Представляет Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ"
ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ИЗМЕРЕНИИ ИОННОЙ ПОДВИЖНОСТИ
Головин А. В., Беляков В. В., Васильев В. К. и др. Приборы и системы для спектрометрии ионной подвижности
Проведен обзор приборов и систем, используемых в технологии спектрометрии ионной подвижности для обнаружения сверхмалых количеств веществ. Рассмотрена общая схема приборов на основе спектрометрии ионной подвижности, области применения, преимущества и недостатки доступных на рынке устройств, различные источники ионизации, конструкции дрейфовых областей.
Ключевые слова: спектрометрия ионной подвижности, источники ионизации, обнаружение сверхмалых количеств веществ, дрейфовая ячейка, расчет конструкции.
Golovin A. V., Belyakov V. V., Vasil'ev V. K., et al. Devices and systems for ion mobility spectrometry
Review of devices and systems used in ion mobility spectrometry technology for the detection of minute substance quantities is presented. General scheme of devices based on ion mobility spectrometry, fields of usage, advantages and disadvantages of devices, accessible on the market, different ionization sources, and drift areas designs were considered.
Keywords: ion mobility spectrometry, ionization sources, detection of minute substance quantities, drift cell, structure evaluation.
Васильев В. К., Беляков В. В., Першенков В. С. и др. Методы калибровки спектрометра ионной подвижности … 12
Рассмотрены методы калибровки спектрометров ионной подвижности с использованием паров взрывчатых веществ и продуктов, выделяющихся при горении коронного разряда. Представлена система калибровки, которая интегрирована в общую систему управления спектрометром.
Ключевые слова: спектрометрия ионной подвижности, обнаружение следов взрывчатых веществ, калибровка.
Vasil'ev V. K., Belyakov V. V., Pershekov V. S., et al. Calibration methods for ion mobility spectrometer
Calibration methods for ion mobility spectrometers using explosives vapors and products of corona discharge burning are considered. Calibration system integrated into overall control system of spectrometer is presented.
Keywords: ion mobility spectrometry, detection of explosives traces, calibration.
Беляков В. В., Малкин Е. К., Шуренков В. В. и др. Устройство импульсного нагрева пробы в спектрометре ионной подвижности … 17
Описано устройство отбора пробы с импульсным нагревом промежуточного носителя для спектрометра ионной подвижности. Проведено численное моделирование структуры импульсного нагревателя. Разработана конструкция устройства отбора пробы, использующая импульсный нагрев промежуточного носителя. Приведены экспериментальные результаты апробации устройства отбора пробы.
Ключевые слова: спектрометрия ионной подвижности, обнаружение следовых количеств веществ, подогрев поверхности импульсным нагревателем, отбор пробы.
Belyakov V. V., Malkin E. K., Shurenkov V. V., et al. The pulse heating device in ion mobility spectrometer
Sampling device with pulse heating of intermediate carrier for ion mobility spectrometer is described. Numerical simulation of pulse heater structure was carried out. Design of sampling device using pulse heating of intermediate carrier was developed. Experimental results of sampling device testing are presented.
Keywords: ion mobility spectrometry, detection of minute substance quantities, surface heating by pulse heater, sampling.
Громов Е. А., Беляков В. В., Варламов Н. В. и др. Система управления коронным разрядом с модуляцией поля в ионном источнике спектрометра ионной подвижности … 21
В статье представлена система управления коронным разрядом с модуляцией поля в ионном источнике спектрометра ионной подвижности, которая позволяет повысить стабильность работы и увеличить разрешающую способность прибора. Алгоритм поджига коронного разряда, который реализован схемой формирования коронного разряда без дополнительных поджигающих электродов, упрощает конструкцию предлагаемого источника и электронную схему управления.
Ключевые слова: коронный разряд, ионная подвижность, модуляция электрического поля, ионный источник спектрометра.
Gromov E. A., Belyakov V. V., Varlamov N. V., et al. Ignition method of corona discharge with modulation of the field in ion source of ion mobility spectrometer
This article describes an improved version of the ion mobility spectrometer considered in [1]. The new method for the ignition of the corona discharge has been developed, which improves the stability of the ion mobility spectrometer and the resolution of the instrument. The system of forming a corona discharge without additional electrode used in a number of known structures for the pre-ionization has been developed, this simplifies the design of the proposed source and an electronic control circuit.
Keywords: corona discharge, ion mobility, electric field modulation, ion source of spectrometer.
РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ
Бакеренков А. С., Беляков В. В., Шуренков В. В. и др. Система для измерения параметров операционных усилителей при радиационных испытаниях … 25
Разработана измерительная система для радиационных испытаний операционных усилителей на стойкость к воздействию ионизирующего излучения. В состав измерительной системы входит плата коммутатора, позволяющая подключать к системе операционные усилители разных типов. Предусмотрена возможность задания и контроля температуры исследуемых операционных усилителей. Система позволяет производить автоматическое управление сбором, накоплением и обработкой экспериментальных данных, что особенно важно для длительных экспериментов. Проведена экспериментальная апробация системы в радиационном эксперименте.
Ключевые слова: операционный усилитель, входной ток, напряжение смещения, автоматизация измерений, коммутатор, радиационный эксперимент.
Bakerenkov A. S., Belyakov V. V., Surenkov V. V., et al. System for the measurement of operational amplifiers in radiation hardness testing
Measuring system for operational amplifiers testing for radiation hardness was developed. Measuring system includes multiplexer card allowing to connect operational amplifiers of different types to the system. The possibility of definition and control of operational amplifier temperature is provided. The system allows to realize automatic control of experimental data collection, storage and processing which especially important to prolonged experiments. Experimental testing of the system in radiation hardness experiment was carried out.
Keywords: operational amplifier, input current, bias voltage, measurement automation, multiplexer, radiation hardness experiment.
Барбашов В. М. Моделирование функциональных отказов цифровых систем при воздействии радиации … 29
Рассмотрены методы моделирования функциональных отказов цифровых систем при воздействии радиации, основанные на модели нечеткого цифрового автомата Брауэра. Принципиальным отличием данного метода от традиционных является возможность учета в явной форме в функционально–логических моделях интегральных микросхем (ИМС) зависимости их радиационной стойкости от режима работы, функционального состояния, конструктивно–технологических и схемотехнических параметров ИМС. Рассматриваются методики построения критериальных функций принадлежности базовых элементов для ИМС различной технологии. Даны алгоритмы прогнозирования переходных и остаточных радиационных эффектов в ИМС.
Ключевые слова: отказ цифровых систем, нечеткий цифровой автомат Брауэра, радиационная стойкость.
Barbashov V. M. Simulation of functional failures of digital systems from radiation influence
Simulation methods of functional failures of digital systems from radiation influence based on Brauer fuzzy automat model are considered. The possibility of explicit consideration in IC chips functional-logical models of the dependence of its radiation hardness from working mode, functional status, design-technological and circuit-analytical IC chip parameters is the principal difference of this method from traditional ones. Building methods for criteria functions for belonging of basic elements to IC chips of different technologies are considered. Prognostic algorithms for transient and permanent radiation effects in IC chips are given.
Keywords: digital system failure, Brawer fuzzy digital automat, radiation hardness.
Подлепецкий Б. И. Влияние ионизирующего излучения на характеристики интегральных датчиков водорода с МДП-транзисторными чувствительными элементами … 35
Представлены экспериментальные данные и результаты моделирования влияния ионизирующего излучения на основные метрологические и эксплуатационные характеристики интегральных датчиков водорода на основе МДП-транзисторных чувствительных элементов с различными схемными конфигурациями.
Ключевые слова: ионизирующее излучение, датчик водорода, МДП-транзисторный чувствительный элемент, метрологические и эксплуатационные характеристики.
Podlepetsky B. I. Influence of ionizing radiation to characteristics of integral hydrogen sensors with MIS-transistor sensitive elements
Experimental data and simulation results of the influence of ionizing radiation to main metrological and operational characteristics of integral hydrogen sensors based on MIS-transistor sensitive elements with different circuit configurations are presented.
Keywords: ionizing radiation, hydrogen sensor, MIS-transistor sensitive element, metrological and operational characteristics.
Водохлебов И. Н., Симаков А. Б. Дозиметр СВЧ-излучения … 42
Представлена новая методика измерения поглощенной дозы электромагнитного излучения СВЧ-диапазона. Приведены результаты моделирования и экспериментальных исследований детекторного элемента, а также рабочие характеристики макетного образца дозиметра СВЧ-излучения.
Ключевые слова: электромагнитное излучение, дозиметр, поглощенная энергия, детекторная сборка.
Vodokhlebov I. N., Simakov A. B. Microwave radiation dosimeter
A new technique for measuring absorbed doses of microwave electromagnetic radiation is presented. The results of computer simulation and experimental studies of the detector element for microwave radiation dosimeter are shown. On the basis of a new technique and the developed detector, the breadboard model of the microwave dosimeter is created, its performance data are resulted.
Keywords: electromagnetic radiation, dosimeter, absorbed energy, detector assembly.
Машинистов Р. Ю., Шмелева А. П., Чернышев Ю. А. Системы управления детектора TRT в эксперименте ATLAS на Большом адронном коллайдере … 47
Представлено описание аппаратно-программного обеспечения одного из основных приборов в эксперименте ATLAS – трекового детектора переходного излучения, предназначенного для измерения координат треков и для идентификации электронов. Для обеспечения работы детектора должна быть разработана система управления конфигурациями считывающей электроники и соответствующее программное обеспечение.
Ключевые слова: детектор элементарных частиц, система сбора данных, программное обеспечение, база данных.
Mashinistov R. Yu., Shmeleva A. P., Chernyshev Yu. A. Control systems of TRT detector of ATLAS experiment for Large Hadron Collider
The description of hardware and software of one of the main systems of ATLAS experiment - transition radiation track detector, intended for track coordinates measurement and for electron identification, is presented. Control system of data reading electronics configuration and relevant software should be developed.
Keywords: detector of elementary particles, data collection system, software, database.
ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Королев А. Н., Полищук Г. С. Цифровые измерительные системы на основе измерения координат изображения марки на светочувствительной матрице ТВ-камеры … 50
Рассмотрена концепция разработки оптических цифровых измерительных систем, основанная на измерении координат изображения марки на светочувствительной матрице ТВ-камеры с субмикронной точностью. Показана эффективность такого подхода для создания широкого класса приборов для линейных и угловых измерений. Обсуждаются вопросы, связанные с оптимизацией формы оптической марки и алгоритмов обработки массива видеоданных. Представлены результаты измерений, приведены дополнительные достоинства приборов, особенно важные для измерительной практики.
Ключевые слова: CCD-матрица, CMOS-матрица, линейно-угловые измерения, цифровой автоколлиматор, измерения отклонения от прямолинейности, датчик угла.
Korolev A. N., Polishchuk G. S. Digital measuring systems based on the coordinate measuring of target image on the photosensitive CCD
The article deals with the engineering of digital measuring systems, based on the coordinate measuring of target image on the photosensitive CCD with submicron accuracy. The efficiency of such approach for development of wide range of instruments for angular and linear measurements is shown. The important questions related to the optimization of the optical target form and algorithms of video data array processing are discussed. The measured results and the additional qualities of such instruments that are important for measuring practice are presented.
Keywords: CCD-array, CMOS-array, linear and angular measurements, digital autocollimator, measurement of deviation from straight line, angular sensor.
Добронравов О. Е., Дрындин А. В. Проектирование накопителя данных измерений для мобильных цифровых информационо-измерительных систем … 53
Рассмотрен ряд практических вопросов проектирования накопителей данных измерений для мобильных цифровых информационно-измерительных систем и интеллектуальных датчиков. Сформулированы критерии для выбора основы проектного решения накопителя данных измерений на базе флэш-памяти.
Ключевые слова: информационно-измерительная система, накопитель, флэш-память.
Dobronravov O. E., Dryndin A. V. Data storage design for mobile measuring systems and smart sensors
Practical questions of data storage design for mobile measuring systems and smart sensors are considered. The basic requirements and design evaluation criteria for data storage based on flash memory are formulated.
Keywords: data-measuring system, storage device, flash memory.
Лихачев И. Г., Пустовой В. И. Волоконно-оптическая система измерения давления … 56
На основе метода прямого спектрального детектирования разработана четырехканальная волоконно-оптическая система измерения наноперемещений и давления. Метод обеспечивает высокую абсолютную точность измерений, большой динамический диапазон, невосприимчивость к шумам в системе и не требует применения подвижных механических узлов. Разрешающая способность метода составляет ~10–6 от полного диапазона измерений для времени одного измерения 20 мс. Прибор невосприимчив к электромагнитным помехам и способен работать в пожаро- и взрывоопасных условиях. Метод обработки сигналов допускает мультиплексирование измерительных каналов и объединение приборов в сети.
Ключевые слова: волоконно-оптический датчик, интерферометр, давление, точность измерения.
Likhachiev I. G., Pustovoy V. I. The fiber optic pressure measurement system
Four-chanel interferometric fiber-optic sensing system is designed for accurate and reliable measurement of microdisplacement and pressure. The measuring system includes probes connected to the processing unit by the fiber optic cable and the computer for the data processing. High sensitivity of the system is provided by the Fabry-Perot interferometer used as a probe. The operation of the system is based on the straightforward detection and processing of the broadband spectrum of the light reflected from the probe. The spectral distribution unambiguously characterizes the value of measurement which is recovered by a proper processing technique. The employment of spectral encoding demonstrated high noise resistance of the system and insensitivitiy to the optical power variations. The pressure sensor resolution is 10–6 of the full pressure scale at the 20 ms measurement time.
Keywords: fiber-optical sensor, interferometer, pressure, measurement accuracy.
Бармашов И. С. Технология плазмохимического травления и изготовления МЭМС-датчиков … 60
Кратко рассмотрены достоинства метода плазмохимического травления для создания емкостных МЭМС-датчиков. В качестве примера приведен инклинометр, разработанный ООО "Совтест-АТЕ" на основе данной технологии.
Ключевые слова: емкостные МЭМС-датчики, плазмохимическое травление, инклинометр.
Barmashov I. S. Technology of plasma-chemical etching and MEMS-sensors manufacturing
Advantages of plasma-chemical etching method for manufacturing of capacitive MEMS-sensors are briefly considered. The inclinometer developed by OOO "Sovtest-ATE" on the base of this technology is presented as an example.
Keywords: capacitive MEMS-sensors, plasma-chemical etching, inclinometer.
ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)
Касаткин С. И., Васильева Н. П., Муравьев А. М. Спин-вентильные и спин-туннельные магниторезистивные наноэлементы и устройства на их основе … 63
Рассмотрены разрабатываемые и выпускаемые в мире магниточувствительные наноэлементы на основе спин-вентильных и спин-туннельных магниторезистивных металлических наноструктур и устройства на базе этих наноэлементов. Обсуждены основные области их применения.
Ключевые слова: спин-вентильный и спин-туннельный магниторезистивный эффект, металлические наноструктуры, наноэлементы.
Kasatkin S. I., Vasil'eva N. P., Murav'ev A. M. Spin-gate and spin-tunnel magnetoresistive nanoelements and devices based on these nanoelements
Magnetosensitive elements based on spin-gate and spin-tunnel magnetoresistive metallic nanostructures and devices based on these nanoelements which were developed and manufactured worldwide were considered. Main fields of its usage were discussed.
Keywords: spin-gate and spin-tunnel magnetoresistive effect, metallic nanostructures, nanoelements.
Библиография+ … 72
Выставки (июль–декабрь 2011 г.) … 74
* * *
Contents and abstracts … 75