Devices and Methods of Measurements (E-Journal) / Приборы и методы измерений
Not a member yet
490 research outputs found
Sort by
Орбитальный телескоп с синтезированной апертурой для аппаратуры дистанционного зондирования Земли
Get PDFThe object of the research is the development of the method of aperture synthesis of a mirror system designed for remote sensing of the Earth.The analysis of existing methods for the formation of the synthesized aperture was carried out, their accuracy, cost, and mass-dimensional characteristics were evaluated. A new version of the optical system of the synthetic aperture mirror lens is presented and its optimization is performed in the Zemax software package. An estimate of the accuracy of the designed system has been made; a design variant has been developed that includes a transformation mechanism when the telescope is put into near-earth orbit.As a result of the study, the design parameters of the base lens were determined: a focal length of 13 m, a main mirror diameter of 800 mm, a field angle of 0.25° for modifying a telescope for a low orbit; and the entire telescope as a whole: the lag from the main axis of the telescope is 1.2 m, the angle of rotation of the flat mirror for combining images (45 + 1,5)°, the signal-to-noise ratio (189 in a low orbit with an angle of the Sun 0°, 15 in the geostationary orbit with a sun angle of 60°).It has been established that the use of aperture synthesis technology allows the development of highresolution optical-electronic systems with lower production and operation costs compared with classical methods for forming the surface of the main mirror. In the course of the simulation, the instability of the values of the frequency-contrast characteristic with increasing angle of view was determined, which is important for a low near-earth orbit, and the requirement for positioning elements of the optical system was established.Объектом исследования являлась разработка метода апертурного синтеза зеркальной системы, предназначенной для дистанционного зондирования Земли.Проведен анализ существующих методов формирования синтезированной апертуры, оценена их точность, стоимостные, а также массогабаритные характеристики. Представлен новый вариант оптической системы зеркального объектива с синтезированной апертурой и выполнена его оптимизация в программном пакете Zemax. Произведена оценка точности спроектированной системы, разработан вариант конструкции, включающий механизм трансформации при выводе телескопа на околоземную орбиту.В результате исследования определены конструктивные параметры базового объектива: фокусное расстояние 13 м, диаметр главного зеркала 800 мм, угол поля зрения 0,25° для модификации телескопа для низкой орбиты; и всего телескопа в целом: отставание от главной оси телескопа 1,2 м, угол поворота плоского зеркала для совмещения изображений (45 + 1,5)°, отношение сигнал/шум (189 на низкой орбите с углом Солнца 0°, 15 на геостационарной орбите с углом Солнца 60°).Установлено, что использование технологии апертурного синтеза позволяет разрабатывать оптико-электронные системы высокого разрешения с меньшими затратами на производство и эксплуатацию по сравнения с классическими методами формирования поверхности главного зеркала. В ходе проведения моделирования была определена неустойчивость значений частотно-контрастной характеристики при увеличении угла поля зрения, что актуально для низкой околоземной орбиты, а также установлено требование по ошибкам позиционирования элементов оптической системы
СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА РЕАКТИВНОГО МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ
Get PDFFilm coatings today allow to create large number of diverse structures in electronics, microelectronics, optics, architecture and construction. Leading technologies in this area are magnetron deposition technologies. The problem of magnetron deposition methods is insufficient reproducibility of the composition and properties of coatings, caused by the instability of the parameters of a magnetron discharge in the presence of a reactive gas. There are stabilization systems that make it possible to make reproducible films, but all of them have a number of issues. The aim of the work was to develop a system for stabilizing the reactive magnetron sputtering process for film coating technologies that will eliminate the described shortcomings of existing systems.The developed system of stabilization: automatic and cumulative of sensors, actuators, microcomputer with control software, as well as devices providing interaction of sensors and actuators with a microcomputer. The sensors of the system may be vacuum gauges or pressure sensors, discharge current and voltage sensors of sprays, optical sensors for recording spectral element processes, absorption of a plasma of a magnetron discharge. The actuators of the system are gas flowers, as well as valves. Number and type of sensors and actuators from existing technologies and requirements for ongoing processes. The control software allows to flexibly adjust the system (to form control loops, then to assign sensors and actuators in accordance and to choose control algorithms, to set parameters and operating modes of control loops). Thus, the developed system is adaptable to a wide range of process plants and processes.System operability was confirmed by the process of magnetron deposition of a titanium oxide film. The deviation of the level of the sensor signals from the required values during the process did not exceed 3 %, which allows obtaining high-quality coatings.Пленочные покрытия сегодня позволяют создать большое количество разнообразных структур в электронике, микроэлектронике, оптике, архитектуре и строительстве. Лидирующими технологиями в этой области являются магнетронные технологии осаждения. Проблемой магнетронных методов осаждения является недостаточная воспроизводимость состава и свойств покрытий, обусловленная неустойчивостью параметров магнетронного разряда при наличии реактивного газа. Существуют системы стабилизации, которые позволяют получать воспроизводимые пленки, однако все они имеют ряд недостатков. Целью работы являлась разработка системы стабилизации процесса реактивного магнетронного распыления для технологий нанесения пленочных покрытий, которая устранила бы описанные недостатки существующих систем.Разработанная система стабилизации является модульной и состоит из датчиков, исполнительных устройств, микрокомпьютера с управляющим программным обеспечением, а также устройств, обеспечивающих взаимодействие датчиков и исполнительных устройств с микрокомпьютером. Датчиками системы могут выступать вакуумметры или датчики давления, датчики разрядного тока и напряжения распылителей, оптические датчики регистрации интенсивности спектральных элементов излучения плазмы магнетронного разряда. Исполнительными устройствами системы являются натекатели газов, а также клапана. Количество и тип датчиков и исполнительных устройств определяются исходя из конфигурации технологической установки и требований к проводимым процессам. Управляющее программное обеспечение позволяет гибко настраивать систему (формировать контуры управления, т.е. задавать в соответствие датчики и исполнительные устройства и выбирать алгоритм управления, задавать параметры и режимы работы контуров управления). Таким образом разработанная система является адаптируемой к широкому кругу технологических установок и проводимых процессов.Работоспособность системы была подтверждена при проведении процесса магнетронного осаждения пленки оксида титана. Отклонение уровня сигналов датчиков от требуемых значений при проведении процесса не превышало 3 %, что позволяет получать качественные покрытия
ТРАНСФОРМАЦИЯ И РАССЕЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН НА АКУСТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЙ. Ч. 2. Объект исследования – тело с выступом
Get PDFThe lack of information about the features of processes of the surface wave's transformation into volume waves and its scattering in metal objects with ledge, slots, grooves and the others is one of the obstacles to improve of the acoustical testing reliability and widening of technical application. The aim of this work was to study of mechanism of acoustical mode's transformation and determination the laws of the fields forming of scatted volume edge wave's in solids with ledge of different geometry and to suggest direction of the study application in area of acoustical testing and measurements.The features of transformation of surface waves into edge transverse and longitudinal wave modes scatted and their fields forming in the volume of the object with ledge vs. its angle of the slope front surface side (0–135°) and a dimensionless transition radius (0–10,2) varied were studied. Theoretical analysis and experimental data shown that in general case the field of the edge transverse waves in the volume of ledge can be imagined as a superposition of the field of edge waves (scatted on ledge) and accompany waves too, radiated simultaneously with the surface waves to radiate. If dimensionless size of the ledge's transition radius lesser than 1 the resulting field of the edge transverse waves is the summary field of two sources. One of them (with small aperture) is localized in the vicinity of the place of intersection of contact surface with ledge's front side surface. As it was found, the second source of the edge transverse waves – the edge head longitudinal waves to appear in the results of transformation of surface waves on the ledge′s radius transition. The structure of the edge acoustic fields including their extremes vs. ledge's angle and its radius transition, position of the surface wave's probe were experimentally studied and theoretically analyzed.Some directions of the results of researches using are the next: а) ultrasonic testing of hard-to-make technological objects in which defects have low sound reflection; b) ultrasonic structure diagnostics of solid (specimens) set far from the ultrasonic by using edge volume transverse and longitudinal modes; c) creation of new ultrasonic arrangements to sound and to receive transverse waves of different polarization.Недостаток информации об особенностях процессов трансформации и рассеяния поверхностных волн в металлоизделиях с выступами, проточками, радиусными переходами и др. сказывается как на достоверности акустического контроля, так и на расширении его технических возможностей. Цель данной работы заключалась в уточнении механизма трансформации упругих мод и закономерностей формирования полей рассеянных краевых объемных волн в объектах с выступами разной геометрии, а также в установлении возможностей использования результатов исследований в области ультразвукового контроля и измерений.Теоретически и экспериментально показано, что результирующее поле объемных мод в объекте с углом выступа 0–135° и безразмерным радиусом радиусного перехода 0–10,2 является суперпозицией поля сопутствующих и трансформированных на выступе из поверхностной волны краевой продольной и поперечной моды, существенно различающихся по направленности и амплитуде. Превалирующий по величине на ~ 10 дБ и более глобальный максимум поля поперечной моды, лежит в окрестности продолжения плоскости контактной поверхности, а обнаруженные при радиусном переходе выступа менее 1 локальные угловые осцилляции поля до ~10–20 дБ обусловлены влиянием отходящей поперечной моды, возникающей при прохождении вдоль поверхности передней грани выступа головной моды.Данные исследований предложено использовать для ультразвукового контроля объектов сложного профиля на наличие слабо отражающих звук дефектов, изучение акустических свойств материалов по данным скорости краевых мод на разных частотах при удаленном расположении их от изучаемого объекта, а также – для излучения-приема поперечной моды разной поляризации
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОМЕХАНОАКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИМИ ИЗЛУЧАТЕЛЯМИ С ВНУТРЕННИМИ ЭКРАНАМИ В СОСТАВЕ ПЛОСКИХ СИСТЕМ
Get PDFThe problem of sound emission is considered by a system formed from cylindrical piezoceramic radiators with internal acoustically soft screens. Longitudinal axis of emitters lie in one plane. This system is characterized by the interaction of electric, mechanical and acoustic fields in the process of conversion electrical energy to acoustical energy and acoustic fields in the process of forming them in the environments. The purpose of the work is to determine the peculiarities of the electromechanical acoustic transformation of energy by cylindrical piezoceramic radiators with internal screens in the composition of flat systems, taking into account all types of interaction.The research was carried out by the method of bound fields in multiply connected domains with the use of addition theorems for the cylindrical wave functions. The physical fields arising from the emission of sound by such a system are determined by the joint solution of the system of differential equations: the wave equation; equations of motion of thin piezoceramic shells with circular polarization in displacements; the equations of forced electrostatics for piezoceramics at given boundary conditions, the conditions of conjugation of fields at the boundaries of the division of domains and electric conditions.The solution of the problem is reduced to the solution of an infinite system of linear algebraic equations with respect to unknown coefficients of field expansions.An analysis of the results of numerical calculations, performed on the basis of the obtained analytical relations, called to establish a number of features in the electromechanical acoustic transformation of energy by emitters in the composition of flat systems. They include: the role of acoustic interaction in the process of energy conversion; determination of the mechanism of quantitative assessment of the influence of interaction on these processes; the dependence of the degree of violation of the radial symmetry of the acoustic loading of the emitters on the amount of acoustic interaction; the appearance of multimodality of the mechanical field of emitters in the structure of the plane system and the dependence of the redistribution of energy between all modes on the degree of disturbance of the radial symmetry of the acoustic loading of the emitters.Рассмотрена задача излучения звука плоской системой, образованной из цилиндрических пьезокерамических излучателей с внутренними акустически мягкими экранами. Продольные оси излучателей параллельны и лежат в одной плоскости. Указанная система характеризуется взаимодействием электрических, механических и акустических полей в процессе преобразования излучателями электрической энергии в акустическую и взаимодействием акустических полей излучателей в процессе формирования полей в окружающих средах. Целью работы являлось определение закономерностей электромеханоакустического преобразования энергии цилиндрическими пьезокерамическими излучателями с внутренними экранами в составе плоских систем с учетом всех видов взаимодействия.Исследования осуществлялись методом связанных полей в многосвязных областях с привлечением теорем сложения для цилиндрических волновых функций. Физические поля, возникающие при излучении звука такой системой, определены путем совместного решения системы дифференциальных уравнений: волнового уравнения; уравнений движения тонких пьезокерамических оболочек в перемещениях; уравнений вынужденной электростатики для пьезокерамики при заданных граничных условиях, условиях сопряжения полей на границах раздела многосвязных областей и электрических условиях.Решение задачи сведено к решению бесконечной системы линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных коэффициентов разложений полей в ряды по волновым функциям.Анализ результатов численных расчетов, выполненных на основе полученных аналитических соотношений, позволил установить ряд закономерностей в электромеханоакустическом преобразовании энергии излучателями в составе плоских систем. При этом учтены: взаимодействие полей в процессе преобразования энергии; взаимодействие излучателей и системы по акустическому полю; степень нарушения радиальной симметрии акустического нагружения излучателей от величины акустического взаимодействия; многомодовость механических полей излучателей в составе плоской системы и зависимость перераспределения энергии между модами колебаний от степени нарушения радиальной симметрии акустического нагружения излучателей
Измерительные преобразователи систем оптической диагностики с многофункциональными одноэлементными фотоприемниками
Get PDFModern measuring transducers for optical diagnostic system should perform automatic parameter estimation of optical signal and automatic switching between different energetic and optical sensitivity ranges. Traditional solution of this problem lies in the field of multi-sensory systems, complex optical schemes and complex signal processing algorithms. The paper aims at the development of new measuring transducers for optical diagnostic system on a basis of multifunctional unitary photovoltaic converters built on semiconductors with low-concentration deep dopants that form multiple energy levels for different charge states in the band gap. Relative complexity of physical processes accompanying the recharge of several energy levels of multiply-charged deep dopant makes it possible to realize the multifunctionality of a photoelectric converter albeit simple sensor design.The proposed unitary photovoltaic converters proved to have extended functional characteristics and increased ranges of energetic characteristic (by dozens dB) and spectral sensitivity characteristic with possible shifts of red margin by 2 to 4 μm in the spectral sensitivity range of 1–10 μm. Energetic and spectral sensitivity characteristic ranges could be switched either by measurement signal itself or by additional control inputs. Possible materials for resistive or barrier photovoltaic converter structure are Germanium, Silicon, А3В5 systems and other semiconductors including that compatible with «non-silicon» technologies and structures on sapphire substrate.Современные измерительные преобразователи систем оптической диагностики должны автоматически оценивать параметры оптического сигнала и переключаться между различными диапазонами энергетической и спектральной характеристиками чувствительности. Это требует применения нескольких фотоприемников, сложных оптических схем и сложных алгоритмов обработки измерительных сигналов. Целью работы являлся анализ применимости многофункциональных одноэлементных фотоэлектрических преобразователей на базе полупроводников с низкой концентрацией глубокой примеси, формирующей в запрещенной зоне несколько энергетических уровней для разных зарядовых состояний, в измерительных преобразователях систем оптической диагностики.Относительная сложность физических процессов при перезарядке нескольких энергетических уровней многозарядной глубокой примеси позволяет реализовать многофункциональность фотоэлектрического преобразователя при простой конструкции чувствительного элемента.Показано, что фотоэлектрические одноэлементные преобразователи характеризуются расширенными функциональными характеристиками и увеличенными диапазонами энергетической (на несколько десятков децибел) и спектральной характеристик чувствительности (со сдвигом на 2–4 мкм в диапазоне спектральной чувствительности 1–10 мкм) с возможностью переключения между поддиапазонами энергетической и спектральной характеристик чувствительности под действием как измерительного сигнала, так и дополнительных управляющих воздействий. В качестве основного материала резистивной или барьерной структуры фотоприемника могут использоваться германий, кремний, полупроводниковые соединения типа А3В5 и другие материалы, в том числе совместимые с «не кремниевыми» технологиями и структурами на сапфировых подложках
МЕТОДИКИ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ НА ОСНОВЕ КОРРЕЛЯЦИОННОГО АНАЛИЗА СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЯ
Get PDFTo solve the problem of increasing the accuracy of restoring a three-dimensional picture of space using two-dimensional digital images, it is necessary to use new effective techniques and algorithms for processing and correlation analysis of digital images. Actively developed tools that allow you to reduce the time costs for processing stereo images, improve the quality of the depth maps construction and automate their construction. The aim of the work is to investigate the possibilities of using various techniques for processing digital images to improve the measurements accuracy of the rangefinder based on the correlation analysis of the stereo image. The results of studies of the influence of color channel mixing techniques on the distance measurements accuracy for various functions realizing correlation processing of images are presented. Studies on the analysis of the possibility of using integral representation of images to reduce the time cost in constructing a depth map areproposed. The results of studies of the possibility of using images prefiltration before correlation processing when distance measuring by stereo imaging areproposed.It is obtained that using of uniform mixing of channels leads to minimization of the total number of measurement errors, and using of brightness extraction according to the sRGB standard leads to an increase of errors number for all of the considered correlation processing techniques. Integral representation of the image makes it possible to accelerate the correlation processing, but this method is useful for depth map calculating in images no more than 0.5 megapixels. Using of image filtration before correlation processing can provide, depending on the filter parameters, either an increasing of the correlation function value, which is useful for analyzing noisy images, or compression of the correlation function.Для решения задачи повышения точности восстановления трехмерной картины пространства по двумерным цифровым изображениям необходимо использовать новые эффективные методики и алгоритмы обработки и корреляционного анализа цифровых изображений. Активно разрабатываются инструменты, позволяющие снизить временные затраты на обработку стереоизображений, повысить качество построения карт глубины и автоматизировать их построение. Целью работы являлось исследование возможностей использования различных методик обработки цифровых изображений для повышения точности измерений дальномера на основе корреляционного анализа стереоизображения.Приведены результаты исследований влияния методик смешения цветовых каналов на точность измерения расстояний для различных функций, реализующих корреляционную обработку изображений; исследования по анализу возможности использования интегрального представления изображений для снижения временных затрат при построении карты глубины; исследования возможности использования предварительной фильтрации изображений перед корреляционной обработкой при измерении расстояний по стереоизображению.Установлено, что использование равномерного смешения каналов ведет к минимизации общего числа измерительных ошибок, а применение извлечения яркости согласно стандарту sRGB ведет к увеличению числа ошибок для любой из рассмотренных методик корреляционной обработки. Интегральное представление изображения позволяет добиться ускорения корреляционной обработки, однако данный метод целесообразно применять для вычисления карты глубины на изображениях не более 0,5 мегапикселя. Использование фильтрации изображений перед корреляционной обработкой может обеспечить в зависимости от параметров фильтра либо увеличение значения корреляционной функции, что целесообразно использовать для анализа зашумленных изображений, либо сжатие корреляционной функции
РИСК-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ МЕТОДИК КОНТРОЛЯ
Get PDFThe necessity for scientific and methodical study of methods for monitoring the characteristics of flameresistance of building structures has the highest priority in the field of fire safety. The aim of this work was to provide the required degree of reliability of the results of quality control of flame-resistant coatings of building structures and high efficiency of decisions due to the risk-based approach to the development of control methods.Substantiated risk-based approach to the development of methods of control, involving the consideration on the basis of process model, control flame-resistance of building object in all possible potential problems that can cause the risk of incorrect decision-making. A model of the risks arising from the control of the flameretardant coating thickness has been developed. Two major risk groups have been identified. The first group is related to the uncertainty of coating thickness measurement at a single control point. The second group of risks is related to the unrepresentativeness of selective control over the entire surface of the construction object as a whole Potential risk sources have been identified for each group. For the entire range of sources of particular risks the results of studies of the mechanisms of their manifestation, the estimated degree of influence on the accuracy of the control of compliance of flame-retardant coating thickness requirements. The analysis is carried out on the basis of both theoretical and experimental statistical studies on a number of construction projects.According to the results of the analysis of all particular risks of control unreliability, rational ways of their minimization in the form of technical or organizational and technical measures, which are refl in the developed project of the control method, are proposed. Project control method was built on the basis of a agreed scheme of control of the thickness of the fl coating of building structures sequentially the three parties. Formulated and solved the task of the metrological control of the thickness of the flame-retardant coating as indirect measurement methods non-destructive thickness measurements. Theoretical and applied aspects of the process of flame-retardant coating thickness control of building structures under conditions of high risk of making incorrect decisions on the results of control are considered.Необходимость научно-методической проработки методик контроля характеристик огнестойкости строительных конструкций (СК) имеет наивысший приоритет в области обеспечения пожарной безопасности. Целью данной работы являлось обеспечение требуемой степени достоверности результатов контроля качества огнестойких покрытий строительных конструкций и высокой эффективности принимаемых решений за счет риск-ориентированного подхода к разработке методики контроля.Обоснован риск-ориентированный подход к разработке методики контроля, предполагающий рассмотрение на базе процессной модели контроля огнестойкости строительного объекта всех возможных потенциальных проблем, которые могут вызвать риск некорректного принятия решения. Разработана модель рисков, возникающих при контроле толщины огнезащитного покрытия. Идентифицированы две основные группы рисков. Первая группа связана с неопределенностью измерения толщины покрытия в единичной точке контроля. Вторая группа рисков связана с нерепрезентативностью выборочного контроля всей поверхности строительного объекта в целом. Для каждой группы определены потенциальные источники рисков. Для всего комплекса источников частных рисков приведены результаты исследований механизмов их проявления, оценена степень влияния на достоверность контроля соответствия толщины огнезащитного покрытия требованиям. Анализ проведен на основе как теоретических, так и экспериментальных статистических исследований на ряде строительных объектов.По результатам анализа всех частных рисков недостоверности контроля предложены рациональные пути их минимизации в виде технических или организационно-технических мер, нашедших отражение в разработанном проекте методики контроля. Проект методики контроля построен на основе согласованной схемы контроля толщины огнезащитного покрытия строительных конструкций последовательно тремя сторонами.Сформулирована и решена метрологическая задача контроля толщины огнезащитного покрытия как косвенное измерение неразрушающими методами толщинометрии. Рассмотрены теоретические и прикладные аспекты процесса контроля толщины огнезащитного покрытия строительных конструкций в условиях высокого риска принятия некорректного решения по результатам контроля
ОЦЕНКА РАЗМЕРОВ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР
Get PDFThe effect of non-flatness of semiconductor wafers on characteristics of manufactured devices is shown through defocusing of an image of a topological layout of a structure being formed and through reduction of resolution at photolithographic processing. For quality control of non-flatness the Makyoh method is widely used. However, it does not allow obtaining quantitative characteristics of observed defects, which essentially restricts its application. The objective of this work has been developing of a calculation method for dimensions of topographic defects of wafers having semiconductor structures formed on them, which has allowed determining acceptability criteria for wafers, depending on defects dimensions and conducting their timely penalization.A calculation method under development is based on deduction of relationships linking distortion of image elements to curvature of local sections of a semiconductor wafer that has formed structures. These structures have been considered to be image finite elements and within this range the curvature radius has been assumed to be constant. Sequential calculation of deviation of element ends from ideal plane based on determining their curvature radius has allowed obtaining geometry of a target surface in a set range of elements. Conditions of image formation and requirements to structures have been determined.Analytical expressions relating a deviation value of elements of a light-to-dark image with surface geometry have been obtained. This allows conducting effective quantitative control of observed topographic defects both under production and research conditions. Examples of calculation of topographic defects of semiconductor silicon wafers have been provided. Comparison of the obtained results with the data obtained by conventional methods has shown their complete conformity.Влияние неплоскостности полупроводниковых пластин на характеристики изготавливаемых приборов проявляется через расфокусировку изображения топологии формируемой структуры и снижение разрешения при проведении операций фотолитографии. Для качественного контроля неплоскостности широко используется метод Makyoh топографии, который однако не позволяет получить количественные характеристики наблюдаемых дефектов, что существенно ограничивает его применение. Цель данной работы заключалась в разработке методики расчета размеров топографических дефектов пластин со сформированными на них полупроводниковыми структурами, что позволило установить критерии годности пластин в зависимости от размеров дефектов и проводить их своевременную отбраковку.В основу разрабатываемой методики расчета положен вывод соотношений, связывающих искажение элементов изображения с кривизной локальных участков полупроводниковой пластины со сформированными на ней структурами. Данные структуры рассматривались как конечные элементы изображения, в пределах которых радиус кривизны поверхности принимался постоянным. Последовательное вычисление отклонения края элементов от идеальной плоскости на основании определения радиуса их кривизны позволило получить геометрический профиль контролируемой поверхности в выбранном ряду элементов. Определены условия формирования изображений и требования к структурам.Получены аналитические выражения, связывающие величину искажений элементов светотеневого изображения с геометрическим профилем поверхности. Это позволяет проводить оперативный количественный контроль наблюдаемых топографических дефектов как в производственных условиях, так и в исследовательских целях. Приведены примеры расчетов топографических дефектов полупроводниковых кремниевых пластин. Сравнение полученных результатов с данными традиционных методов показало их полную идентичност
Повышение спектрального разрешения многощелевого спектрометра с дифракционной решеткой для спектроскопии с пространственным разрешением
Get PDFRegistration of non-stationary processes, namely snapshot hyperspectral imaging that allows to capture data cube I(x,y,λ) in one measurement act, is of interest for imaging spectroscopy.The purpose of the work is increasing of spectral resolution of imaging spectrometers with spatial filtering of object image using multislit mask, where a diffractive grating is used as disperser (providing almost constant dispersion in working spectral range), and the data cube is projected on a detector as a set of local spectra from object fragments.An image is formed on detector by a two-objective telecentric system composed from two lenses focused on infinity so that their front focuses are matched. A diaphragm in the match point allows passing only for beams of needed diffraction order, so along with a bandpass filter near the system entrance they solve a typical problem of diffractive systems – elimination of beams of all orders but a needed one. The approach is implemented in two proposed designs of spectrometers: in the first a telecentric system is based on two multi-lens imaging objectives, in the second – is based on two reflective off-axis parabolic objectives.In this paper we proposed variants for optical design optimization: normalization of beam incidence on a mask and field curvature compensation; they allow to increase system resolution and to extend application area of multislit dispersive spectrometers; also a design being a synthesis of these two approaches is analyzed. According to simulation results, width on half-maximum in dispersion direction Δl ≤ 10 µm, only for limited field points set Δl ≤ 15 µm, that stands for spectral resolutioДля спектроскопии с пространственным разрешением представляет интерес регистрация нестационарных процессов, в частности мгновенная гиперспектроскопия, позволяющая получать куб данных I(x,y,λ) в одном акте измерения. Целью работы являлось повышение спектрального разрешения в приборах для спектроскопии с пространственным разрешением, в которых пространственная фильтрация изображения объекта осуществляется многощелевой маской, в качестве диспергирующего элемента используется дифракционная решетка (что обеспечивает практически неизменную дисперсию в рабочем спектральном диапазоне), а проекция куба данных представляется в виде совокупности локальных спектров от отдельных фрагментов объекта.Изображение на детекторе формируется телецентрической системой из двух объективов, настроенных на бесконечность и расположенных так, что их передние фокусы совпадают. Размещенная в точке совпадения фокусов диафрагма пропускает лишь пучки нужного порядка, что в совокупности с полосовыми светофильтрами на входе устраняет типичную для систем с дифракционной решеткой проблему отсечения всех порядков дифракции кроме рабочего. Предложенный подход реализован в двух разработанных схемных решениях спектрометров: в первом телецентрическая система построена на основе двух многолинзовых изображающих объективов, во втором – на основе внеосевых параболических зеркал.В рамках данной работы предложены варианты оптимизации схемных решений, предусматривающие обеспечение нормального падения световых пучков на маску, а также компенсацию кривизны поля изображения, что позволяет повысить разрешение системы и расширить область применения рассмотренных схемных решений многощелевых дисперсионных спектрометров; рассмотрено схемное решение, представляющее собой синтез обоих подходов. Согласно результатам моделирования, полуширина пятен рассеяния в направлении дисперсии Δl ≤ 10 мкм, лишь в отдельных точках поля Δl ≤ 15 мкм, что соответствует пределу спектрального разрешения δλ ≤ 10 нм на диапазоне 450–750 нм
Методика исследования пространственного распределения параметров среды и продуктов горения в жилом помещении и смежных с ним пространствах
Get PDFThis article is dedicated to the issue of efficiency increase of fire detection equipment in living accommodation and adjacent spaces. This research is intended to develop the testing methodology for spatial pattern of combustion products, including toxic gases with asphyxiant and irritant effects, in both height and area of rooms in a standard apartment building, as well as correlation identification between controlled by fire alarm parameters of environment in living rooms and dangerous fire factors.Proposed methodology includes the concentration measurement of the basic gaseous combustion products (asphyxiant and irritant), generated in the process of materials burning in living accommodation. Justification of measurement facilities location in the fire scene and adjacent spaces is provided, considering the most likely position of a person during the evacuation and leisure time. The impact of fire stage on the flow rate of optical radiation diffused by smoke is shown.The findings will enable to develop the testing methodology for fire detectors designed to protect living accommodations and people located in them, formulate the functioning effectiveness criteria (operation algorithms) for detectors, used in living accommodations.Статья посвящена проблеме повышения эффективности технических средств обнаружения пожара в жилых помещениях и смежных с ними пространствах. Целью настоящей работы являлась разработка методики исследования пространственного распределения продуктов горения, включая токсичные продукты удушающего и раздражающего действия как по высоте помещений стандартной квартиры в жилом доме, так и по ее площади, а также определение зависимости между контролируемыми пожарной сигнализацией параметрами окружающей среды в жилых помещениях и опасными факторами пожара.Предложенная методика предусматривает измерение концентрации основных газообразных продуктов сгорания (удушающих и раздражающих), образующихся при горении материалов характерных для жилых помещений. Дано обоснование мест расположения средств измерения в помещении, где возник пожар, и в смежных с ним пространствах, учитывающие наиболее вероятное положение человека как во время эвакуации, так и во время отдыха. Показано влияние стадии пожара на величину потока оптического излучения, рассеянного дымом.Полученные результаты позволят разработать методику испытаний пожарных извещателей, предназначенных для защиты жилых помещений и находящихся в них людей, сформулировать критерии эффективности функционирования (алгоритмы работы) извещателей, используемых для защиты жилых помещений