющий не только измерить значение напряженности поля, но и определить по измеренным значениям его погрешность и оценить расстояние до источника поля. В основе метода лежит сдвоенный электроиндукционный сферический датчик напряженности электрического поля. Датчик позволяет одновременно измерять в одной точке поля два значения напряженности с противоположными по знаку погрешностями. Использование в методе двух значений напряженности в процессе одного измерения позволило определять погрешность в каждой точке измерений и расстояние до источника поля. Возможность метода измерения напряженности электрического поля определять в каждой точке поля погрешность результата измерений и расстояние до источника поля рассматривается впервые.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен разработанный в ИЗМИРАН один из неклассических методов объединения основного и резервного комплектов аппаратуры управления на борту космического аппарата, который обеспечивает возможность как автономного, так и управляемого дополнительной внешней системой ввода резервного комплекта. Главная особенность метода — возможность непосредственного электрического соединения цепей основного и резервного комплектов аппаратуры управления, т.е. отсутствие механической и электронной коммутации при сохранении достаточно высокого уровня надежности системы в целом. Предложенный подход имеет основную область применения в создании высоконадежной аппаратуры управления научного и специального назначения с нестандартными интерфейсами для работы в условиях космического пространства.
Бесплатно
МИКРОКЛАПАНЫ В МИКРОФЛЮИДНЫХ УСТРОЙСТВАХ. ЧАСТЬ 1. АКТИВНЫЕ МИКРОКЛАПАНЫ (ОБЗОР)
Статья научная
Микроклапан является одним из важнейших функциональных элементов микрофлюидного устройства. Микроклапаны позволяют организовать движение потоков, их дозирование, регулирование расхода, смешивание, загрузку жидкости и ее изоляцию в реакционной камере, что широко используется в интегрированных микрофлюидных системах. Существует много типов микроклапанов, каждый из которых имеет разные характеристики и предназначен для решения определенных задач. Микроклапаны разработаны в виде активных или пассивных конструктивных элементов с механическими, немеханическими внутренними или внешними системами. В этой статье представлен обзор наиболее используемых конструкций микроклапанов в микрофлюидике, основанных на различных исполнительных механизмах.
Бесплатно
МНОГОМОДОВЫЙ СКАНИРУЮЩИЙ МИКРОСКОП ИОННОЙ ПРОВОДИМОСТИ С СИСТЕМОЙ ПЬЕЗОИНЕРЦИАЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
Статья научная
Разработан сканирующий микроскоп ионной проводимости (СМИП) с системой пьезоинерциального перемещения, работающий в нескольких модах: режиме постоянного тока, режиме модуляции тока и прыжковом режиме (hopping). Созданы и протестированы нанозонды в виде стеклянных нанопипеток с внутренним радиусом r ~ 50 нм. Измерены вольт-амперные характеристики I(V) и зависимости тока от расстояния между зондом и образцом I(z) (кривые подвода/отвода). Получены изображения полимерного тестового объекта с периодической структурой и биологического объекта (CHO клетка), проведена оценка их качества, обсуждаются особенности работы СМИП в различных режимах. Многомодовый СМИП обеспечивает неразрушающую бесконтактную визуализацию мягких объектов в жидкой проводящей среде с нанометровым пространственным разрешением в различных измерительных режимах и может быть использован в биологии, цитологии, электрохимии и медицине при изучении неорганических мягких объектов, биологических объектов в буферных средах и т.п.
Бесплатно
Масс-спектрометрическое измерение состава газовых смесей в ячейках квантового датчика вращения
Статья научная
В работе описана процедура масс-спектрометрического анализа состава газовых смесей в ячейках квантового датчика вращения. Датчики вращения используются в инерциальных навигационных системах, поэтому к их параметрам предъявляются повышенные требования. Количественный состав газовой смеси в ячейках, особенно изотопное обогащение, оказывает критическое влияние на их характеристики. Предложенная методика масс-спектрометрического анализа позволяет производить оперативную отбраковку произведенных партий ячеек.
Бесплатно
Многодетекторная структура времяпролетной спектрометрии быстрых нейтронов
Статья научная
Представлен вариант многодетекторного анализа, используемый при времяпролетной спектрометрии быстрых нейтронов. Его своеобразие состоит в единовременном использовании двух сигналов. Один связан с временнóй отметкой, а другой идентифицируется с видом излучения. Обсуждаются проблемы организации таких измерений. Рассмотрена специфика структуры электронных средств, применяемых в получении нейтронных данных, реализуемых во всем многообразии направлений ядерной физики.
Бесплатно
Модуляционный нанокалориметр в исследованиях термической денатурации белков
Статья научная
Сделан экспериментальный образец модуляционного нанокалориметра. Прибор имеет следующие характеристики: чувствительность 50 нВт, стабильность базовой линии 50 нВт в течение 3-5 ч, быстродействие 60 с. Нанокалориметр выполняет прецизионные измерения тепловой мощности в разбавленных растворах белков в модуляционном режиме StepScan, основанном на последовательности коротких интервалов нагрева (охлаждения) и изотермических интервалов в заданном диапазоне температур. Приведенная функциональная схема калориметра дополнена экспериментальной оценкой величины температурных перепадов по длине калориметрической камеры при нагреве ее со скоростью 0.2 К/мин. Оценка сделана по данным плавления температурного репера в калориметрической камере. В качестве репера использован 1 мг галлия. Показано, что разность между температурой верхней и нижней частей камер не превышает 0.02 К. Таким образом, экспериментально подтверждено, что используемая система нагрева калориметрических камер обеспечивает их равномерный нагрев по всей длине, поскольку полученный температурный перепад меньше абсолютной погрешности измерения на калориметре температуры образца. Все современные сканирующие микрокалориметры ведущих зарубежных фирм уступают разработанному калориметру, т. к. не обеспечивают работу в модуляционном режиме. Калориметр является компьютеризированным прибором. Для него разработано ПО, обеспечивающее работу калориметра и расчет полного теплового потока, а также кинетической и реверсивной частей полного теплового потока, что подтверждено экспериментальными данными. Выполнено исследование термической денатурации овальбумина и лизоцима. Показано, что модуляционная нанокалориметрия позволяет качественно разграничить различные механизмы термической денатурации белка.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена выбору оптимального приборного решения для изотопного анализа гелиево-водородных смесей. Проводит критический обзор выпускавшихся ранее и существующих коммерческих приборов, а также подходов к формулировке аналитических требований, исходя из целевого назначения. Сделан вывод что наиболее привлекательным является т. н. "компромиссный" вариант требований: прибор должен обеспечивать разрешение всех мультиплетов на 2-7 массовых числах (кроме Т+-3Не+), но его не следует ориентировать на разделение изотопно-замещенных углеводородов, т. к. требуемая при этом разрешающая способность (~27 000) практически исключает точностные измерения. Выдвинут ряд технических предложений, направленных на построение оптимального специализированного прибора - компактного и имеющего разрешающую способность порядка 3500 при относительной интенсивности соседних ионов 10-3. Показано, что только статические масс-спектрометры обладают формой линии, достаточной для таких измерений, а оптимальной является комбинация источника ионов холодной электронной ионизации и призменного масс-анализатора с двойной фокусировкой, для которого ранее был создан прототип.
Бесплатно
О подходе к построению программно-определяемой камеры (обзор)
Статья обзорная
В статье предлагается подход к созданию программно-определяемых цифровых камер, которые могут изменять свои свойства в процессе работы без механической перестройки оптической системы и использования движущихся частей. Описывается возможная структура такой камеры.
Бесплатно
