Диссертация (1152200), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Специальных, обеспыленных помещений нетребуется, так как процесс кристаллизации протекает в обычных климатическихусловиях помещения.Изготовление скрытных изображений и дифракционных структур на гибкихподложках (в теле бумаги), которые в условиях добавочной степени защитытоваров на уровне лабораторных образцов, испробована их возможность.В тоже время, с одной стороны бумаги имеются отверстия, а с обратнойстороны бумага остаётся гладкой (без отверстий).Изображение видно внеотраженном свете (проходящем) с двух сторон(рисунок 22). При освещении изображения ультрафиолетовым светом оно яркосветится со стороны каналов в теле бумаги.94Рисунок 22 - Изображение видно в неотраженном свете(проходящем) с двух сторонРазработанная технология для защиты ценных бумаг может бытьиспользована при их экспорте, а также стать статьей пополнения бюджета приприеме заказов по изготовлению ценных бумаг и банкнот других государств, неимеющих технологий их изготовления.
Разработанная технология запатентована вРоссийской Федерации и в некоторых зарубежных странах [27, 34,51, 57, 67, 68,72,73, 90].Указанное направление могло бы стать экономически привлекательным,учитывая, использование более простой и дешёвой технологии и существующий вмире масштаб производства этих изделий.При проведении идентификации рассмотренных выше нанокристаллическихструктур использовался цифровой метод на основе технологии спектральнойкомпьютерной квалиметрии.Данная технология создана на применении современных программныхпродуктов для измерительных средств - спектральных приборов по организациисвоевременногоконтроляоптическиходновременно с разработаннойпараметровизучаемыхобъектовкомпьютерной экспертной системой для«связывания» получаемых спектров с их носителями.95Принцип реализации технологии спектральной компьютерной квалиметриизаключается в следующем: луч широкополосного коллиматора падает наидентифицируемую наноструктуру образец, а рассеянный свет воспринимаетсядетектором,формирующиминфракрасныйспектрX(отражения,комбинационного рассеяния).От индивидуального типа образцоввероятны всевозможные методынаиболее вероятного сопоставления неизвестных и опорных спектров.
Поднаибольшейвероятностьюследуетпониматькакэкстремумкритерияраспознавательной способности при сравнении.4.3.Технический комплекс высокоскоростной кристаллизации внизкотемпературной лазерной плазмеИсследования и познанияспособомтехнических показателейнанообъектоввосприятия, изменений и отображения физических и физико-химических параметров, взаимосвязанно с изучаемыми свойствами наноструктур.Технологии формирования и использования наноструктур обеспечиваетсяповышением применения эффективных твердотельных излучателей.Наряду с различными инструментамисверхмалых объектов для созданиянизкотемпературнойлазернойпри наблюдении и измерениивысокоскоростной кристаллизации вплазмевФГБОУВО«Московскийгосударственный университет технологий и управления имени К.Г.
Разумовского(ПКУ)» применяется твердотельный лазер Nd:YAG (рисунок 23), излучающийдлину волны 1,06 мкм. Изготовление твердотельного лазера производилосьфирмой «Лаген» г. Зеленограде.96Рисунок 23 - Твердотельный лазерТвердотельный лазер был изготовлен согласно заданным техническимпараметрам. Общие технические параметры применяемого средства измеренияпредставлены в таблице 9.Таблица 9 - Параметры твердотельного лазера Nd:YAGВид лазераТвердотельный (Nd:YAG)непрерывного действия с модуляциейДлина волны излучениядобротности1064 нмСредняя мощность8 Втизлучения (TEM00, частотамодуляции 20 кГц)Частота модуляции0-30 кГцДлительность импульса100-400 нсМаксимальная (max)3 мДжэнергия импульса97Для выращивания слоя кристаллитов металла на поверхности подложкиили в порах, образованных лазерным квантом в теле подложки, сконструированыэкспериментальные установки.
Функциональная схема образцов приборов и ихфотоснимки представлены на рисунках 24 и 25.Рисунок 24 - Схема твердотельного лазераРисунок 25 - Экспериментальный комплекс для выращиваниякристаллитов медиДля проведения исследований необходима третья гармоника. Ее всобранной установке генерирует в качестве рабочей длины волны лазера, лазер98Nd:YAG. Полученная при этом длина волны соответствует 0,353 мкм, котораяконцентрирует диаметр пучка излучения в меньшую сторону.В целях получения лазерного пятна большей площади, требуетсявозможностьюстировкивзаимодействиислазерногоматериаломлучадляпроецированияегопоподложки. Оптико-механические зеркальныедефлекторы используются при проведении таких испытаний в лабораторныхустановках.Поисклазерным лучом в параметрах площадиразмером 50х50 мм соскоростями до 2000 мм/с (учитывая влияние вида подложки и частоты) позволяетосуществить использование дефлектора в подобных установках.Точный анализ в методе спектрометрии способствует определению всеххимических величин, образующих отправной показатель, а объемныйопределяет объемные отношения полученных величин.спектров рентгеновского излучения определяетсяанализРаспознаваниеидентификацией линий,параметры которых для каждого образца известны.4.4.Способ управления созданием нанокристаллических структурна основе распознавания их оптических спектровПредлагаемоеизобретение(полученпатент РоссийскойФедерации,приложение 2) относится к технической физике и может быть использовано дляуправления созданием нанокристаллических структур на основе распознавания ихоптических спектров.Одно из перспективных направлений защиты ценных бумаг, денежныхкупюриразличныхпромышленныхизделийотподделкисвязаносвыращиванием нанокристаллических маркеров в толще различных материаловпод воздействием лазерного света [89].Однако требуется не только выращивание нанокристаллических маркеров втолще различных материалов, но и управление их созданием, например, чтобывоспроизводимо получать различные наноструктуры.99Известен способ управления созданием наноструктур, заключающийся втом, что после создания нанострукуры визуально наблюдают оптический, спектризображениянаноструктурныхфрагментов,апорезультатамсравненияформируют управляющие сигналы для коррекции наноструктуры в следующемпроцессе ее создания (Максимовский С.Н., Радуцкий Г.А.
Method for Producing aColored Security Image within a sheet Material(Способ создания цветного защитногоизображениявнутрилистовогоматериала),МеждународнаязаявкаWO2015/130192 A1, 2015) [58].Недостаток данного способа заключается в том, что управление созданиемнаноструктуросуществляетсясубъективно,чтонепозволяетввестиавтоматизацию и, как следствие, приводит к большому времени процессанастройки создания различных наноструктур, а также не обеспечивает ихвоспроизводимость.Для автоматизации процессов создания наноструктур было предложеноанализировать их оптические, например, люминесцентные спектры; разработанатехнология их автоматического сравнение с эталонными спектрами поспециальным мерам сходства, зависящим от моделей наблюдения и характерапомех [45].Недостатком этого подхода является то, что он не связан непосредственно спроцессом формирования управляющих сигналов, а сам анализ спектровзначительно зависит от уровня помех.Наиболее близким к заявляемому из известных по своему назначению,технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качествепрототипа способ адаптивного управления плазменным процессом на основеиспользования нейронных сетей, формирующих управляющие параметры пооптическому спектру, генерируемому лазерной плазмой [Chi Yung Fu.
Closed loopadaptive control of spectrum-producing step using neural networks (адаптивноеуправление в замкнутом контуре на основе пошагово изменяющегося спектра сиспользованием нейронных сетей). US5841651 A. 1998].100Согласно данному способу искусственная нейронная сеть анализируетплазменный оптический спектр и производит управляющие сигналы. Управлениепроизводится по одному или более входных макропараметров процесса в ответ налюбое отклонение спектра от узкого ассортимента.При производстве плазменный реактор формирует плазму в ответ навходные макропараметры, такие как поток газа, давление и т.п.
Реактор содержитокно, через которое наблюдается электромагнитный спектр, произведенныйплазмой в реакторе.Спектр формируется оптическим спектрометром, который измеряетинтенсивность поступающего оптического сигнала в различных длинах волн.Выход оптического спектрометра подается на нейросетевой анализатор, которыйанализирует множество сигналов отклонения, и формирует управление: долженли соответствующий из входных параметров реактора быть увеличен илиуменьшен.Данный способ из-за использования нейросетевого сравнения оптическихспектров с эталонными значениями устойчив к значительным спектральнымпомехам.Недостатком способа, принятого за прототип, является то, что онориентирован на специфическую задачу управления плазменным реактором и неможетбытьнепосредственнопримененкрешениюзадачиуправленияизготовлением нанокристаллических структур с помощью лазерного методавысокоскоростной нанокристаллизации.Предлагаемый способ управления созданием нанокристаллических структурна основе распознавания их оптических спектров базируется на том же принципе,что и прототип, т.е.
на регистрации оптического спектра, генерируемогосоздаваемойнанокристаллическойструктурой,нейросетевогосравненияоптического спектра с эталонными спектрами, и формировании по результатамсравнениясигналовуправлениянанокристаллических структур.параметрамипроцессасоздания101Однако, в предлагаемом способе, в отличие от прототипа сигналыуправления параметрами процесса создания нанокристаллических структурпроизводят в виде повышения или снижения концентраций компонентов,входящих в химический состав нанокристаллической структуры.Цельюизобретенияявляетсяповышениеоперативностисозданиянанокристаллических структур, а также их воспроизводимости при наличииотклонений от эталонных значений.Указанныеотличительныепризнаки,необходимыедляреализациизаявленного способа и достижения поставленной цели, обладают несомненнойновизной в действии над материальными объектами – компонентами, входящимив химический состав нанокристаллической структуры.В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного, но неограничивающегонастоящегоизобретениявариантаосуществленияиприлагаемыми чертежами, на которых:Рисунок 26 иллюстрирует примеры различных люминесцентных спектров,получаемых от нанокристаллических структур с различными химическимисоставами, где показаны:- по оси абсцисс – отсчеты (нм) видимого диапазона оптического спектра;- по оси ординат – отсчеты (о.е.) интенсивности люминесцентногоизлучения.Рисунок 26 - Примеры различных люминесцентных спектров102Рисунок27иллюстрируетспособуправлениясозданиемнанокристаллических структур на основе распознавания их оптических спектров,где показаны:-ИС-широкополосныйисточниксвета,возбуждающийнанокристаллическую структуру;- НКСn – нанокристаллическая структура, созданная по n-ой технологии;- СД – спектральный датчик, формирующий оптический спектр X;- БС – блок сравнения;- БД – база данных эталонных оптических спектров {Sn};- БУР – блок управления распознаванием оптических спектров на основемер (Xn,Sk) сходства распознаваемого оптического спектра Xn и эталонногоспектра Sk;- БУК – блок управления концентрациями компонентов, входящих вхимический состав нанокристаллической структуры на основе эталонныхсовокупностей концентраций {Cn} и совокупности u управляющих сигналов.Рисунок 27 - Способ управления созданиемнанокристаллических структурПредлагаемый способ нейроподобного снижения размерности оптических103спектров осуществляется следующим образом.Согласнопредлагаемомуспособудляизвестныхсовокупностейконцентраций Cn (n = 1, 2, …, N) компонентов (веществ), входящих в химическийсоставэталонныхнанокристаллическихструктур,формируютэталонныелюминесцентные спектры Sn = (Sn1, Sn2, …, SnM)T, соответствующие даннымнанокристаллическим структурам, где M – количество дискретных значений(отсчетов) каждого люминесцентного спектра, а T – операция транспонирования.Формирование эталонных спектров Sn иллюстрируется рисунком 27.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
