Главная – Журналы – Автометрия 2011 номер 4

Представлен обзор экспериментальных работ по развитию методов исследования фракционного состава нанообъектов различной природы, проводимых на физико-химической рабочей станции Новосибирского лазера на свободных электронах (ЛСЭ) с 2005 г. Обнаружено, что под воздействием субмиллиметрового излучения ЛСЭ происходит мягкая абляция биологических макромолекул. При этом молекулы оказываются в аэрозольной фазе раздельно, каждый тип молекул формирует собственную фракцию аэрозольных наночастиц без деструкции и денатурации и их размеры коррелируют с молекулярным весом. Предполагается, что метод субмиллиметровой лазерной абляции возможно использовать для определения размеров нанообъектов различного происхождения. На отдельных примерах обсуждаются результаты экспериментов с минеральными кластерами, нанопорошками, синтетическими и биологическими полимерами, проводимых с применением традиционных методов исследования фракционного состава наноразмерных материалов (атомно-силовая микроскопия, сканирующая электронная микроскопия, динамическое светорассеяние, рентгеновская дифрактометрия) и нового - анализа аэрозольных продуктов субмиллиметровой лазерной абляции. Показано, что субмиллиметровая лазерная абляция с последующей регистрацией аэрозольных продуктов современным аэрозольным оборудованием является универсальным, простым, быстрым и информативным методом и может существенно дополнить вышеупомянутые методы.

Рассмотрены характеристики системы поляризационно-оптической регистрации импульсного терагерцового спектрометра в нелинейных кристаллах теллурида цинка (ZnTe). Экспериментально исследовано влияние толщины кристаллов ZnTe (0,5, 1 и 2 мм) на чувствительность системы регистрации, проведено сравнение с модельными расчётами. Экспериментально и теоретически показано влияние временнóго шага и диапазона сканирования терагерцового импульса на спектральное разрешение и диапазон спектрометра. Измерены терагерцовые спектры пропускания типичных контейнерных материалов.

Экспериментально исследована импульсная генерация терагерцового излучения в полупроводниках GaAs, InAs и InSb под действием фемтосекундного лазерного излучения на длине волны 775 нм. Показано, что помещение InAs в магнитное поле 0,8 Тл приводит к увеличению эффективности генерации в 2,7 раза. Продемонстрировано увеличение эффективности генерации за счёт механизма оптического выпрямления при использовании образцов InAs ориентации 〈111〉.

Выполнены исследования скорости передачи информации по оптическому каналу связи, в качестве приёмного модуля в котором использовался счётчик фотонов на базе лавинного фотодиода. Установлены зависимости скорости передачи информации оптического канала от напряжения обратного смещения фотодиода, мощности оптического сигнала и порогового уровня регистрации.

Изложены результаты применения в волоконной оптике многолучевого двухзеркального отражательного интерферометра (ОИ), имеющего аппаратную функцию в отражении, подобную аппаратной функции интерферометра Фабри - Перо в пропускании. В состав двухзеркального резонатора ОИ входило два плоских зеркала, одно из которых высокоотражающее, другое - с асимметрией коэффицента отражения с разных сторон. Отражённый от ОИ свет заводился в оптическое волокно с помощью коллиматорной линзы. Оптическое волокно, коллиматор и ОИ образовывали конструкцию волоконно-интегрированного ОИ, который впервые применялся для плавной перестройки длины волны излучения кольцевого эрбиевого волоконного лазера с непрерывным режимом генерации в спектральном диапазоне 1520-1566 нм.

Проанализировано влияние изменения главных параметров алгоритма на идентификацию трещин на изображениях роликов машин беспрерывного литья заготовок. Рассмотрено влияние фонового порога бинарного преобразования и размера ядра фильтра на общую погрешность вычисления геометрических характеристик трещин. На основании экспериментально полученных данных вычислен диапазон длин трещин, при котором может использоваться разработанный алгоритм.

Предлагаются новые непараметрические статистики и основанный на них критерий (тест) для проверки гипотезы однородности трёх и двух выборок, одна из которых содержит чётное число элементов и, значит, может быть разбита на две выборки, против альтернативной гипотезы, состоящей в том, что случайные величины одной выборки стохастически больше случайных величин двух других выборок. Критерий чувствителен главным образом к сдвигам распределений и является более мощным, чем критерии Вилкоксона - Манна - Уитни и Уитни, по крайней мере для задач с выборками из экспоненциальных и равномерных распределений.

Предложен эффективный алгоритм прогнозирования тренда (детерминированной основы) m(t) стационарного в широком смысле случайного процесса X(t). Исходная информация относительно случайного процесса X(t) ограничивается предположением, что его среднее значение (математическое ожидание) равно нулю. Интервал наблюдения [0, T] за суммой тренда m(t) и реализации x(t) случайного процесса X(t) предполагается конечным. Построение прогнозирующей оценки μ(T + τ), где τ - интервал упреждения, обеспечивает автоматический учёт статистических характеристик случайного процесса X(t).

На основе анализа асимптотических свойств семейства непараметрических решающих функций в задаче распознавания образов предлагается методика синтеза его структуры.

Рассмотрена задача сокращения времени расчёта при формировании единого изображения на основе отдельных его фрагментов методом скользящего окна. Получена функция выигрыша. Методами численного моделирования показано влияние погрешности измерений, а также размера окна на точность определения координат сдвига фрагментов. Обоснован выбор вида функционала и размера окна.

Рассматриваются усовершенствованные алгоритмы расчёта нефтенасыщенности пластов, основанные на методе «Кросс-плот». Нефтенасыщенность определяется путём сопоставления аналитических параметров, полученных при каротаже скважины, с соответствующими параметрами физических моделей пластов, которые специально создаются в метрологических центрах. Обсуждаются результаты применения кластерного анализа для решения данной задачи. Тестирование проводилось на реальных данных.

Рассматриваются RQ-системы (Retrial Queueing Systems) с пуассоновским (простейшим) и марковским модулированным пуассоновским потоками. Исследование проводится методом асимптотических семиинвариантов с использованием теории векторных характеристических функций и матричной формы записи уравнений, что даёт возможность получить асимптотические результаты для целого класса моделей. Проведённый анализ однолинейной RQ-системы позволяет показать область применимости асимптотических результатов к допредельной ситуации.

Представлен сканирующий туннельный микроскоп, снабжённый приставкой для выполнения туннельной спектроскопии высокого разрешения. Электронный блок микроскопа обеспечивает подвод иглы, сканирование, измерение туннельного тока и имеет средства сопряжения с блоком спектрометра туннельных токов. Спектрометр использует модуляционную методику для измерения второй производной вольт-амперной характеристики туннельного промежутка и имеет чувствительность до 0,25 пкА при амплитуде модулирующего сигнала 2 мВ.