Статья посвящена развитию отечественного масс-спектрометрического приборостроения в последние 60 лет и вкладу Лидии Николаевны Галль в его создание и развитие. Рассмотрены основные решенные ею научные задачи, связанные с созданием серийных и уникальных изотопных и химических масс-спектрометров. Отмечены выдвинутые Л.Н. Галль физические и ионно-оптические принципы построения оптимальных источников ионов с электронной ионизацией, с поверхностной термоионизацией и на основе электрораспыления (ЭРИАД), которые используются в современных отечественных и зарубежных масс-спектрометрах.

 
Ключевые слова: масс-спектрометр, масс-анализатор, разрешающая способность, чувствительность, проба, ионы, источник ионов, масс-спектр, элементный, изотопный, ЭРИАД, электроспрей

EDN: VQTUOY

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
(Галль И.Р., Саченко В.Д., Галль Н.Р.)
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург (Галль Н.Р.)
Контакты: Галль Иван Ростиславович, vanyagall@gmail.com

 
Материал поступил в редакцию 13.01.2025

Статья посвящена светлой памяти Лидии Николаевны Галль – доктора физико-математических наук, профессора, академика РАЕН, автору более 300 научных публикаций и 82 патентов на разработку и усовершенствование масс-спектрометров. Главные вклады в развитие российской и мировой науки Л.Н. Галль следующие. (А) Разработка методов расчета масс-спектрометров и создание метода "электроспрей" для измерения масс-спектров нелетучих соединений. Метод "электроспрей" сейчас является основным методом масс-спектрометрического анализа в фармакологии и биотехнологиях. (Б) Разработка подходов в теоретической биофизике, нацеленных на изучение воздействий слабых и сверхслабых полей и излучений на живые системы, подходов, основанных на новаторских квантово-физических представлениях. Эти представления уже широко используются в современной медицине и биомедицине. (С) Для объединения ученых, занимающихся разработкой нового направления в науке, изучающего воздействие слабых и сверхслабых полей и излучений, основала и провела в период 1997—2018 гг. восемь Международных конгрессов "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине".

 
Ключевые слова: Лидия Николаевна Галль, масс-спектрометрия, сверхслабые воздействия, живые и неживые системы, биофизика, слабые поля и излучения, квантовая биоэнергетика

EDN: POQVAT

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
(Левковская Г.М., Галль И.Р.)
Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, Санкт-Петербург, Россия (Боголюбова А.Н.)
Контакты: Левковская Галина Михайловна, ggstepanova@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 07.11.2024

Рассмотрены основные этапы внедрения, применения и развития высокотемпературного масс-спектрометрического эффузионного метода Кнудсена для исследования процессов испарения и термодинамических свойств неорганических систем и материалов. Приведены некоторые результаты, полученные на специализированных приборах и на модифицированных масс-спектрометрах, оснащенных высокотемпературными испарителями. Обсуждаются результаты первого этапа лабораторной модификации масс-спектрометра МТИ-350 Г для идентификации состава газовой фазы и определения термодинамических свойств неорганических систем и материалов, включая высокоэнтропийную керамику, при высоких температурах. Проиллюстрированы актуальность и потенциальные возможности создания современного отечественного масс-спектрометра для изучения процессов испарения и термодинамических свойств неорганических систем и материалов при высоких температурах на основе созданного в нашей стране магнитного масс-спектрометра МТИ 350 Г.

 
Ключевые слова: высокотемпературная масс-спектрометрия, эффузионный метод Кнудсена, испарение, термодинамика, неорганические системы и материалы

EDN: TBXGDW

Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург (Шилов А.Л.)
Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН, Санкт-Петербург (Столярова В.Л.)
Контакты: Столярова Валентина Леонидовна, v.stolyarova@spbu.ru

 
Материал поступил в редакцию 29.10.2024

Целью исследования было продемонстрировать возможности классификации и разделения на кластеры данных измерений малогабаритного квадрупольного масс-спектрометра МС7-200 с прямым вводом пробы при атмосферном давлении, разработанного в ИАП РАН. Для кластеризации результатов масс-спектрометрических измерений использовались метод главных компонент (для снижения размерности полученных данных) и метод машинного обучения k-средних. В качестве объектов измерений использовались 19 образцов ферментированной кисломолочной продукции двух групп. В первую группу вошли образцы продукции от индивидуальных фермерских хозяйств, во вторую – образцы промышленной продукции. Была поставлена задача автоматически распознать принадлежность измеряемого образца группе. На измеренных масс-спектрометрических данных этих образцов в двумерном пространстве главных компонент были построены разделимые 2 кластера, соответствующие 2 группам образцов.

 
Ключевые слова: масс-спектрометрический анализ, пищевая промышленность, молочная продукция, метод главных компонент

EDN: SQFAJA

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Зайцева Анна Юрьевна, anna@da-24.ru

 
Материал поступил в редакцию 06.08.2024

В статье представлены результаты исследования выживаемости клеток культуры HeLa при их культивации на поверхности вертикального массива полупроводниковых нитевидных нанокристаллов (ННК). Показана выживаемость клеток при росте на поверхности ННК, сформированных из фосфида галлия со средней длиной 4 и 8 мкм, а также арсенида галлия со средней длиной 2 мкм. Демонстрируется возможность трансфекции клеток при культивации на массиве ННК путем прямого введения плазмиды в культуральную среду. Показана зависимость эффективности трансфекции от средней длины ННК.

 
Ключевые слова: нитевидные нанокристаллы, трансфекция, культура клеток, цитотоксичность

EDN: OCYABU

Санкт-Петербургский академический университет им. Ж.И. Алферова РАН,
Санкт-Петербург, Россия
(Шмаков С.В., Сосновицкая З.Ф., Кондратьев В.М., Букатин А.С., Большаков А.Д.)
Московский физико-технический институт, Москва, Россия (Кондратьев В.М., Большаков А.Д.)
Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург, Россия (Букатин А.С.)
Ереванский государственный университет, Ереван, Республика Армения (Большаков А.Д.)
Санкт-Петербургский государственный университет, Снкт-Петербург, Россия (Большаков А.Д.)
Контакты: Шмаков Станислав Витальевич, stas-svs@list.ru

 
Материал поступил в редакцию 12.12.2024

Описана экспериментальная установка для изучения процесса распространения пламени метано- и пропано-воздушных смесей с водородом в канале Хеле-Шоу. Установка была собрана в лабораторных условиях и представляет собой канал из двух параллельных стеклянных пластин с перегородками, установленными между ними, которые образуют трапециевидный плоский диффузор. Проведена визуализация фронта пламени между прозрачными пластинами канала, позволившая обнаружить изменения формы и структуры фронта пламени, обусловленные гидродинамическими и теплодиффузионными факторами.

 
Ключевые слова: гидродинамика, газовая смесь с водородом, визуализация, канал Хеле-Шоу, фронт пламени, плоский диффузор, скоростная видеосъемка, приборы для исследования горения

EDN: YCPOYW

Сургутский государственный университет: Политехнический институт, г. Сургут
(Алексеев М.М., Семенов О.Ю.)
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, Москва (Рашковский С.А., Якуш С.Е.)
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск (Рашковский С.А.)
Контакты: Семенов Олег Юрьевич, phys7sou@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 30.10.2024

В работе рассмотрена возможность применения экспериментальной интерференционной установки с опорным волновым фронтом, сформированным путем дифракции лазерного пучка на микрометрическом отверстии, для контроля поверхности. Получение высокоточной и достоверной информации о геометрических параметрах поверхности объектов всегда являлось важной задачей метрологии, поэтому данная работа актуальна и перспективна. В работе определена цель и поставлена задача исследования. Приведены внешний вид и оптическая схема, а также описана работа схемы. Получены размах (peak-to-valley, R) и среднеквадратическое отклонение (RMS, s) в микрометрах поверхности, а также распределение коэффициента отражения в двух направлениях по x и по y.

 
Ключевые слова: интерференционная установка, распределение коэффициента отражения, размах, точность измерений, среднеквадратическое отклонение, пленочный отражатель

EDN: QDSTDM

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП), Санкт-Петербург
Контакты: Майоров Евгений Евгеньевич, majorov_ee@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 17.09.2024

В работе рассмотрена проблема выбора источника света для микроинтерференционного метода контроля рельефа поверхности. В настоящее время огромное внимание уделяется суперлюминесцентным светодиодам, потому что они являются оптимальными источниками света для низкокогерентной интерферометрии за счет своих технических характеристик. Применение спектрального метода для выявления пиковой длины волны излучения и ширины спектра источника, которая определяет длину когерентности, значимо. Поэтому настоящая работа актуальна и перспективна В работе поставлена цель и поставлена задача исследования. Приведены функциональные схемы измерительной установки и блока монохроматора. Получены графические зависимости относительной спектральной чувствительности суперлюминесцентных светодиодов на разных гетероструктурах и рассчитаны длины когерентности для каждого источника света.

 
Ключевые слова: атомно-молекулярная структура, спектральный метод, суперлюминесцентный диод, пиковая длина волны излучения, ширина спектра, длина когерентности источника, призма Аббе, гетероструктуры

EDN: RWRDCL

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП), Санкт-Петербург (Майоров Е.Е., Гулиев Р.Б.)
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций
им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, Санкт-Петербург (Бородянский Ю.М.)
Ивангородский гуманитарно-технический институт (филиал ГУАП), г. Ивангород (Дагаев А.В.)
Санкт-Петербургский университет технологий управления и экономики, Санкт-Петербург (Таюрская И.С.)
Контакты: Майоров Евгений Евгеньевич, majorov_ee@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 08.10.2024

Для обеспечения корректных условий при контроле магнитной восприимчивости частиц в магнитометрах пондеромоторного и/или магнитно-реологического типов особенно важным является этап идентификации рабочей (исполнительной) зоны для выполнения такого контроля. В связи с этим предложен новый метод по идентификации этой зоны, отличительной особенностью которого является применение (для диагностики поля между полюсными наконечниками) шарообразного датчика-феррозонда, воспринимающего действие магнитной силы F при удалении x от межцентрового расстояния полюсных наконечников в определенном (по линии действия магнитной силы) направлении. Проведены серии экспериментов с варьированием диаметра d датчика и намагничивающей силы Iω магнитометра.

 
Ключевые слова: магнитометр для контроля магнитной восприимчивости, метод идентификации рабочей зоны, стабильность магнитной силы, шарообразный датчик-феррозонд

EDN: ZMRWTZ

МИРЭА – Российский технологический университет, Москва
Контакты: Сандуляк Дарья Александровна, d.sandulyak@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 25.10.2024

В работе рассмотрены вопросы влияния спекл-полей на формирование амплитуды интерференционного сигнала при контроле деформированной поверхности интерференционной установкой, работающей в низкокогерентном свете. Интерференционные приборы, работающие в низкокогерентном свете, используют источники излучения белого света, суперлюминесцентные диоды, у которых длина когерентности находится в диапазоне от 100 мкм до 1 мкм. Длина когерентности источника излучения является ключевым параметром этих приборов, т.к. чем меньше длина когерентности, тем выше точность измерения микрорельефа поверхности, поэтому данная работа актуальна и перспективна. В статье поставлены цель и задачи исследования, рассмотрены свойства спекл-полей, а также предложен интерференционный метод контроля с применением частичнокогерентного излучения. В процессе эксперимента были проанализированы амплитуда выходного сигнала и выражения для амплитуды интерференционного сигнала, которые позволяют оценить функционирование и изменение параметров, вносимые в оптическую схему измерительной установки.

 
Ключевые слова: экспериментальная интерференционная установка, амплитуда сигнала, длина волны излучения, погрешность измерений, суперлюминесцентное излучение, микрорельеф поверхности, длина когерентности

EDN: VCVKCJ

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП), Санкт-Петербург (Майоров Е.Е.)
Санкт -Петербургский государственный университет гражданской авиации им. Главного маршала авиации А.А. Новикова, Санкт-Петербург (Костин Г.А., Баранов Н.Е.)
Контакты: Майоров Евгений Евгеньевич, majorov_ee@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 09.12.2024

Во многих областях прикладной физики, таких как подводная акустика, радиолокация, климатология, кораблестроение, при работе с морскими волнами возникает необходимость знать не только частотный спектр, но и длины и направления распространения волн. Зависимость спектральной плотности мощности возвышения взволнованной поверхности от частоты и волнового вектора можно оценить описанным в работе методом. Метод отличается простотой оборудования, достаточно снять волны одной видеокамерой и обработать запись на ПК (дана ссылка на авторскую программу с открытым исходным кодом). Возможности дополнительно расширяются при объединении в научную установку видеокамеры и калибровочного прибора – волнографа или вехи для измерения колебаний поверхности воды в точке. В работе даются рекомендации по условиям применения метода видеосъемки и приводятся примеры обработки.

 
Ключевые слова: поверхностное волнение, ветровые волны, трехмерная спектральная плотность мощности волнения, оптический метод измерения, коррекция перспективы

EDN: QFNABU

Федеральный исследовательский центр "Институт прикладной
физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН", Нижний Новгород, Россия
Контакты: Салин Михаил Борисович, mikesalin@ipfran.ru

 
Материал поступил в редакцию 25.11.2024

Разработан программно-алгоритмический метод обработки температурных характеристик термокаталитического сенсора для распознавания типа и определения концентрации горючих газов в многокомпонентных смесях и проведена оценка его применимости. Представлена схема программно-алгоритмического метода, проведены экспериментальные исследования однокомпонентных, двухкомпонентных и многокомпонентных смесей, состоящих из углеводородов и водорода. Результаты показали, что метод позволяет распознавать тип горючего газа и определять концентрацию с точностью до 90%.

 
Ключевые слова: термокаталитический сенсор, селективность, многокомпонентные смеси, метод главных компонент, определение концентрации, водород, обработка данных

EDN: YWZFHO

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия
Контакты: Осипова Татьяна Владиславовна, t.osipova.95@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 21.11.2024

Осуществлен выбор хаотических сигналов (ХС), синтезированных с помощью различных генераторов хаотических сигналов (ГХС) для обеспечения надежной передачи данных в системах, с помощью показателей надежности. Указано, что в литературе проводится неполный или частичный анализ свойств ХС, синтезированных с помощью различных ГХС, по показателям надежности. Методами имитационного моделирования для каждого из выбранных ГХС был сгенерирован ряд последовательностей для дальнейшей оценки их свойств с помощью значений максимального бокового пика автокорреляционной функции (АКФ) и пик-фактора сигнала, как одних из самых важных показателей надежности. Приведено их математическое описание и требования, которые они выдвигают к используемым сигналам. Дана содержательная формулировка задачи выбора ХС, синтезированных с помощью ГХС для обеспечения надежной передачи данных в системах, с помощью указанных показателей. Приведено ее математическое описание. Проведены расчеты значений максимальных боковых пиков АКФ и пик-фактора разнообразных ХС, сгенерированных с помощью методов имитационного моделирования. Сравнительный анализ полученных результатов позволил разделить исследуемые ХС, синтезированные с помощью ГХС, на три группы: удовлетворяют выдвигаемым требованиям, частично удовлетворяют выдвигаемым требованиям и не удовлетворяют выдвигаемым требованиям. На основе полученных данных осуществлен выбор ХС, синтезированных с помощью различных ГХС, для обеспечения надежной передачи данных в системах. Приведено краткое описание полученных результатов. Показано, что, помимо ХС, полностью удовлетворяющих выдвигаемым требованиям, а также не удовлетворяющих им, существует большая группа различных ГХС, которые частично удовлетворяют выдвигаемым требованиям. Указано, что при использовании таких ГХС в системах необходимо обращать внимание на их свойства и выбирать такие начальные условия и значения управляющих параметров ГХС, при которых формируемые ХС будут обладать требуемыми характеристиками.

 
Ключевые слова: хаотические сигналы, оценка, надежность, автокорреляционная функция, пик-фактор

EDN: PHUZDX

Московский государственный лингвистический университет, Москва (Гавришев А.А. )
Северо-кавказский федеральный университет, г. Ставрополь ( Осипов Д.Л. )
Контакты: Гавришев Алексей Андреевич, alexxx.2008@inbox.ru

 
Материал поступил в редакцию 25.10.2024