В работе представлены результаты исследования газовой проницаемости тонких силиконовых мембран в составе системы прямого ввода пробы в квадрупольный масс-спектрометр МС7-200. Исследованы материалы 4 марок: Sylgard-184, PlatSet-30, Lasil-T4 и Lasil-C. Толщина изготовленных мембран варьировалась от 45 до 75 мкм. Определена наиболее проницаемая мембрана – PlatSet-30 (50мкм). Также проведено сравнение масс-спектров, полученных при использовании мембранной системы ввода пробы и системы прямого капиллярного ввода пробы. В качестве исследуемого газа использовались: атмосферный воздух, сернистый газ в азоте и пентан в воздухе. Показаны преимущества мембранного ввода пробы по сравнению с капиллярным, а именно, увеличение чувствительности по отдельным компонентам при малых концентрациях образца. Основной недостаток силиконовых мембран — это достаточно высокая вероятность их повреждения при установке в систему мембранного ввода.

 
Кл. сл.: масс-спектрометрия, силиконовые мембраны, мембранный ввод, полидиметилсилоксан

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Титов Юрий Алексеевич, toplm@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 23.03.2023

Проведено исследование отклика термокаталитических сенсоров водорода с катализаторами платиновой группы (Pt+3Pd, Pt, Pd, Ir и Rh) в диапазоне комнатных температур. Показано, что реакция беспламенного каталитического горения водорода на Pt и Pt+3Pd катализаторах протекает при температуре 20 ºС, что проявляется в самопроизвольном нагреве чувствительного элемента термокаталитического сенсора и увеличении сопротивления микронагревателя. Впервые проведено измерение температуры микронагревателя. Показано, что температура увеличивается на 99 ºС и 84 ºС в поверочной газовой смеси, содержащей 0.96% об. водорода, для Pt и Pt+3Pd катализаторов соответственно. Предложен способ измерения концентрации водорода термокаталитическим сенсором без подачи нагревающего напряжения.

 
Кл. сл.: термокаталитический сенсор водорода, катализаторы платиновой группы, беспламенное горение, температура самоинициирования реакции

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия
Контакты: Иванов Иван Иванович, i.ivan1993@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 28.03.2023

В данной работе проведено исследование возможности определения концентрации водорода в многокомпонентной газовой смеси с использованием метода главных компонент. Исходные данные получены системой, включающей 8 сенсоров, на каждом из которых измерены свои значения отклика. На основе полученных результатов было установлено, что, вне зависимости от количества сенсоров, полученные значения главных компонент образуют линейные зависимости концентрации, которые пропорциональны между собой. При этом однозначно определяется разная концентрация водорода, чистого или в многокомпонентной смеси. Определена методика исследования и представлены результаты, показавшие, что метод главных компонент позволяет как визуально различать отклики сенсоров при разной концентрации, так и с использованием дополнительных математических операций получить значение концентрации.

 
Кл. сл.: термокаталитический сенсор, метод главных компонент, определение концентрации, водород, обработка данных

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

 
Материал поступил в редакцию 14.02.2023

Развитие информационных технологий и математических методов по обработке данных играет существенную роль для установления различных особенностей в анализируемых нуклеиновых кислотах и тенденций их изменений. Важным этапом в технологии массового параллельного секвенирования нуклеиновых кислот является процесс построения последовательности нуклеотидов по измеренным интенсивностям сигналов флуоресценции. В работе рассматривается алгоритм генерации обучающей выборки, которая используется для построения последовательности буквенных кодов нуклеотидов ДНК по интенсивностям сигналов флуоресценции, полученным непосредственно по результатам обработки изображений. В такие сигналы не были внесены корректировки, связанные с физическими и химическими особенностями проведения процесса секвенирования. В алгоритме использованы метод главных компонент и классификатор, основанный на методе k-средних. С помощью такого классификатора данные после преобразования методом главных компонент разделяются на четыре независимых класса по числу буквенных кодов нуклеотидов ДНК. С помощью обучающей выборки определяется принадлежность вектора, содержащего данные сигналов флуоресценции, одному из классов, а значит, его буквенный код. Алгоритм апробирован на тестовой выборке и показал высокую достоверность результатов.

 
Кл. сл.: секвенирование нуклеиновых кислот, математическая обработка и классификация многомерных данных, метод главных компонент, машинное обучение

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Манойлов Владимир Владимирович, manoilov_vv@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 16.03.2023

На основе признанных вероятностных моделей распределения времен первого отказа технических устройств дана оценка вероятности получения ошибочного результата генетического анализа при реализации полимеразной цепной реакции в реальном времени. Использованы модели плотности распределения вероятности времен первого отказа из множества распределений Вейбулла с различными параметрами. Большая часть временных оценок построена, исходя из распределения Вейбулла с параметром 1, что совпадает с наиболее признанным экспоненциальным законом распределения времен отказа. Исследованы случаи малых времен непрерывной работы прибора (от 100 до 1200 ч). Используя понятие "слабого звена" как наиболее вероятно отказывающего блока, а также элемента в соответствующем блоке, подтверждено, что в рассматриваемых условиях более, чем в 65% случаев, отказ прибора вызван отказом именно соответствующего элемента. При этом часто применяемая гипотеза отказа единственного элемента, например, при построении таблицы функций неисправностей, недостаточно обоснована даже при малых временах непрерывной работы прибора. Полученные оценки могут быть ориентиром при прогнозировании времен безотказной работы в условиях, когда замена элементов (блоков) практически невыполнима. В случае использования вероятностной модели – распределения Вейбулла с параметрами 1.5 и 2, что предполагает возрастание вероятностей отказа на больших временах, оценочные значения вероятности отказа для времен непрерывной работы до 700 ч уменьшаются примерно вдвое по сравнению с экспоненциальным законом.

 
Кл. сл.: время первого отказа, распределение Вейбулла, экспоненциальное распределение, условная вероятность, формула Байеса, "слабое звено"

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Буляница Антон Леонидович, antbulyan@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 05.04.202

Проведены исследования использования гиперхаотических сигналов (ГС), сформированных с помощью различных генераторов ГС (система для ГС Лоренца, система для ГС Лю, комплексная система для ГС, мемристорная система для ГС), для целей обеспечения скрытности и надежности передачи данных в системах радиосвязи. Проведена оценка их свойств с помощью показателей BDS-статистики и пик-фактора. В результате проведенных исследований установлено, что исследуемые ГС, за исключением сформированных на основе гиперхаотической мемристорной системы, в целом обладают приемлемым значением BDS-статистики, характеризующимся значительно большей скрытностью от постороннего наблюдателя, чем классические хаотические сигналы, и пик-фактора. Проведенный анализ показывает, что ГС, сформированные на основе гиперхаотической системы Лю, являются наиболее подходящими из рассматриваемых для целей обеспечения скрытности и надежности передачи данных в системах радиосвязи, т.к. их значение BDS-статистики ближе других находится к белому шуму и пик-фактор обладает приемлемым значением. Проведенные исследования позволяют дополнить и расширить знания о ГС для скрытной и надежной передачи данных в системах радиосвязи. Основываясь на указанных результатах и выводах из известных работ, авторы считают целесообразным использовать их для обозначенных целей наряду с другими широко распространенными методами.

 
Кл. сл.: генератор, гиперхаотические сигналы, системы связи, скрытность, надежность

НИЯУ "МИФИ" (Институт интеллектуальных и кибернетических систем), Москва
Контакты: Гавришев Алексей Андреевич, alexxx.2008@inbox.ru

 
Материал поступил в редакцию 30.01.2023

В работе рассмотрена реализация метода спекл-фотографии для контроля диффузно отражающих поверхностей объектов. Оптические методы контроля позволяют получать высокоточную и достоверную информацию об изучаемых объектах, поэтому работа перспективна и актуальна. В работе поставлена задача и определены метод и объекты исследования. Приведены внешний вид и принципиальная схема экспериментальной установки. Получены зависимости проекции d_x и d_у от координаты Х в плоскости спеклограммы. Выявлено, что величина отклонений смещения от среднего значения для d = 5 мкм не превышает 0.1 мкм, для d = 300 мкм – 1.5 мкм. Приведены фотографии спекл-интерференционных полей при критической величине смещения. В результате эксперимента сравнительный анализ данных показал, что при симметричном освещении спеклограмм двумя световыми пучками точность измерений увеличивается в разы. Получен значимый результат, который свидетельствует о конкурентоспособности отечественных голографических фотоматериалов на основе галогенидов серебра к импортным фотоматериалам.

 
Кл. сл.: спеклограмма, фазоизмерительная установка, диффузор, фотопластинка, световой пучок, фурье-образ, лазер, растр

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

 
Материал поступил в редакцию 18.02.2023

В статье рассмотрено оригинальное схемотехническое решение, позволяющее реализовать режим программирования в составе собранных устройств современных микроконтроллеров российского производства, применяемых в аппаратуре космического и специального назначения. Данное решение позволяет значительно увеличить возможности разработчика аппаратуры научного и специального назначения, сократить сроки разработки новых устройств и повысить надежность вводимых в эксплуатацию систем, т.к. не содержит механических коммутаторов в цепях питания и программирования микроконтроллера и позволяет производить перепрограммирование системы даже в составе готового штатного изделия, оставляя возможность реализации режима запрета перепрограммирования.

 
Кл. сл.: перепрограммирование, микроконтроллер, космический эксперимент,
серия микроконтроллеров 1886

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской Академии наук (ИЗМИРАН), г. Москва, Троицк
Контакты: Лисин Дмитрий Валерьевич, lisindv@izmiran.ru

 
Материал поступил в редакцию 25.01.2023