Разработка универсального аппаратно-программного комплекса для электронной спектроскопии

• Автор: Зубрилов, Вадим Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 148 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Применение методов системного анализа в электронной спектроскопии.

1.1 Сущность системного подхода при анализе сложных технических

систем.

1.1.1 Основные понятия и общая терминология

1.1.2 Автоматизация и автоматизированное управление

1.2 Системы регистрации и математической обработки электронных

спектров.

1.3 Система управления.

1.4 Техническое проектирование.

1.5 Синтез системы управления
1.6 Стратегия разработки АПК для электронной спектроскопии.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2 Анализ и синтез системы управления электронными спектрометрами и регистрации электронных спектров.
2.1 Концептуальная модель аппаратнопрограммного комплекса для
электронной спектроскопии
2.2 Математические модели систем.
2.3 Спектрометры.
2.3.1 Рентгеновский фотоэлектронный спектрометр
2.3.2 Ожеэлектронный спектрометр
2.3.3 Массспектрометр.
2.4 Обработка электронных спектров.
2.4.1 Характеристика и классификация шумов, присутствующих в
электронных спектрах.
2.4.2 Аппроксимация и интерполяция функций сглаживание
2.4.3 Методы подавления ряда инструментальных шумов.
2.4.4 Обработка спектра.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2
3 Основные функциональные характеристики аппаратнопрограммного комплекса.
3.1. Краткая характеристика и назначение универсального аппаратнопрограммного комплекса для электронной спектроскопии.
3.2. Аппаратная часть.
3.2.1. Рентгеновский фотоэлектронный спектрометр
3.2.2. Ожеэлектронный спектрометр
3.2.3. Массспектрометр.
3.3. Состав и структура программного комплекса
3.4. Основные программные компоненты комплекса
3.5. рограммная часть.
3.5.1 .Диагностика и подготовка к работе рентгеновского фотоэлектронного
спектрометра
3.5.2.Диагностика и подготовка к работе Ожеэлектронного спектрометра.
3.5.3. Диагностика и подготовка к работе массспектрометра
3.5.4.Управление шлюзовыми системами
3.6. Программа обработки электронных спектров
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗЦОВ.
4.1. Гетероструктуры на основе пятикомпонентных твердых
растворов АИ1ВХ.1
4.2. Газочувствительные детекторы на основе диоксида олова.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Метод системного анализа и синтеза сложных технических систем. Имитационная модель шумов, вносимых в электронный спектр, описывающая состав, структуру и параметры воздействия на электронный спектр её компонентов. Аппаратно-программный комплекс для получения, хранения и обработки электронных спектров. Алгоритмическое и программное обеспечение аппаратно-программного комплекса. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на ежегодных семинарах кафедры физики и электроники ГОУ ВПО «СевКавГТУ», научно-технических конференциях по результатам работы ППС аспирантов и студентов СевКавГТУ, на одиннадцатой научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника» (Москва, г. Инфотелекоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании» (Ставрополь , гг. VII международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, г. Сочи), на международной научной конференции «Системный синтез и прикладная синергетика» (Пятигорск, г. СО-МАТ-ТЕСН (Трнава, Словакия). Результаты диссертационного исследования внедрены в научно-производственную деятельность ЗАО «Монокристалл» (акт о внедрении от г. Приложение 1). По результатам исследований получено 3 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ (см. ВАК. Основные результаты работы получены автором самостоятельно. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объём работы составляет 2 страницы, содержит иллюстраций и 4 таблицы. Список литературы включает 8 наименований. Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цели, отмечены научная новизна и практическая ценность, изложены представляемые к защите научные положения. В первой главе рассмотрена сущность системного подхода при анализе сложных технических систем. Показано, что сложность систем управления электронными спектрометрами требует привлечения некоторых специальных приемов, например, декомпозиции и агрегирования. Указаны достоинства и недостатки стандартного подхода к проектированию программных систем с применением монолитной архитектуры. Рассмотрены методы анализа возможных решений и выбрана эффективная стратегия разработки аппаратно-программного комплекса для электронной спектроскопии. В качестве базовой принята стратегия «от конечного результата» с детализацией до отдельного узла. Во второй главе описаны концептуальная и математическая модели АПК для электронной спектроскопии, рассмотрены системы управления электронными спектрометрами и регистрации электронных спектров. В этой главе также приведены основные технологические параметры электронного спектрометра, а также параметры потоков влияния, достаточные для функционирования различных типов спектрометров, описаны сигналы управления и регистрации электронных спектров и их порядок обработки. В третьей главе описана разработанная информационноэнергетическая структура аппаратно-программного комплекса для электронной спектроскопии. Данная структура позволяет строить математические модели отдельных блоков, а также системы в целом с любой степенью детализации. На основании информационно-энергетической структуры комплекса были сформулированы требования к подсистемам ввода данных и управления, и выбраны соответствующие платы сбора данных. Дана краткая характеристика разработанного комплекса. Сформулированы основные задачи, решаемые аппаратно-программным комплексом, и указаны возможные целевые области его применения. Приведены технические характеристики программной и аппаратной части комплекса. Показаны блок-схемы сопряжения каждого из типов спектрометров с ПК, посредством разработанного комплекса. Приводится их краткая характеристика и описание работы. Описана система управления шлюзовым устройством, использование которой позволяет сократить время смены образцов с часов до 1 часа. В четвертой главе приведены разносторонние экспериментальные исследования, проведённые на разработанном аппаратно-программном комплексе, созданном на основе описанных принципов системного синтеза.