Диссертация (1152200), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Оценка вычисляетсякакx1 N xiN i 1Является наиболее часто употребляемой оценкой математическогоожидания (параметр a нормального закона).2.ИсправленноеОценка вычисляется каквыборочноесреднееквадратическоеотклонение.83Являетсянаиболее11часто̅употребляемойоценкойсреднегоквадратического отклонения (параметр нормального закона).Указанные оценки являются несмещенными и состоятельными оценкамисоответствующих параметров. При N ≥ 30 можно считать, что ̅ , .Соответствующий листинг нахождения границ наиболее правдоподобныхинтервалов значений спектральных откликов защитных нанокристаллическихметокнаразличныхдлиннахволноблучения,построенсредствамиинтегрированной среды разработки программного обеспечения Visual Basic forApplications представлен на рисунке 16.Рисунок 16 - Меры сходства многомерной выборки сэталонным образцом3. Устанавливаем флаг аутентичности на каждой длине волны: еслиразность (|̅ |) оказываются больше, чем 3, то флаг аутентичностипринимает нулевое значение, что означает исключение значения из общего числа84измерений (n), иначе флаг полагается равным единице.
Далее находим количествоположительных флагов аутентичности и устанавливаем процент соответствияданной метки эталонной представлен на рисунке 17.Рисунок 17 - Установление процента соответствияэкспериментальных меток к эталонной метке4. Установили, что две представленные метки имеют 99,036% и 99,157%сходств с эталонной меткой. С высокой вероятностью можно утверждать, чтоданные метки являются подлинными. Кроме того, у трех меток процентсовпадения с эталоном установлен соответственно 93,614%, 83,614%, 66,024%. Всвязи с этим мы повергаем сомнению подлинность данных меток. Это отражено на рисунке 18, гдеинформации многомерной выборки. приведены данные спектральной85100%Метка 1; 99,036%90%Метка 2; 99,157%Метка 3; 93,614%Метка 4; 83,614%80%70%Метка 5; 66,024%60%50%40%30%20%10%0% Рисунок 18 - Данные спектральной информации многомерной выборкиДля принятия решения по идентификации при уровне помехи 10%-20%устанавливается, чтометок к эталоннымдостоверным процентомбудет составлятьсоответствия представленных85% положительных значений,принимаемых флагом аутентичности.На рисунке 19 построен график оптической люминесценции эталонногоспектра метки в заданном диапазоне длин волн. SСпектр эталонной метки50000,045000,040000,035000,030000,025000,020000,015000,010000,05000,00,0400 425 450 475 500 525 550 575 600 625 650 675 700 725 750 775 800 825λ (нм) Рисунок 19 - Спектр оптической люминесценции эталонной метки86На рисунке 20 наглядно демонстрируются полученные выше результаты оподлинности и фальсификации меток, где в одной системе координат, отложенаэталонная и 5 экспериментальных спектров.Из приведенного графика видно визуальное предоставление данногоисследования, где пунктир обозначает установленные границы максимального иминимальногодопустимогоотклонения.Вслучаевыходаспектразаустановленные границы, данная точка различается эталонным спектром меткибольше чем на три сигмы и не отвечает эталонным требованиям. S4775475547354715469546754655788,84790,17791,49792,37794,13795,01796,33797,65799,41Нижняя границаВерхняя границаСреднее значениеМетка 1Метка 2Метка 3Метка 4Метка 5800,73Рисунок 20 - Сравнение эталонных и экспериментальных спектров 87При разработке автоматизированной системы были использованы мерысходства многомерной выборки.
В ходе эксперимента проведены сравнениявыбранных объектов с эталонным образцом, которые показаны на рисунках 17.При использовании данной системы можно эффективно определитьподлинность защитных меток изделий, в том числе в пищевой промышленности.Экспериментальная автоматизированная система будет способствовать наединой научно-методологической базе созданию условий совершенствованиямеханизмов идентификации защитных знаков и необходимую организацию иформирование научно-методических и теоретических положений [48, 49, 50, 52].3.6. Выводы к главе 3В этойглаве имеются основные итоги теоретического и практическогоисследования:- проанализированы спектральные приборы и аппаратура, необходимые дляэффективногораспознавания нанокристаллических защитных меток, а такжеметоды помехоустойчивого распознавания их люминесцентных спектров;- рассмотрены и приведены принципы построения экспертных систем,которые обеспечатпроведение идентификации и оценки качества контролянанокристаллических защитных меток.В результате имеем необходимые теоретические наработки:- создан алгоритм автоматического определения люминесцентных спектровнанокристаллических защитных знаков на базе трех случаев сравненияотобранных и эталонных спектров;- способом показательного имитационного моделирования определено, чтоприменениеколлективныхмерсходствадаетэффективноопределятьлюминесцентные спектры нанокристаллических защитных знаков на базеэталонных спектров;- средствами интегрированной среды разработки программного обеспеченияVisual Basic for Applications создана экспериментальная программная оболочка,88позволяющая автоматизировать процесс спектрального контроля подлинностинанокристаллических защитных меток для изделий пищевой промышленности.В настоящей работепредложена и обоснована новаяинформационнаятехнология повышения надежности идентификации защитных меток по ихлюминесцентным спектрам на основе широкого известного метода коллективногораспознавания и комплексного подхода к распознаванию и классификациимногомерных данных.89ГЛАВА 4.
НОВАЯ ПЕРСПЕКТИВНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯСПЕКТРАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХЗАЩИТНЫХ МЕТОК4.1. Получение наноразмерных монокристаллических структур способомактивизации химических реакций под действием импульсов лазерногоизлученияОткрытие нового в физике – высокоскоростная кристаллизация металла нааморфной подложке в газообразной среде – создало возможность получениянаноразмерныхмонокристаллическихструктурспособомактивизациихимических реакций в результате действий импульсов лазерных излучений внеустановок глубокого вакуума или установок со специальной газовой средой,разработанный в ФГБОУ ВО «Московский государственный университеттехнологий и управления имени К.Г. Разумовского (ПКУ)» под руководствомМаксимовского С.Н.
[51, 90, 93].Светогидравлический эффект (СГЭ) состоит в возникновении в жидкостиударного импульса при воздействии коротким импульсом лазерного излучения,длительность которого должна быть достаточной, чтобы закачать в малую частьобъема большую удельную энергию.При воздействии на заданную точку исследуемого объектакороткимимпульсом, его длительность должна быть такой, чтобы в зоне действиялазерного пучка не происходило прогревания материала подложки на всютолщину.
При этом возникает давление, вплоть до сотен атмосфер. Это давлениевызывает взрывной удар в остальном объеме реагента в пределах лазерного пятнаи происходит разлет материала реагента из данной точки.Уменьшение лазерного пятна увеличивает концентрацию энергии лазерноголуча в меньшем объеме реагента, что способствует лучшему проявлению СГЭ.Сжатию луча будет способствовать также эффект самофокусировки. Еговлияние приводит к изменению сечения пучка и, как следствие, способствуетболее сильному проявлению СГЭ.90Интенсивность взаимодействия излучения с веществом, как известно,зависит от длины пути луча в нелинейной среде.
При толщине слоявзаимодействия, составляющим значение порядка нескольких десятков микронвлиянием ЭСФ при расчетах можно пренебречь.При воздействии на материал подложки наносекундными импульсамилазерного излучения материал реагента будет интенсивно испаряться, и наряду спрямым световым давлением возникает давление отдачи при испарении. Ономожет в тысячи и десятки тысяч раз превосходить прямое световое давление,поэтому на разлет материала также будет влиять светореактивное ускорениечастиц.В случае существенного вклада светореактивного ускорения частиц врезультате импульсного лазерного воздействия, скорость образовавшихся частицможет достигать 107 м/с.4.2. Процессы, способствующие протеканию высокоскоростнойнанокристаллизации металловС учетом указанных ранее свойств был установлен процесс кристаллизациимеди.Подложкойподготовленнуюберется практически любая аморфная поверхность.
Заранееповерхность,всоответствииметаллсодержащим водным растворомсметодикой,покрываютхимического реагента, в композитекоторого является азотнокислая медь. Количественный композит представляетэлемент ноу-хау из принятых патентов. Обезвоживание реагента происходит прикомнатной температуре, которое составляет один час.На определенные точки производят действия скважнымлазернымимпульсом. При данном воздействии, энергия лазерного излучения проникает воснову подложки и покрытым вышеуказанным составом. Это делает процесс взрывным,и тогдакомпозитреагента переходит из агрегатно-твердого91состояния в жидкое и газообразное или, при максимально значительной энергииизлучения, агрегатно-твердое состояние превращается в плазму [56, 89].Тогда в плазме совершается выпадение меди и атомарного водорода. Впроводимых опытахосуществлялись масс-спектрометрические изучения взрываметаллсодержащего водного раствора химического реагента[4].Создаются небольшие кластеры атомов меди, причем их размеры могутобладать несколькими десятками атомов.
Влияние лазерного кванта с большойплотностью энергии поднимает высокое локальное давление, в следствие,создаютсясветогидравлическийэффектиэффектсветореаткивногоформирования кластеров меди.Такомуявлениюоказываетсодействиеизлучения в плазме, созданный в работеэффектсамофокусировкиимпульсного лазерного кванта.
Вследствие взрывного воздействия совершается вылет кластеров со скоростью,которая может достигать величин в секунду в несколько десятков метров, чтоспособствует возможности дробления кластеров. Создающиеся микроразмерныеи наноразмерные частицы свободно внедряются во внешний пласт материалаподложки, связываясь с его слоем[2, 83, 93].В условии максимальногонаноразмерныхпараметров)сниженияпроистекаетфизических параметров. Так, в случае,размеров частиц (даже дотрансформациянекоторыхихпри достижениинаноразмерногозначения отмечается большое уменьшение температуры плавления имеющегосяматериала, который может отличаться от объемного экземпляра.
Иногда в два слишнем раза возможно упадет температура плавления.Вопытахповысокоскоростнойкристаллизациимедивнизкотемпературной лазерной плазме размер метастабильных частиц меди лежитв нанометровом размере. При этомчастицы будутплавиться уже притемпературе много ниже температуры плавления, тождественнойобъемномуэкземпляру. В целях возбуждения процесса плавления меди достаточно энергиипервого кванта лазерного воздействия.92В итоге на поверхности подложки происходит получение жидкого пласта.Кристаллизационный пласт может возникнуть в случае понижения температурына поверхности полученного расплава.Когдаподложкойэкспериментальнобудетподбираетсяслужитьповерхностьнеобходимый температурныйрасплава,режимкристаллизации, а при этом с поверхности расплава будет происходитьохлаждение.В этих случаях фронт кристаллизации представляет форму плоскости иимеетболее приемлемыепоказателидля равномерного охлаждениянеопределенной температуры кристаллизации в окружающую атмосферу.Такие фактические показатели близкиек необходимым и достаточным,способствуют росту слоев металла.При отсутствии надобности кристаллографического соответствия междукристаллизуемым материалом и материалом подложки,кристаллизацияпротекает по поверхности расплава.Высокая температура ~3200–3500°C (по данным прямых изменений)создается при заправке энергией среды за минимальное время (порядка 10 нс.).Среда начинает плавиться, и в жидкой фазе возникает самофокусировка луча, чтоприводит к ещё большей концентрации энергии, а за счёт светогидравлическогоэффекта образуется ударная волна, под действием которой происходит разлётзародышей нанокристаллов и кристаллизация.При скорости порядка 100 м/с протекает кристаллизация, при которойразмером в 30–50 мкм образуются кристаллиты (рисунок 21).Междуподложкойикристаллизуемымматериаломтребованиякристаллографического соответствия отсутствуют, что можно отнести кпараметрам данной кристаллизации.93Рисунок 21 - Фрагмент нанокристаллической структуры(технология Максимовского С.Н.)Нетнеобходимостивысоковакуумноговданнойтехнологическогоситуацииоборудованияприменениеилиуникальногооборудованиясоспециальной химической средой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
