Экспериментально исследовано получение заряженных частиц (ионов, кластеров) из жидкости в сильном электрическом поле в воздухе с использованием динамического деления потока жидкости на мениске при нормальных условиях. Показано существование безкапельных режимов получения заряженных частиц для потоков жидкости до 1000 мкл/мин, концентрации растворенного вещества до 1 М и содержания кислоты в растворе до 1 %. В зависимости от экспериментальных условий продемонстрировано существование как "классических" режимов электрораспыления жидкости в воздухе при нормальных условиях, так и существование безкапельного режима получения тока заряженных частиц. Продемонстрирована работа спектрометра ионной подвижности с затвором Бредбери–Нильсена при бескапельном режиме получения заряженных частиц на примере детекции суспензиии клеток эпидермоидной карциномы человека А431. Концентрация клеток в суспензии 1 млн/мл.

 
Кл. сл.: электрораспыление растворов, спектры подвижности ионов, динамическое деление потока распыляемой жидкости

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Аль-Тавил Е.А.)
Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург
(Мурадымов М.З., Краснов Н.В.)
ООО "БиАП" г. Санкт-Петербург (Краснов М.Н.)
Контакты: Краснов Николай Васильевич, krasnov@alpha-ms.com

 
Материал поступил в редакцию 29.03.2017

Особое внимание уделяется совершенствованию методов изготовления микрофлюидных устройств в условиях исследовательских лабораторий. Осуществляются поиски решений для более оперативных и дешевых способов изготовления мастер-форм по сравнению с традиционным методом фотолитографии, не требующих дорогостоящего оборудования и условий чистых помещений. В работе предложены и рассмотрены альтернативные варианты получения мастер-форм из следующих материалов: металлов – с применением методов лазерной обработки; эластомера, клеев-компаундов и эпоксидной смолы – с использованием метода "мягкой" литографии. Обсуждаются достоинства и недостатки этих подходов.

 
Кл. сл.: микрофлюидный чип, мастер-форма, мягкая литография, лазерная обработка, эластомер, клей-компаунд, эпоксидная смола

Университет ИТМО, г. Санкт-Петербург (Посмитная Я. С., Евстрапов А.А.)
Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург
(Посмитная Я.С., Букатин А.С., Евстрапов А.А.)
Санкт-Петербургский национальный исследовательский академический университет РАН
(Букатин А. С., Евстрапов А.А.)
АО "НаучныеПриборы", г. Санкт-Петербург (Макаров Д.А.)
ООО "Лазерный центр", г. Санкт-Петербург (Юдин К.В.)
Контакты: Посмитная Яна Станиславовна, arabica_sampo@bk.ru

 
Материал поступил в редакцию 21.04.2017

В статье кратко обсуждаются методы измерений электрокинетического потенциала (дзета-потенциала) коллоидных частиц и проблемы, связанные с использованием этих методов. Наиболее подробно анализируются методы и приборы, основанные на измерениях динамического светорассеяния частиц и получившие в настоящее время широкое распространение. Показано, что допплеровская спектроскопия рассеянного частицами света сопряжена с трудностями не только при анализе размеров частиц, в особенности для полидисперсных коллоидов, но и прежде всего при измерениях дзета-потенциала, поскольку он определяется не столько размером, сколько всей совокупностью периферических параметров частиц. Предлагается способ измерения, близкий к классическому электрофорезу, в котором используется знакопеременное электрическое поле, минимизированы дрейфовая длина частиц и разность электрических потенциалов.

 
Кл. сл.: дзета-потенциал, электрофорез, динамическое светорассеяние, модифицированный электрофоретический метод измерения

Санкт-Петербургский Государственный университет аэрокосмического приборостроения
Контакты: Варехов Алексей Григорьевич, varekhov@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 20.02.2017

В настоящей работе освещены методы голографической интерферометрии, которые являются высокоинформативным и высокоточным инструментом получения данных. Показана востребованность и актуальность применения интерферометра сдвига для измерения возмущенного объекта. Проведен анализ влияния перекрестной интерференции на точность измерений, а именно: для расстройки, не превышающей 2 мкм, ошибка измерений в режиме определения относительной величины вектора смещения не превышает 0.015 рад, что составляет 0.002 доли интерференционной полосы, а также при дополнительном смещении ~10 мкм максимальная ошибка не превышает 0.001 доли интерференционной полосы. Получено уравнение интерференции для интерферометра сдвига, где видно, что для случая вращения пластины относительно оси Х₂ график зависимости разности фаз и производной от угла α_у носит существенно нелинейный характер, что приводит к деформации интерференционного поля и погрешности считывания информации. Впервые исследованы границы применимости интерферометра и даны верхняя граница диапазона измерений величины вектора смещения, равная 1.5 мм, и нижняя граница определяемого смещения – 0.01 мкм.

 
Кл. сл.: голографическая интерферометрия, интерферометр сдвига, голографическая интерферограмма, фазоизмерительные системы, возмущенный объект

Санкт-Петербургский университет технологий управления и экономики
Контакты: Майоров Евгений Евгеньевич, majorov_ee@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 10.04.2017

При изготовлении тонкопленочных оптических покрытий использование достоверного и надежного метода контроля осаждения пленок является ключевым инструментом для их успешной реализации. Выбор наилучшей стратегии контроля возможно осуществить с использованием так называемого предпроизводственного анализа. На примере структур узкополосного и коротковолнового блокирующего фильтров для инфракрасного диапазона спектра продемонстрированы возможности указанного подхода. Развитая в работе процедура для определения наиболее подходящей стратегии контроля позволит получать воспроизводимые результаты в технологических процессах вакуумного осаждения многослойных оптических покрытий.

 
Кл. сл.: оптика тонких пленок, многослойное тонкопленочное покрытие, спектральная система контроля, вычислительный эксперимент, предпроизводственный анализ

АО "НИИ "Гириконд", Санкт-Петербург
Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург
Контакты: Тропин Алексей Николаевич, 216@giricond.ru

 
Материал поступил в редакцию 6.02.2017

В настоящей работе рассмотрена возможность качественного и количественного определения одной из важных компонент ракетных топлив – несимметричного диметилгидразина – методом спектрометрии комбинационного рассеяния с длиной волны облучающего лазера 532 нм. Для аналитического определения применен спектрометр СКР-200, построенный по конфокальной схеме. Качественный анализ проведен без применения дополнительных реагентов при подготовке проб. Показана возможность количественного определения несимметричного диметилгидразина в водных и спиртовых растворах.

 
Кл. сл.: несимметричный диметилгидразин, ракетное топливо, комбинационное рассеяние, количественный анализ, волновое число, интенсивность

АО "Научно-исследовательский институт физических измерений", г. Пенза
(Белозерцев А.И.)
Санкт-Петербургский горный университет (Черемисина О.В.)
ООО "Омега", г. Санкт-Петербург (Эль-Салим С.З.)
Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург (Манойлов В.В.)
Университет ИТМО, г. Санкт-Петербург (Манойлов В.В.)
Контакты: Манойлов Владимир Владимирович, manoilov_vv@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 20.02.2017

Методом ЯМР были измерены магнитные индукции В₁ внутри и В₂, В₃ снаружи образца магнитной жидкости, помещенного во внешнее магнитное поле с индукцией В₀. Измерения показали: 1) внутри образца магнитная индукция В₁ = В₀ + (λ - K)µ₀ М, где М – намагниченность, λ – константа эффективного поля, K – коэффициент размагничивания; 2) снаружи образца, у поверхности, нормальной В₀, В₂ = В₀ + (λ + K)µ₀ М; 3) снаружи образца у поверхности, параллельной В₀, В₃ = В₀–K µ₀ М. Таким образом, при переходе через нормальные индукции В₀ поверхности магнетика внутрь образца индукция скачком уменьшается на 2K µ₀М, а при переходе наружу индукция скачком увеличивается на 2K µ₀М. Это несоответствие теореме Гаусса, отрицающей скачок нормальной проекции индукции при переходе через поверхность образца, можно объяснить присутствием поверхностных магнитных зарядов. При выходе из образца через боковую поверхность индукция уменьшается на λµ₀М, а при входе увеличивается на λµ₀М. Это можно объяснить тем, что внутри образца магнитные моменты однодоменных наночастиц создают поток индукции, параллельный В₀.

 
Кл. сл.: парамагнетик, намагниченность, коэффициент размагничивания, поверхностные магнитные заряды, скачок магнитной индукции, теорема Гаусса

Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)
Контакты: Жерновой Александр Иванович, azhspb@rambler.ru

 
Материал поступил в редакцию 24.01.2017

При пропускании через коллоидный раствор ферромагнитных наночастиц магнетита ИК-излучения наложение на образец магнитного поля приводит к появлению колебательно-вращательного спектра поглощения с энергией колебательных уровней, близкой к энергии обменного взаимодействия в магнетите. Эффект можно объяснить превращением энергии фотонов в энергию колебаний, разрушающих доменную структуру магнетита при температуре, выше точки Кюри. Глубина потенциальной ямы, определяемая по схождению колебательных уровней энергии, значительно больше температуры Кюри магнетита в энергетических единицах, поэтому причиной разрушений доменов можно предположить туннельный эффект или параметрический резонанс при наложении линейных и крутильных колебаний с одинаковой частотой.

 
Кл. сл.: магнитная жидкость, магнитное поле, колебательно-вращательный ИК-спектр, однодоменные ферромагнитные наночастицы

Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(технический университет)
Контакты: Жерновой Александр Иванович, azhspb@rambler.ru

 
Материал поступил в редакцию 20.04.2017

Приведен ряд примеров как тривиальных, так и достаточно сложных, продемонстрировавших эффективность вариационных методов при математическом моделировании различных физических процессов. Некоторые из приведенных примеров могут моделироваться и с помощью альтернативных подходов, а такие как модель акустики пористых сред (теория Био), по всей вероятности, моделируются только с помощью вариационных методов. Основной упор в обзоре сделан на детализацию подробностей применения вариационных подходов, что не всегда делается в оригинальных работах, где эти методы используются для решения сложных задач. В приложении приведен ряд полезных сведений по вариационным методам, в том числе принцип симметрии кинетических коэффициентов Онзагера и обобщенный вариационный принцип.

 
Кл. сл.: механика сплошных сред, связанные физические поля, вариационный принцип, вариационное уравнение, условия голономности вариационных уравнений, диссипативный потенциал, обобщенный вариационный принцип

Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург
Контакты: Шарфарец Борис Пинкусович, sharb@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 2.02.2017

Основой операции деконволюции спектра является фильтрация по Винеру. Для подавления колебаний Гиббса и низкочастотных шумов производится умножение выхода фильтра Винера на входной спектр. Пороговая кривая, определяющая операцию обнаружения пиков, содержит фоновую составляющую, разделяющую полезный сигнал и шум, и локальную составляющую, отделяющую шумовые сателлитные пики. Для дополнительного повышения разрешающей способности обнаружения пиков производится 2-кратное дифференцирование результата пороговой обработки.

 
Кл. сл.: деконволюция спектра, обнаружение спектральных пиков, фильтр Винера

Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург
Контакты: Бардин Борис Васильевич, bardin.bv@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 20.03.2017

Рассмотрена задача обнаружения и различения информативных составляющих многокомпонентных сигналов на фоне аддитивных некоррелированных шумов. Решение данной задачи основано на гармоническом анализе Фурье с использованием знакового аналого-стохастического квантования реализации исследуемого сигнала. Данный вид квантования позволяет осуществлять предельно грубое двухуровневое (бинарное) квантование без систематической погрешности независимо от статистических свойств анализируемых сигналов. Разработанные алгоритмы гармонического анализа обеспечивают высокую вычислительную эффективность. Практическая реализация этих алгоритмов в основном сводится к выполнению простейших арифметических операций суммирования и вычитания дискретных значений фильтрующих функций, вычисленных в моменты времени, когда результат знакового аналого-стохастического квантования меняет свой знак. Для принятия решения об обнаружении гармонических составляющих используется критерий превышения порогового значения оценками амплитуд гармонических составляющих. Результаты экспериментальных исследований показывают, что использование знакового аналого-стохастического квантования позволило эффективно обеспечить устранение влияния аддитивного некоррелированного шума и получить высокое качество восстановления непрерывных многокомпонентных полезных сигналов.

 
Кл. сл.: многокомпонентный сигнал, аддитивный шум, гармонический анализ, знаковое аналого-стохастическое квантование, знаковый сигнал

Самарский государственный технический университет, Россия
Контакты: Машков Андрей Валерьевич, mavstu@list.ru

 
Материал поступил в редакцию 17.04.2017

В данной работе проведен краткий анализ аналитических средств контроля паров компонент ракетных топлив (КРТ) в окружающей среде. Предложен метод, позволяющий проводить оперативный контроль окружающей среды по обнаружению паров КРТ в соответствии с требованиями современного газового анализа. Показан вариант формирования газоаналитического комплекса на аэромобильной, подвижной и стационарной основах для повышения достоверности контроля и повышения качества химической безопасности специальных объектов.

 
Кл. сл.: компоненты ракетных топлив, газоаналитические приборные комплексы, охрана окружающей среды, газочувствительные полупроводниковые датчики, алгоритмы обработки данных газового анализа

АО "Научно-исследовательский институт физических измерений", г. Пенза
(Белозерцев А.И.)
Санкт-Петербургский горный университет (Черемисина О.В.)
ООО "Омега", г. Санкт-Петербург (Эль-Салим С.З.)
Институт аналитического приборостроения РАН, г. Санкт-Петербург (Манойлов В.В.)
Университет ИТМО, г. Санкт-Петербург (Манойлов В.В.)
Контакты: Манойлов Владимир Владимирович, manoilov_vv@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 10.02.2017

Целью науки является приобретение новых знаний. Существуют сферы, где присутствие человека невозможно. Для приобретения знаний в таких сферах необходимы дистанционно управляемые или автономные исследовательские аппараты. Существенным элементом таких аппаратов является комплекс научных приборов. Статья посвящена основным вопросам, связанным с созданием автономных исследовательских аппаратов, целью которых является получение новых знаний и передача этих знаний оператору аппарата.

 
Кл. сл.: автономный аппарат, комплекс научных приборов, искусственная нейронная сеть, технология МОДУС-НС, самообучение, извлечение знаний

Московский государственный технологический университет "СТАНКИН"
(Кабак И.С., Суханова Н.В.)
Институт конструкторско-технологической информатики РАН, Москва
(Шептунов С.А., Соломенцев Ю.М.)
Контакты: Кабак Илья Самуилович, ikabak@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 10.04.2017