авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

И ИННОВАЦИИ В НАЦИОНАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УНИВЕРСИТЕТАХ

Материалы XV Всероссийской конференции

ТОМ 1

Санкт-Петербург

Издательство Политехнического университета

2011

Министерство образования и науки Российской Федерации

Научный Совет по науковедению и организации

Комиссия по образованию Санкт-Петербургского научных исследований при Санкт Петербургском научного Центра Российской академии наук научном Центре РАН Отделение энергетики, машиностроения, механики и Комитет по науке и высшей школе процессов управления РАН Правительства Санкт-Петербурга Координационный Совет учебно-методических объ Руководящий Совет Межвузовских комплексных единений и научно-методических советов работ «Инновационные технологии образования»

Минобрнауки РФ Санкт-Петербургское отделение Международной академии наук высшей школы Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Аналитическая ведомственная Ассоциация технических целевая программа «Развитие Ассоциация технических университетов научного потенциала университетов России и Китая высшей школы»

Учебно-методическое объединение вузов России по университетскому политехническому образованию ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИННОВАЦИИ В НАЦИОНАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УНИВЕРСИТЕТАХ Материалы XV Всероссийской конференции Том Санкт-Петербург Издательство Политехнического университета Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследова тельских университетах: Материалы XV Всероссийской конференции. Санкт Петербург. Том 1. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. 99 с.

Представлены результаты научных исследований, выполненных в национальных исследовательских и других ведущих университетах Российской Федерации по планам работ РАН, Руководящего Совета Межвузовской комплексной работы "Инновацион ные технологии образования", Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы», других федеральных научно исследовательских программ, а также по заказам промышленности.

Для преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов высших учебных заведений.

Сборник издается без редакторских правок.

Ответственность за содержание тезисов возлагается на авторов.

Оригинал-макет подготовлен НМЦ УМО.

© Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ М.П. Федоров – ректор СПбГПУ, член-корреспондент РАН (председатель) Ю.С. Васильев – президент СПбГПУ, академик РАН (сопредседатель) А.И. Рудской – проректор СПбГПУ, член-корреспондент РАН (зам. председателя) В.Н. Козлов – заместитель председателя Совета УМО вузов (зам. председателя) России, советник ректора СПбГПУ П.И. Романов – директор НМЦ УМО СПбГПУ (ученый секретарь) ЧЛЕНЫ ОРГАНИЗАЦИОННОГО КОМИТЕТА М.М. Благовещенская – зам. председателя Руководящего Совета Межву зовских комплексных работ «Инновационные технологии образования", проректор Москов ского государственного университета приклад ной биотехнологии М.Б. Гузаиров – ректор Уфимского государственного авиацион ного технического университета А.В. Белоцерковский – ректор Тверского государственного университе та В.В. Глухов – проректор по учебной работе СПбГПУ Ю.В. Шленов – президент Российского государственного уни верситета инновационных технологий и пред принимательства А.А. Шехонин – проректор Санкт-Петербургского государствен ного университета информационных техноло гий, механики и оптики В.К. Иванов – декан физико-механического факультета СПбГПУ М.М. Радкевич – декан механико-машиностроительного факуль тета СПбГПУ В.И. Никифоров – ученый секретарь УМО Н.Ю. Егорова – заместитель директора НМЦ УМО СПбГПУ СЕКЦИЯ Физические и математические науки СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ НОВОЙ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ «КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»

ДЛЯ ФГОС- Кожевников Н.М.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет До последнего времени дисциплина «Концепции современного есте ствознания» (КСЕ) входила в федеральный компонент цикла “Общих ма тематических и естественнонаучных дисциплин”. С переходом на «уров невую систему» образования ситуация в корне изменилась. Дисциплины КСЕ больше нет в учебных планах гуманитарных и социально экономических направлений и профилей. В связи с этим Президиум Науч но-методического совета по физике Минобрнауки РФ на своем заседании 10-11 февраля 2011 г. рассмотрел вопрос о мерах по сохранению естест веннонаучного компонента в ФГОС-3 для гуманитарных и социально экономических направлений подготовки бакалавриата. Была создана ко миссия по подготовке новой программы дисциплины КСЕ, в которую во шли профессора Р.А. Браже (Ульяновск), В.К. Воронов (Иркутск), В.В. Горбачев (Москва), Т.Я. Дубнищева (Новосибирск), Б.Л. Свистунов (Пенза), В.А. Твердислов (Москва) и автор этого доклада. В результате та кая программа была разработана и рекомендована НМС по физике для ис пользования в учебном процессе. Ниже рассмотрены некоторые особенно сти этой программы.

1. Дисциплина КСЕ должна входить в базовый или вариативный блок «Математического и естественнонаучного цикла» (Б2) для гумани тарных, социально-экономических и других направлений подготовки ба калавриата. В вариативном блоке Б2 КСЕ может включаться в учебный план основной образовательной программы (ООП) под другими названия ми, соответствующими ее целям и задачам.

2. Вузы имеют достаточно широкие полномочия по формированию вариативного блока цикла Б2 с учетом требуемого уровня усвоения того или иного раздела программы, глубины изучения отдельных разделов, а также возможности выделения некоторых разделов дисциплины в само стоятельные учебные курсы.

3. При определении трудоемкости разделов дисциплины КСЕ счита ется, что ее общая трудоемкость по очной форме обучения за учебный год должна составлять от 4 до 6 зачетных единиц. Из этого числа от 2 до 3 за четных единиц приходится на аудиторные занятия (лекции, семинары, практикумы), а остальное учебное время – на организованную и контроли руемую самостоятельную работу. При этом одна зачетная единица соот ветствует 36 академическим часам.

4. Реализация необходимой глубины изучения дисциплины КСЕ предусматривает два уровня программы, отличающиеся содержанием и трудоемкостью: базовый уровень – 4 зачетные единицы, из которых 2 за четные единицы – аудиторные занятия, и расширенный уровень – 6 зачет ных единиц, из которых 4 зачетные единицы – аудиторные занятия.

5. В программе подробно отражены общекультурные (ОК) и профес сиональные (ПК) компетентности, формируемые дисциплиной КСЕ. Сре ди ПК выделены компетенции, отражающие научно-исследовательскую, научно-инновационную, педагогическую и проектно-технологическую деятельность.

6. Центральное место в Программе занимает раздел «Инвариантное содержание дисциплины КСЕ». Конкретное наполнение курса осуществ ляет лектор в соответствии со своим видением проблем современного ес тествознания. Программа базового уровня рассчитана на 17 лекций, при этом каждый раздел примерно соответствует одной лекции.

1) Естествознание в контексте 9) На переднем крае физики мик человеческой культуры. ромира.

2) История естествознания. 10) Вселенная.

3) Механический детерминизм. 11) Звезды.

4) Корпускулярные и контину- 12) Земля.

альные концепции в естествозна- 13) Жизнь.

нии. 14) Человек.

5) Пространство, время, относи- 15) Биосфера.

тельность. 16) Естествознание и научно 6) Статистические закономерно- технический прогресс.

сти в природе. 17) Самоорганизация в природе и 7) Квантовые представления в в обществе.

физике микромира.

8) Строение вещества.

7. Предложенный в Программе список основной и дополнительной литературы не является исчерпывающим, однако позволяет ориентиро ваться в огромном количестве учебных пособий по дисциплине КСЕ.

8. Программу включает раздел «Оценка качества усвоения дисцип лины».

Хочется надеяться, что рекомендованная НМС по физике программа дисциплины КСЕ окажется востребованной в образовательных учрежде ниях страны и поможет сохранить этот предмет там, где он давно стал не отъемлемым компонентом «Математического и естественнонаучного цик ла».

ПРИНЦИП ДЖЕЙНСА В ОПИСАНИИ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ Балунов А.И.

Ярославский государственный технический университет Рассматривается близкий к термодинамическому метод расчета про цесса ректификации, в основе которого лежит информационный принцип максимального правдоподобия (энтропийный метод описания процесса, формализм Джейнса [1]). Информационный принцип максимального прав доподобия – это метод рассуждений, который в максимальной степени га рантирует, что при решении задачи не будут использованы предположе ния, которые могли бы носить субъективный характер. Результаты, полу чаемые на основе этого принципа, следует истолковывать как наиболее правдоподобные, т. е. необходимо рассматривать в качестве беспристра стных выводов, которые можно сделать на основе имеющейся достовер ной, но неполной информации. В качестве критерия правдоподобия ис пользуется информационная энтропия: максимуму энтропии отвечает наи более правдоподобный (достоверный) ответ на поставленную задачу.

Энтропийный метод описания позволяет представить решение сложной задачи расчета процесса ректификации в виде двух более про стых этапов, не связанных между собой итеративными процедурами.

На первом этапе решается задача декомпозиции ректификационной колонны на верхнюю (укрепляющую) и нижнюю (исчерпывающую) сек ции, а также задача расчета составов в сечениях колонны с определением условной высоты секций. В результате решения первой задачи определя ются наиболее вероятные составы потоков в граничных секциях каждой из секций колонны (в том числе и составы продуктовых потоков колонны), что является необходимой информации для дальнейшего расчета.

Для расчета составов в сечениях колонного аппарата разработаны три способа в зависимости от объема исходной информации.

Первый способ – расчет по обобщенной координате процесса, ис пользуется в тех случаях, когда неизвестна структура потоков в сечениях колонны. Такая задача возникает, в частности, при расчете насадочных колонн.

Второй способ – расчет ступенчатого противотока. Он исходит из наличия информации о ступенчато-противоточной схеме движения потов в колонне. При этом считается, что структура потоков внутри каждой сту пени контакта неизвестна. Расчетные зависимости в этом случае представ ляют собой обобщение известных рекуррентных соотношений, которые используются при расчете «от тарелки к тарелке» и позволяют проводить расчет, как по равновесным ступеням контакта, так и по неравновесным.

Третий способ – расчет непрерывного противотока. Расчетные зави симости в этом случае получены в результате предельного перехода от ступенчатого противотока с конечной протяженностью процесса в каждой ступени контакта к ступеням контакта с бесконечно малой протяженно стью процесса.

Второй этап решения заключается в переходе от параметров термо динамического расчета к реальной высоте аппарата (учет кинетики про цесса). Этот переход осуществляется с привлечением различных кинети ческих параметров в зависимости от принятого способа расчета секций колонны.

Разработанный на новой основе метод описания процесса ректифи кации позволяет воспроизвести как известные ранее наиболее фундамен тальные результаты, так и получить существенно новые. В частности, по казано, что новый подход позволяет на единой методологической основе описывать процесс ректификации, как с равновесными, так и неравновес ными ступенями контакта, как для дискретных, так и непрерывных сме сей, как для идеальных, так и неидеальных систем.

Список литературы:

1. Jaynes E.T. Physical Review. 1957. V. 106. № 4. P. 620-630.

УПРАВЛЕНИЕ ЭФФЕКТОМ КОГЕРЕНТНОГО ПЛЕНЕНИЯ НАСЕЛЕННОСТЕЙ В ДВОЙНЫХ ТУННЕЛЬНО-СВЯЗАННЫХ КВАНТОВЫХ ЯМАХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Баранцев К.А., Литвинов А.Н., Матисов Б.Г., Казаков Г.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Настоящая работа представляет собой исследование тёмных резо нансов в полупроводниковых двойных туннельно-связанных квантовых ямах. Рассматривается эффект когерентного пленения населенностей (КПН). Появление темного состояния сопровождается наведением низко частотной когерентности между долгоживущими уровнями. В результате возбуждаемая система под действием лазерного излучения меняет свои характеристики. Возникает электромагнитно-индуцированная прозрач ность. В работе рассматривается возможность управления тёмными резо нансами посредством связывающего поля, приложенного между энергети ческими уровнями дырок в валентной зоне.

В результате в системе двой ных туннельно-связанных квантовых ям образуется замкнутый контур возбуждения, что приводит к широким возможностям управления форми рованием тёмных резонансов, как при изменении общей фазы атомного контура, так и при изменении интенсивности связывающего поля. Иссле довано взаимодействие туннельно-связанных квантовых ям с тремя лазер ными полями (два лазерных поля оптического диапазона и одно инфра красного), образующих замкнутый контур возбуждения. Установлено, что в зависимости от разности фаз между этими полями имеют место тём ные резонансы. При этом для = 0, амплитуда тёмного резонанса макси мальна, а для = / 2 тёмный резонанс отсутствует. Найдено, что показа тель преломления для лазерных полей оптического диапазона в области КПН при = / 4 имеет резонансные особенности, которые с увеличени ем амплитуды лазерного поля инфракрасного диапазона исчезают.

Работа выполнена при финансовой поддержке федеральной целевой программы “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России 2009-2013 гг.” и гранта Президента РФ для молодых кандидатов наук МК-5318.2010.2.

ПРОБЛЕМЫ РЕШЕНИЯ ОБРАТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ДЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОСТОЯНИЯ БИОМЕДИЦИНСКИХ СИСТЕМ НАНО- И / ИЛИ МИКРО- ЧАСТИЦ Безрукова А.Г., Власова О.Л.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Во многих исследованиях обязательной составной частью является характеристика и контроль состояния систем нано- и / или микро- частиц в среде (трехмерных дисперсных систем – 3D ДС), что может быть осуще ствлено с помощью оптических методов. Однако, решение обратных оп тических задач для 3D ДС сталкивается с целым рядом трудностей. Во первых, 3D ДС являются так называемыми “плохо определенными” сис темами (“плохо дефинированными” [1], “ill defined” [1]), в связи с неопре деленностью размеров, формы, внутренней структуры, показателя пре ломления частиц, их числа и т. д. Состояние 3D ДС может меняться с те чением времени и в зависимости от условий окружающей среды. Природ ные и биомедицинские 3D ДС, как правило, поликомпонентны (причем компоненты могут взаимодействовать между собой), а распределения час тиц по размерам в таких 3D ДС, как правило, полимодальны. Во-вторых, обратные оптические задачи для 3D ДС являются некорректными [1] (“ill-posed”[2]), что связано с высокой чувствительностью вычислительных схем к небольшим ошибкам исходных данных или счета, а это может при вести к неоднозначному решению. В настоящее время для решения некор ректных задач существуют различные математические подходы (“регуля ризация А.Н. Тихонова”, “Cumulant”, “Monomodal”, “CONTIN”, “Multimo dal”, “Non-negative least squares” и т. д.), которые “a priori” ограничивают информацию о системе в соответствии с принятой моделью для данной 3D ДС. В-третьих, часто используемая для решения обратной задачи сис тема линейных уравнений может оказаться “плохо обусловленной” (“ill-conditioned” [2]), если определитель этой системы очень мал (степень обусловленности системы уравнений определяется близостью модуля оп ределителя нормированной системы к 1 [2]). Эти (три “ill”) обстоятельст ва, а также ряд других моментов, связанных со сложностью 3D ДС (воз можность седиментации частиц в момент измерения, нерегулярная струк тура частиц, полидисперсность всех параметров, характеризующих 3D ДС внутри моды, и т. д.) заставляют исследователей разрабатывать иные пути решения обратных оптических задач, например, на основе информацион но-статистической теории [3, 4].

Список литературы:

1) Френкель С.Я. Вестник РАЕН, Т. 2, N2, 1998, с. 162-165.

2) Shifrin K.S., Tonna G. Advances in Geophysics, 1993, Academic Press, V.34, pp. 175 - 252.

3) Bezrukova A.G. Progress in Colloid and Polymer Science, 1993, V. 93, P. 186-187.

4) Власова О.Л. Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2009, N 2 (77), C. 39-44.

РОЖДЕНИЕ АДРОНОВ В СТОЛКНОВЕНИЯХ ЯДЕР ЗОЛОТА И МЕДИ S NN ПРИ ЭНЕРГИИ = 62.4 ГэВ Бердников А.Я., Иванищев Д.А., Котов Д.О., Рябов В.Г., Рябов Ю.Г., Самсонов В.М.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В условиях экстремально больших плотностей энергии и температу ры ( 1 ГэВ/фм3, T 170 МэВ), расчеты квантовой хромодинамики (КХД) на решетке предсказывают фазовый переход бесцветной адронной материи в состояние кварк-глюонной плазмы (КГП). Столкновение тяже лых ядер при больших энергиях взаимодействия является уникальной воз можностью для создания и изучения КГП в лабораторных условиях.

Физические результаты, полученные к 2005 году, позволили всем коллаборациям на RHIC[1] сделать заявление об обнаружении КГП. Од ним из признаков образования КГП на RHIC стало обнаружение сильного подавления выхода адронов в центральных столкновениях тяжелых ядер.

Выходы 0-мезонов, состоящих из легких u и d кварков, в области боль ших поперечных импульсов (pT 5.0 ГэВ/с) оказались подавлены пяти кратно по сравнению с элементарными протон-протонными (p + p) столк новениями. Такая же степень подавления была обнаружена и для электро нов от лептонных распадов мезонов, содержащих тяжелые c и b кварки.

При более низких энергиях взаимодействия ядер s NN 30 ГэВ (синхро троны SPS и AGS в ЦЕРНе и БНЛ), образование КГП однозначно не было зафиксировано, что может быть связано с недостаточным временем суще ствования образующейся среды или с недостаточным её размером. Для теоретиков и экспериментаторов представляет особый интерес, как ведут себя сигнатуры образования КГП при промежуточных энергиях столкно вения ядер. С этой целью на RHIC был проведен физический цикл работ при энергии взаимодействия ядер s NN = 62.4 ГэВ.

В докладе представлены последние результаты измерения диффе ренциальных сечений рождения и факторов ядерной модификации адро нов ±, K, p, 0, и др., столкновениях ядер золота и меди при энергии в системе центра масс 62.4 ГэВ в эксперименте PHENIX [2]. На рис. 1 пред ставлены факторы ядерной модификации для протонов и, 0 – мезонов, измеренные в столкновениях ядер золота (Au + Au) и меди (Cu + Cu) при энергии s = 62.4 ГэВ.

NN Рис. 1. Зависимости факторов ядерной модификации RAA от поперечного импульса pT -мезонов, 0-мезонов и протонов в центральных Au + Au (а) и Cu + Cu (б) взаимодействиях при энергии sNN = 62.4 ГэВ Результаты, показывают, что в Cu + Cu и Au + Au столкновениях при энергиях s NN = 62.4 ГэВ в области промежуточных поперечных импуль сов рождение адронов не описывается жестким рассеянием и фрагмента цией партонов, что позволяет успешно описать процессы рождения адро нов в элементарных p + p столкновениях [3]. Результаты по измерению факторов ядерной модификации в Cu + Cu и Au + Au столкновениях при энергиях s NN = 62.4 ГэВ для своего объяснения требуют введения допол нительных механизмов рождения адронов отличных от фрагментации. Ре зультаты качественно согласуются с рекомбинационными моделями, предполагающими образование КГП в столкновениях тяжелых ядер на RHIC. Тем не менее, полученные результаты не имеют полного теоретиче ского описания, что указывает на отсутствие исчерпывающего понимания процессов, происходящих во взаимодействиях тяжелых ядер, и говорит о необходимости дальнейшего развития теоретических моделей.

Работа поддержана Минобрнауки РФ в рамках ФЦП “Научные и на учно-педагогические кадры инновационной России” на 2009-2013 г.

Список литературы:

1. G. Baym RHIC: From dreams to beams in two decades // Nucl. Phys.

A. -2002. -V.698. -P.xxiii-xxxii.

2. K. Adcox et al. PHENIX detector overview [Text] // Nucl. Instrum.

Meth. A. – 2003. – Vol. 499. – P. 469-479.

3. G. Sterman et al. Handbook of perturbative QCD [Text] // Rev. Mod.

Phys. – 1995. – Vol. 67. – P. 157–248.

МОНТЕ-КАРЛО ГЕНЕРАТОР ЛЕПТОН-ЯДЕРНЫХ СТОЛКНОВЕНИЙ Бердников Я.А., Иванов А.Е., Ким В.Т.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Исследование механизма взаимодействия лептонов с ядрами являет ся одной из важнейших областей физики высоких энергий. Изучая вто ричные частицы, рождающиеся в лептон-ядерных столкновениях, можно получить информацию об особенностях протекания таких взаимодейст вий. Извлечь такого рода информацию не просто, так как на характеристи ки вторичных частиц оказывает влияние множество факторов, имеющих место на промежуточных стадиях протекания ядерной реакции. Крайне сложно, например, извлечь информацию о роли и типе процессов (напри мер, процессов фрагментации кварков в адроны, пространственно временной эволюции партонов в адроны и т. д.), понимание особенностей которых позволит дать ответ на вопросы, связанные как с механизмом взаимодействия, так и с возможным образованием новых состояний веще ства, таких как кварк-глюонная плазма. Успехи экспериментальных иссле дований породили большое количество теоретических работ, которые ос нованы на различных подходах (феноменологические модели, Монте Карло (МК) моделирование, решеточные методы, теория возмущений квантовой хромодинамики (КХД) и др.) и демонстрируют большой инте рес физиков к процессам взаимодействия частиц с ядрами.

В ходе работы была создана Монте-Карло модель жестких лептон ядерных взаимодействий. Проведено моделирование рассеяния позитро нов с энергией 27,5 ГэВ ядрами азота. Полученные распределения по по перечному импульсу адронов, образовавшихся в результате рассеяния, хо рошо согласуются с экспериментальными данными, полученными колла борацией Hermes [1].

Работа поддержана Минобрнауки РФ в рамках ФЦП “Научные и на учно-педагогические кадры инновационной России” на 2009-2013 г.

Список литературы:

1. A. Airapetian, N. Akopov, Quark fragmentation to ±, 0, K±, p and p in the nuclear environment., Physics letters B (577) 2003 37-46.

МЕТОД БОЙЧУКА В ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ Болотин И.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Задача структурного синтеза оптимальных систем: найти такой за кон управления объектом в виде функции регулируемой величины, зада ния и возмущения:

u = u(x(i), (r), (Pw)(s)), где i [0, n];

s [0, k];

k n;

= (t) - задающее воздействие;

i, r, s - по рядок производной задания;

т. е. структуру управляющего устройства или регулятора, чтобы минимизировать или максимизировать интегральный T (i) (r) критерий: I = F (x,, u, t) dt, где F - заданная функция;

r - порядок производной задания;

T - рассматриваемый промежуток времени.

Сформулированная задача является задачей структурного синтеза оптимальных автоматических систем. Задача поставлена как детермини рованная.

Одной из возникающих проблем, является учет ограничений вели чины управляющего воздействия (насыщение): u umax, и скорости его изменения: du/dt (umax)(1).

В качестве критерия оптимальности используем интегральный квад A [ ] dt, где = – x — ошибки, на T n (i) 2 (i) (i) (i) ратичный критерий: I = i =0 i зываемые координатами системы, причем (0) =, (i) = d(i) /dt(i), Ai - весо вые константы, определяющие характер переходного процесса. В частном случае A1 = A, A2 = A3 = An = 0, получаем критерий оптимальности:

T (2) + A ((1))2) dt. Минимизируя обобщенный интегральный крите I= ( рий, мы запрещаем длительное существование не только самой ошибки, но и всех ее производных во времени. Характер переходного процесса оп ределяется выбранными значениями весовых коэффициентов Ai.

В приводимом методе решается задача структурного синтеза для квадратичного критерия качества управления нелинейными объектами при произвольной форме задающего воздействия, с использованием ва риационного исчисления.

Задача классического вариационного исчисления заключается в том, чтобы найти такую однозначную и непрерывную функцию (t) (экстре маль), имеющую непрерывные производные по времени до n-го порядка включительно, для которой заданная интегральная функция от, (функ T (i) F ( ) dt, i [0, n], принимает экстремальное значение. Ис ционал): I = комая экстремаль удовлетворяет граничным условиям: (i)(0) = (0)(i);

(i)(t1) = (1)(i), i [0,n], где n - порядок системы. В этой, наиболее распро страненной постановке задачи, не учитываются ни уравнение объекта, ни какие-либо ограничения координат. Функция (t) рассматривается в об щем виде. Это может быть ошибка системы (t) = (t) – x(t).

Основной теоремой вариационного исчисления является теорема Эйлера: если критерий функционала существует и достигается в классе ку сочно-гладких функций, то он достигается на решениях дифференциаль ного уравнения Эйлера, которые называются экстремалями. Определение экстремали сводится к решению дифференциального уравнения ( –1) d( F/ )dt = 0, i (i) n порядка 2n (уравнения Эйлера-Пуассона): i= i [0, n]. Для нахождения оптимального значения n-ой производной регу лируемой величины отыщем оптимальное соотношение между координа тами системы. Для этого используем уравнение Эйлера-Пуассона. Диффе ( –1) Ai i (2i) n ренциальное уравнение экстремали: = 0.

i= В том случае, когда верхний предел интегрирования критерия опти мальности T, а значение координат системы равно нулю (i)() = 0, дифференциальное уравнение экстремали можно представить в виде:

C i (i) n = 0.

i = Неизвестные коэффициенты Ci можно найти через известные коэф i i i i 2i n n n фициенты Ai другого уравнения: C ir ( –1) Cir = ( –1) Air, где i =0 i= 0 i= r - корень характеристических уравнений, соответствующих дифференци альным уравнениям. Коэффициенты Ci зависят от требуемого качества пе реходного процесса (от коэффициентов Ai).

Применим интегральный квадратичный критерий. Оптимальное зна чение высшей производной регулируемой величины:

n ( Ci ), x(n) = (n) + 1 (i) i = где (Ci)1 = Ci/Cn. Закон управления:

n ( Ci) )Ф3(x,(Pw) ) + Ф4(x,(Pw) )), u0 = Ф1(Ф2((n) + 1 (i) (i) (s) (i) (s) i = i [0, n – 1];

s [0, k].

и ее производные x(i), но Требуется измерять не только координату и возмущение Pw и его производные (Pw)(s).

Предложен вариант управления, когда величины Pw и (Pw)(s) не изме ряются. Осуществляется управление: u = ku 0t F ()dt, C i, ku = const 0:

(i) n где = i = F = 1, если пор F = 0, если пор F = – 1, если – пор где пор = const 0 - пороговый уровень. Наличие интеграла позволяет со хранять неизменным величину u при = 0, в любой момент времени t. Ве личина возмущения влияет на интенсивность отработки задания (t).

Структурный синтез был реализован в управлении волоконно сорбционными техническими мышцами, которые представляют экспери ментальный тепловой двигатель (Система привода сустава робота на элек тронных мышцах: Заявка на изобретение № 4913630/08 (016999) (СССР):

МКИ 5 В25 J 9/08;

B25 J 9/10;

B25 J 11/10 / С.Г. Аграновский, И.В. Болотин, А.А. Воронин, Ю.Н. Егоров;

ЛГТУ). Мышцу можно при ближенно представить как последовательное соединение двух апериоди ческих звеньев. На входе действует сигнал пропорциональный мгновенной мощности нагрева мышцы: tп1tп2 d2(la)/dt2 + (tп1 + tп2) d2(la)/dt2 ненагру женной мышцы, tп1, tп2 - постоянные времени, N - мгновенная мощность нагрева.

Для синтеза управления антагонистической пары мышц в позицион ном режиме интегральный критерий качества:

(( ls – lэ) t I= + k 1 d(lэ)/dt, lэ = l2 – l1 — текущее сокращение па ры мышц, ls - задание величины сокращения, k 1 - коэффициент.

Необходимым условием минимума экстремума I является уравнение Эйлера-Пуассона: ls – lэ – k 0 d(lэ)/dt = 0. Если не учитывать возму щающую силу Pw, то:

d(lаэ)/dt = (k1k2(Nс1 – Nс2) – lаэ)/tп1, lаэ = lэ.

В условиях непостоянства возмущающей силы Pw, данному закону управления, не учитывающему величину Pw, соответствуют разной интен сивности процессы отработки одной и той же заданной позиции. Для сни жения влияния силы Pw, на интенсивность переходных процессов предла гается переход к управлению с использованием переключательной функ ции k(). Закон управления: Us = 0 k ( )dt, - коэффициент.

t если 1, если N N k = 0, если N 1, N = const 0 - пороговый уровень, = const 0.

= ls – lэ – k 1 (lэ – k1k2(Nс1 – Nс2))/tп1.

«Квазиоптимальная» позиционная система управления с волоконно сорбционными мышцами представляет собой релейную систему, в кото рой при N или – N, величина управления максимальна по абсо лютной величине. Учитывать ограничение на управление каким-либо спо собом в данном случае не требуется. Наличие интеграла в позволяет уст ранить колебательность переходного процесса вблизи точки = 0. Для управления требуется измерять мгновенные N1, N2 и средние Nc1, Nc2 мощ ности нагрева мышц, а также перемещение lэ. Разность (Nc1 – Nc2):

tп2d(Nc1 – Nc2)/dt + (Nc1 – Nc2) = N1 – N2.

Коэффициент k 0 /tп1 и пороговый уровень N можно настраивать экспериментально.

ПОСТРОЕНИЕ КВАЗИПОРЯДКА НА МНОЖЕСТВЕ ОБЪЕКТОВ Болотин И.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Задача принятия решений (ПР) возникает, когда существует не сколько вариантов действий (альтернатив) для достижения заданного ре зультата. При этом требуется выбрать наилучшую в определенном смысле альтернативу. Требуется построить квазипорядок на множестве альтерна тив. Задача выбора состоит в следующем:

1. Построении формальных моделей ситуации выбора;

2. Анализе неопределенностей;

3. Формировании целей принятия решений.

В общем случае задача принятия решения представима набором (кортежем) следующего вида: (X, I, S, Y), где X - множество альтернатив;

I - уровень информации;

S - метод поиска (метод) решения;

Y - множество критериев оценки альтернатив.

Задачи системного анализа и принятия решений обладают слабой структурированностью и являются многокритериальными. Одним из ос новных подходов в структуризации процесса выбора оптимальных (в оп ределенном смысле) альтернатив является понятие бинарного отношения R X2, которое позволяет формализовать операции попарного сравнения альтернатив: если R X2 и (xi, xj) R ((xi, xj)R xi R xj), xi X, xj X, то xi xj. Пусть Q - число критериев;

n - номер оценки по шкале q-го крите рия (n [1, Nq], q [1, Q]. Yq = { y q } - множество оценок q-го критерия, n расположенных в порядке возрастания их качества (шкала q-го критерия):

y1 y 2 … y. Y = {Y1 Y2 …YQ} - множество векторных оценок;

каче q q q Nq ство каждого объекта xi оценивается вектором yi = ( y1, y i2,…, y Q ), y Q Yq i i i i [1, M]. Тогда упорядочение альтернатив в соответствии с их качеством можно провести по принципу Парето, и построить асимметричное транзи тивное отношение доминирования:

P0 = {(xi, xj) X X [1, Q], y iq y qj, и q0, такое, что y iq y q }.

j Дальнейшее расширение данного бинарного отношения на множестве возможно лишь за счет получения дополнительной информации от ЛПР о его системе предпочтения. Возможны следующие отношения: 1. Первая альтернатива - предпочтительнее второй;

2. Альтернативы - равноценны;

3. Альтернативы - несравнимы между собой.

В соответствии с отношением P0 на множестве можно выделить подмножество недоминируемых альтернатив. После их удаления можно выделить второе подмножество и т. д. до исчерпания множества. Выде ленные подмножества назовем паретовыми слоями.

РЕГУЛЯРИЗАЦИЯ В ЗАДАЧАХ ЛИНЕАРИЗАЦИИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПО ОБРАТНОЙ СВЯЗИ Борисевич А.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Рассматривается задача трансформации системы x = Ax + Bu, y = h( x) в линейную y = v, где y, x, v n и A, B nn. Линейная динамика исходной системы управляема и rankB = n. Хорошо известно, что точная линеариза ция такой системы по статической обратной связи возможна, если h(x) – диффеоморфизм. В этой работе показано, что условие линеаризуемости может быть ослаблено до случая, когда h(x) – гомеоморфизм (инъекция).

Значение входа u всегда ограничено некоторым множеством u U, что не может быть достигнуто линеаризацией u = B 1 (h( x)) 1 v B 1 Ax при rank h ( x) 0, где h(x) – якобиан h(x). С практической точки зрения, необ ходимо ограничить норму (h( x)) 1 M, что при ограниченных v и x ог раничит u.

Основная идея подхода – заметить нелинейность y = h( x) на возму щенную h ( x) = h( x) + ( x), где (x). Задача управления линейной систе мой, возмущенной ограниченным сигналом (x), может быть решена ме тодами робастного управления.

Пусть h ( x) = F nn и 1 M1. Возникает задача поиска такой F матрицы, чтобы выполнялось неравенство ( F + ) 1 M при условии 1. Решение такой задачи может быть получено через операцию сингулярного разложения матриц (SVD). Матрица F может быть разло жена в произведение F = UV T, где матрица = diag (i ). Для нормы из вестно, что 1 = maxi (i1 ). Матрица выбирается таким образом, чтобы F ее правые и левые сингулярные вектора соответствовали матрице F :

где = diag (i ). В таком случае, F + = U ( + )V T, = U V T, ( F + ) 1 = U ( + ) 1V T, ( F + ) 1 = maxi {( i + i ) 1}.

Взяв исходное условие на норму возмущенной матрицы ( F + ) 1, по лучаем неравенство min i {i + i } M 1. Минимизирующий норму вектор сингулярных чисел получается в виде: i = max{0, M 1 i }, причем M 1.

Линеаризация достигается подстановкой u = B 1 (h( x) + ( x)) 1 v B 1 Ax, где ( x) = U diag (i ) V T. Поскольку множество X 0 = {x | 1 M } ограничено, то sup ( x) = sup ( x) Ax(t ) + Bu (t )dt также F x ( t )X ограничено.

Аналогичным образом может быть регуляризована аффинная систе ма общего вида x = f ( x) + g ( x)u, y = h( x), однако к условиям существования трансформации должны быть добавлены условия управляемости по со стоянию x.

ОПТИЧЕСКОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ В 6H-SiC С ЭЛЕКТРОННЫМ ТИПОМ ПРОВОДИМОСТИ Вейс А.Н.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет При T = 300 К исследованы спектральные зависимости коэффициен та поглощения в 6H-SiC: N с проводимостью n-типа. Данные, получен ные в неориентированном образце с наименьшей концентрацией свобод ных электронов (8·1016 см-3), толщиной 130 мкм, с естест- венными гранями, показаны на рис. 1. В центральной об ласти экспериментального, - спектра (при h (0,1 – - 0,09) эВ) расположена ин тенсивная полоса поглоще ния, связанная с возбуждени ем продольного LO и попе- 0,05 0,1 0, речного TO оптических фо- h, нонов. В длинноволновой Рис. 1. Спектр (h) в 6H-SiC: N, n = 8·1016 см-3.

Вертикальными линиями отмечено положение полос части спектра (h) выявле поглощения, природа которых обсуждается в тексте.

ны слабые полосы дополни тельного поглощения, расположенные при энергии квантов h 0,143 эВ и в энергетическом интервале (0,06 – 0,085) эВ. Учитывая результаты ра бот [1, 2], эти полосы можно связать с примесью азота, находящейся в 6H-SiC в двух неэквивалентных кристаллографических позициях – гекса гональной и кубической. Остальные полосы поглощения, наблюдавшиеся в экспериментальных спектрах, связаны с возбуждением комбинационных фононных мод.

Обсуждение полученных результатов произведено с использованием так называемых “главных” фононов, выявленных авторами [3 – 5] при ис следовании коэффициента поглощения в 6H-SiC вблизи края фундамен тальной полосы. Величины энергий возбуждения E “главных” фононов, приведенные в работах [3 – 5], были усреднены методами математической статистики. Оказалось, что E(TA) = (46,1 ± 1,0) мэВ, E(LA) = (73,5 ± 8,3) мэВ, E(TO) = (95,5 ± 0,6) мэВ, E(LO) = (104,2 ± 1,5) мэВ.

Доверительные интервалы указаны с надежностью s = 0,9. Результа ты выполненного анализа представлены в таблице. Следует отметить, что одна из обсуждаемых полос (hмакс = (261,0 ± 3,5) мэВ) связывалась ранее [6] с оптическими переходами электронов между уровнем бора, располо женным в нижней половине запрещенной зоны в p- 6H-SiC и зоной прово димости. Обнаружение этой полосы в образцах с электронным типом про водимости позволяет считать, что и эта особенность связана с возбужде нием комбинационной фононной моды, поскольку бор не является фоно вой примесью даже в техническом карбиде кремния.

Таблица Положение максимума Комбинация фононов, Энергия колебатель полосы поглощения, ответственная за ее ной моды, E, мэВ hмакс, мэВ (эксперимент) появление (расчет) 381,0 3 LO + LA 386,1 ± 12, 299,0 3 TO 296,5 ± 2, 261,5 2 TO + LA 264,5 ± 9, 207,0 2 LO 208,2 ± 3, 197,5 LO + 2 TA 196,2 ± 3, 172,0 LO + LA 177,7 ± 9, 166,5 TO + LA 169,0 ± 9, Примечание. Величины погрешностей при определении величин hмакс не превосходили ± 3,5 мэВ.

Список литературы:

1. Алексеенко М.В., Забродский А.Г., Тимофеев М.П. Письма в ЖТФ, 11, 1018 (1985).

2. Вакуленко О.В., Гусева О.А. ФТП, 15, 1528 (1981).

3. Patric L., Choyke W.J. Phys. Rev., 123, 813 (1961).

4. Пихтин А.Н., Яськов Д.А. ФТТ, 12, 1597 (1970).

5. Карбид кремния. Под ред. Хениша Г., Роя Р. М.: Мир, 1972, с. 166 – 179.

6. Иглицын М.И., Иванова И.И., Константинова Г.Е. и др. В сб. Кар бид кремния. Киев: Наукова думка, 1966, с. 65 – 74.

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ В ОБЛАСТИ БИОМОЛЕКУЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ Величко Е.Н., Цыбин О.Ю.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Современная молекулярная электроника представлена приборами, изготовленными из органических материалов, в том числе электропрово дящих полимеров: транзисторами, сенсорами, излучателями и другими элементами и устройствами. В настоящее время развивается новое акту альное направление – биомолекулярная электроника (БМЭ), в котором ис пользуются биомолекулярные объекты, принципы их устройства и функ ционирования. Исследования в области БМЭ как безальтернативной плат формы будущей электроники направлены на построение прототипов уст ройств, выявление закономерностей внутримолекулярного управляемого переноса энергии и заряда, связанного с динамикой, структурой и био функцией.

В ряде лабораторий мира исследования для БМЭ ведутся в условиях объединения различных научно-технических направлений в области хи мии, биологии, физики, информационных технологий, в том числе биофи зики и электроники. Ведущими центрами разработок в области БМЭ в ми ре являются, например, Калифорнийский университет в Беркли (США), многие другие университеты и институты США, Европы, Японии. Актив но осуществляется патентование инновационных решений. Показано, что биомолекулы могут эффективно выступать в роли проводников электри ческого тока, молекулярных переключателей, нанотранзисторов, нанодио дов, логических элементов, нанобиочипов, наномоторов, преобразовате лей энергии и т. д.

Одним из эффективных методов исследования биомолекулярных структур, в том числе их электронно-физических свойств, является масс спектрометрия. На радиофизическом факультете СПбГПУ проводятся масс-спектрометрические исследования биомолекул в газовой фазе, а так же биомолекулярных пленок на поверхности твердого тела. Первое на правление основано на взаимодействии прекурсорных ионов с медленны ми электронами в ловушке масс-спектрометра на ионном циклотронном резонансе с преобразованием Фурье, что позволило определить характер ные реакции, связанные с внутримолекулярным переносом зарядов. Вто рое состоит в электродинамическом возбуждении биомолекулярной плен ки на поверхности металлов и полупроводников. С помощью времяпро летной масс-спектрометрии впервые обнаружены эффекты десорбции, ио низации, фрагментации, катализа ионно-молекулярных реакций на по верхности. Полученные результаты закладываются в концепции и прото типы устройств БМЭ.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЭРОЗИИ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ И КАРБИДА КРЕМНИЯ ПРИ БОМБАРДИРОВКЕ КЛАСТЕРАМИ КРЕМНИЯ С ЭНЕРГИЕЙ 1 КЭВ/АТОМ Григорьев П.Ю., Бакаев А.В., Журкин Е.Е., Бердников А.Я., Самсонов В.М.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В настоящее время использование пучков кластерных ионов с энер гией порядка нескольких кэВ/атом для бомбардировки поверхности кри сталлов и тонких плёнок рассматривается как перспективный метод леги рования, прецизионной нанообработки и анализа поверхности на субмик ронном масштабе расстояний. Однако механизмы взаимодействия много атомных кластеров с поверхностью до сих пор остаются недостаточно изученными. В представленной работе проведено исследование особенно стей распыления поверхности (111) кремния (Si) и кубического карбида кремния (c-SiC) при бомбардировке одноатомными ионами Si1 и много атомными кластерами SiN (N = 5, 12, 60) при одинаковой энергии на один атом бомбардирующей частицы (E/N = 1 кэВ/атом) с помощью компью терного моделирования на атомарном масштабе расстояний в рамках ме тода классической молекулярной динамики (МД). Для вычисления меж атомных сил взаимодействия использовался модифицированный потенци ал Терсова, адаптированный для описания свойств Si и c-SiC. Была прове дена серия расчетов имплантации ионов и кластеров в модельные кри сталлы, содержащие от 30000 до 500000 атомов с целью анализа распыле ния и характерных особенностей микрорельефа приповерхностного слоя облученного кристалла;

в результате был выявлен ряд закономерностей:

• коэффициент распыления, пересчитанный на один импланти руемый атом, неаддитивно возрастает с увеличением размера налетающего кластера в 6-50 раз для SiC и 2-20 раз для Si (при N 12);

• при имплантации 60-атомных фуллеренов в приповерхностной области мишени формируется микрократер. При имплантации одноатомных ионов и малых кластеров (содержащих не более 5 атомов) на поверхности образуются скопления адатомов.

Внедрение кластеров, содержащих 12 атомов, приводит к об разованию “хиллока” (бугорка) на поверхности, причём дан ный эффект отчётливее проявляется для c-SiC.

Работа поддержана Минобрнауки РФ в рамках ФЦП “Научные и на учно-педагогические кадры инновационной России” на 2009-2013 г.

ДИНАМИКА ФОРМИРОВАНИЯ ПРИПОВЕРХНОСТНОГО ЭЛЕКТРОННОГО СЛОЯ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ЛАЗЕРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ МИШЕНЬ Еркович О.С., Курочкин А.В.

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана Электроны эмиссии являются основным фактором, влияющим на процесс образования приповерхностной лазерной плазмы [1]. Численные расчеты по определению влияния электронного слоя на указанные процес сы проводятся, как правило, при условии установившегося максвелловско го распределения электронов эмиссии по скоростям [2]. Однако для стро гого описания процесса формирования приповерхностного электронного слоя необходимо описать весь процесс перехода электронов от вырожден ного состояния в металле до стационарного максвелловского распределе ния под воздействием импульсного лазерного излучения.

Работа посвящена рассмотрению проблемы динамики формирования приповерхностного электронного слоя при импульсном лазерном воздей ствии на плоскую поверхность металлической мишени, находящейся в ва кууме. Распределение электронов в приповерхностном слое, определяю щее характер отклика системы на внешнее воздействие, было исследовано в рамках метода функционалов плотности [3, 4]. Для описания металла была использована модель однородного фона (модель желе) [3, 5].

Найдена температурная зависимость распределения электронов вблизи поверхности металла для случая температур, меньших температу ры Ферми. Отдельно рассмотрен случай высоких температур. Показано увеличение размытия электронной плотности вблизи поверхности металла с ростом электронной температуры.

Полученные результаты могут быть использованы для описания взаимодействия импульсного лазерного излучения с веществом, в том числе при описании процессов переноса в этих системах.

Список литературы:

1. А.В. Ивлев, К.Б. Павлов, М.А. Яковлев. // ЖТФ, 1994, т. 64, № 9, с. 50-59.

2. Ю.В. Афанасьев, А.П. Канавин. // Квантовая электроника, 1983, т. 10, № 11, с. 2267-2271.

3. C. Лундквист, Н. Марч. Теория неоднородного электронного га за. -М.: Мир, 1987.

4. N.D. Lang, W. Kohn. // Phys. Rev. B, 1970, V. 1, N 12, P.4555-4568.

5. J.R. Smith. // Phys. Rev., 1969, V. 181, N 2, P. 522-529.

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОЦЕНКИ НИЖНЕГО ПРЕДЕЛА ИЗМЕРЕНИЯ ЦВЕТНОСТИ Захаров А.П., Вязанкина М.К., Чистякова Н.Я., Майоров Е.Е., Машек А.Ч.

Санкт-Петербургская государственная медицинская академия им. И.И. Мечникова Кафедрой общей гигиены академии им. Мечникова разработан ги гиенической норматив для коагулянта двойной соли Alx Tiy (SO4)2, внедре ние которого требует определения остаточной концентрации Ti (IV) фото метрическим методом, так как применение спектральных методов непри емлемо из-за высокой энергии атомизации диоксида титана.

В связи с требованиями по точности ГОСТ ИСО 5725 определение концентрации титана сравнением интенсивности окрашенных растворов по цветовым шкалам должно иметь такой метрологический показатель, как предел измерения аналитического сигнала, оценка которого и была целью работы. Интенсивность окраски исследуемых растворов после про ведения коагуляции в соответствии с процедурой водоподготовки осуще ствляли по цветовым шкалам, выполненным на фотобумаге с использова нием стандартов цветовых шкал (Захаров А.П., 1980 г.). Для использова ния визуальных цветовых шкал рекомендуют значение различия оттенков не менее 10 %, а степень насыщенности окраски не должна выходить за интервал неопределенности 20-60 % (Иванов В.М., 1994 г.). В настоящее время построение цветовых шкал можно проводить визуальным сравнени ем полученного оттенка с палитрой Pantone Hexachrome Coated (CorelDraw Graphics Suite-12), выполненной на фотобумаге. Прецизионность оттенка и обеспечение правильности регламентируется использованием одного типа бумаги и принтера, что приводит к ненужности выявления неопреде ленности, связанной с применением сканера и принтера. Разложение от тенка в окрашенном комплексе катиона металла и фотометрического ли ганда происходит автоматически в активном диалоговом окне Uniform Fill (Pallets) программы CorelDraw, Выбор основного цвета осуществляют не по длине волны максимального светопропускания, а по цвету, интенсив ность которого максимальна по шкале равнооттеночности. Разложение цвета на составляющие, позволяет выбрать в качестве аналитического сиг нала интенсивность основного цвета от концентрации аналита. К сожале нию, калибровочные зависимости основного цвета для определения Ti (IV) нелинейны и их аппроксимация дает удовлетворительную корреля цию только подбором полиномов различной степени. Другим осложняю щим обстоятельством является выбор опорного значения цветности. Био ническое устройство глаза, как оптическая система, имеет такие характе ристики, как наименьший угол (острота зрения) и порог чувствительности зрения человека. Одной из важных характеристик воздушной и водной сред является содержание взвешенных веществ (аэро- или гидрозолей).

Измерение размера частиц дисперсной фазы для определения содержания респерабильной составляющей - одна из задач медицины труда. Ограни чения, которые накладывает в геометрической оптике дифракция света, соответствуют тому среднему расстоянию между колбочками в 5мкм, ко торое позволяет получить различаемое расстояние на сетчатке глаза, соот носимое с размером частицы 70 мкм и наименьшему углу зрения в 1'.

Наименьший угол зрения зависит не только от остроты зрения оператора, но и условий измерения: движения наблюдаемых предметов (20"), толщи ны линий (12") и других физиологических характеристик. Биофизические законы зрительной рецепции позволяют оценить порог чувствительности глаза человека, представляющую минимальную величину энергии свето вого импульса при отсутствии светового фона в условиях полной световой адаптации. Диапазон энергии в 2-6 х 10-17 Дж соответствует десяткам и сотням квантов сине-зеленого цвета, из которых при прохождении через оптическую систему глаза только 5-15 квантов поглощаются пигментом родопсином различных палочек. Если для измерения количества единич ных молекул ДНК Emory J., Soper S. только в 2008 г. разработали микро флюидную проточную систему, то гликопротеидный фрагмент зрительно го пигмента позволяет фиксировать раздельные кванты и получать элек трический сигнал рецепторной клетки. Один из недостатков зрительного анализатора цветности заключается в зависимости максимума чувстви тельности от интенсивности освещенности и его батохромный сдвиг при ее усилении от 500 нм, характерный для максимума поглощения родопси на палочек до 550 нм, соответствующего максимуму поглощения йодоп сина колбочек. Три типа йодопсинов имеют трехкоординатную систему поглощения при 445, 535 и 570 нм. Примечательно, что в ГОСТ 3351- определение цветности питьевой воды проводят визуальным методом пу тем сравнения с растворами хром-кобальтовой шкалы или методом одно мерной фотометрии при длине волны поглощения, равной 413 нм. Данное определение цветности не соответствует термину цвет в колориметрии по ГОСТ 13088-67, где координаты цветности относятся к положению точки, определяющей цвет окрашенного объекта в цветовом треугольнике.


По этому цвет воды в международном стандарте ИСО7887-1994 определяют при основной длине волны 436 нм и двух дополнительных -525 и 620 нм, приводят к толщине поглощающего слоя кюветы и выражают в м-1. По скольку согласно закону Вебера-Фехнера, если раздражение зрительного анализатора возрастает в геометрической прогрессии, то его восприятие увеличивается в арифметической прогрессии, предполагается, что визу ально можно определить разницу в цвете более 1,6 % (Вода. Индикатор ные системы, 2002 г.). Это позволяет оценить неопределенность измеряе мой интенсивности цвета, как [I + 0.016I … 1 - 0.016I]. В индикаторных элементах тестового контроля содержания сильнодействующих ядовитых веществ линеаризуется из градаций: смертельно - опасно - мало опасно только первый интервал (Захаров А.П., Авт. Свид. СССР № 137440, 1979 г.), поэтому линеаризируют начальный диапазон концентрации для микроконцентраций с коэффициентом корреляции (ra,b) не менее 0,9.

Оценку предела измерения остаточного титана по окраске его взаимодей ствия с салицилфлуороном проводили по формуле:

Хb = 2(Sc /b)К/L, где Sc - CKO минимального аналитического сигнала, b - коэффициент чув ствительности, К = 1 + ra,b (Sa/So)t p,v (Sb/b);

где Sa, Sb, So - значения СКО коэффициентов линейного уравнения a, b. и сигнала, t p,v - значение крите рия Стьюдента, L= 1 - t p,v (Sb/b)2;

Значение предела измерения составило 0,064 мг/дмЗ, тогда как начальная концентрация градуировочных раство ров равна 0,040 мг/дмЗ.

Таким образом, рассмотренный алгоритм оценки визуального опре деления остаточной концентрации Ti (IV)позволяет при минимальной вы борке и доступности программного обеспечения рассчитать минимальное детектируемое содержание коагулянта и рекомендовать необходимые профилактические мероприятия в случае превышения гигиенического норматива.

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЕГЭ 2010 ПО ФИЗИКЕ В САНКТ-ПЕТЕРБУРГЕ Захаров В.Ю., Старовойтов С.А., Воробьева Т.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Лебедева И.Ю.

АППО В работе дан подробный анализ результатов экзаменационной ра боты Единого Государственного Экзамена (ЕГЭ) по физике в Санкт Петербурге в 2010 году. Проводится сравнение с результатами аналогич ного экзамена 2009 года. Даны методические рекомендации для учащихся и учителей при подготовке к экзамену по физике в формате ЕГЭ.

Экзаменационная работа 2010 года по структуре и содержанию не отличалась от экзаменационной работы 2009 года. Работа состояла из трёх частей, общее количество заданий равно 36. Представлены были задания разного уровня сложности: базового, повышенного и высокого. Задания отражают содержание всех основных разделов школьного курса физики, а именно: механика, молекулярная физика, электродинамика (включая оп тику), квантовая физика, а также раздел физика и методы научного позна ния.

В заданиях части А (с выбором варианта ответа), как и в 2009 году, большинство заданий успешно выполнено 40-60 % экзаменуемых. В част ности, стабильно хорошо (процент выполнения выше 60) экзаменуемые выполняют задания на темы: кинематика равноускоренного движения, второй закон Ньютона, уравнения ядерных реакций и радиоактивного рас пада. Стабильно плохо (процент выполнения меньше 40) экзаменуемые справляются с заданием, требующим проведения обработки результатов эксперимента с помощью графика или таблицы. Проанализированы также задания, выполненные существенно лучше, чем в 2009 году и существенно хуже. Можно сделать выводы о том, что наибольшие затруднения у уча щихся вызывают задания: 1) по тем темам школьного курса физики, кото рые изучаются преимущественно в основной школе, или изучаются «то чечно»: их содержание не оказывается востребованным для повторения при изучении других тем;

2) сформулированные нестандартно, требующие не просто знания формул, а понимания механизмов физических явлений и физического смысла величин, эти явления описывающих;

3) проверяющие уровень сформированности методологической культуры экзаменуемых, выходящие на проведение эксперимента и обработку его результатов.

В 2010 учебном году увеличилась доля экзаменуемых, приступив ших к выполнению части В, и успешность выполнения большинства зада ний этой части несколько повысилась. Несмотря на это, можно считать, что с заданиями части В экзаменуемые практически не справились. Самый хороший результат приходится на задание В2: только 41,9 % полностью справившихся с заданием абитуриентов. Можно предположить следующие причины плохого выполнения заданий части В: 1) учащиеся в условиях ограниченного времени пропускали задания части В в силу того, что их вклад в оценку мал по сравнению с другими частями экзаменационной ра боты;

2) учащиеся не выполняли задания части В или выполняли их не правильно из-за неумения решать типовые расчётные задачи, представ ленные в контрольно-измерительных материалах;

3) учащиеся знали, как решать предлагаемые типы задач, но допускали ошибки в алгебраических преобразованиях или расчётах. Поскольку часть В оценивается только по конечному числовому результату, более детально проанализировать при чины неудач не представляется возможным.

Уровень сложности заданий части С в 2010 учебном году был объ ективно выше уровня 2009 года. Существенных изменений в успешности решения задач части С по сравнению с 2009 годом не произошло. При мерно треть участников экзамена не приступила к выполнению заданий части С с развернутым ответом, и статистика распределения баллов за за дания этой группы по сравнению с 2009 годом не фиксирует значительно го прогресса. Это ожидаемо, так как задания этой группы – это сложные физические задачи, абитуриентского и олимпиадного уровня, подразуме вающие сформированность умений по применению теоретических знаний из разных разделов физики при решении задач высокого уровня сложно сти. Подавляющее большинство экзаменуемых, приступивших к части С, получили за эти задачи ноль первичных баллов. Тем не менее, в каждом из вариантов присутствовали задачи, которые можно считать стандартными.

Эти задачи представлены как в школьных задачниках, так и в пособиях для подготовки к экзамену. Именно они и стали наиболее успешными с точки зрения получения максимально возможного балла. Это задачи на применение законов механики (С2) и квантовой физики (С6). Наибольшее количество абитуриентов приступили к решению первой качественной за дачи (С1). Но, как и в прошлом, процент участников экзамена, заработав ших при решении этой задачи максимально возможный балл, минимален.

К сожалению, логически выстроенный, связный, грамотный ответ, в кото ром присутствуют обоснованные суждения, являлся редкостью.

Таким образом, экзамен по физике 2010 года 1) показал, что и учи теля, и ученики отнеслись к подготовке к экзамену более ответственно, чем в прошлом учебном году, 2) высветил многие системные проблемы Санкт-Петербургского естественнонаучного образования, которые не мо гут решиться в течение одного учебного года В работе использованы материалы Аналитических отчетов Предмет ной Комиссии по физике о проведении ЕГЭ в Санкт-Петербурге 2009 и 2010 гг.

ИЗМЕНЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТЕЙ МЕТАЛЛОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ФЕМТОСЕКУНДНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Логачева Е.И., Макин В.С.

Институт ядерной энергетики (филиал) Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, г. Сосновый Бор Функциональные свойства конденсированных сред, включая опти ческие, могут быть существенно изменены под действием импульсов ла зерного излучения, в особенности ультракороткой длительности [1]. Дей ствие серии импульсов линейно поляризованного излучения фемтосе кундной длительности видимого ( = 400 нм) либо ближнего ИК диапазо на ( = 800 нм) согласно универсальной поляритонной модели лазерно индуцированного разрушения конденсированных сред вызывает формиро вание структур рельефа с кратными периодами, ~ /, /2, где - действительная часть показателя преломления границы радела металл вакуум для поверхностных плазмон поляритонов (ППП). Это характерно для конденсированных сред с существенно различными физическими свойствами: металлов, полупроводников и диэлектриков и позволяет по лучать так называемые «черные» полупроводники и металлы (их поверх ности), за счет формирования линейных периодических структур рельефа с периодами, соответствующими длинам волн в видимой области спектра [2]. Дополнительно, структуры с более мелкомасштабными пе риодами (d ~ 40-90 нм) образуются на некоторых металлах и полупровод никах за счет участия в процессах интерференции цилиндрических ППП (тантал, титан, кремний). Действие большого количества импульсов излу чения при вариациях поляризации и плотности мощности излучения вы зывает развитие неустойчивостей на этом рельефе и образование столбча тых наноструктур c большим аспектным отношением.

Сильная нелинейность процессов взаимодействия ультракороткоим пульсного (УКИ) излучения с конденсированной средой вызывает форми рование наноструктур с кратными периодами d /2, /2n в металлах и частично прозрачных средах. Здесь n – показатель преломления среды.

Перечисленные факторы частично объясняют особенность воздействия УКИ излучения – формирование структур с d.

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ, проект № 09-02-00932а.

Список литературы:

1. A.Y. Vorobyev, V.S. Makin, Chunlei Guo. Dramatic increase in emis sion efficiency of incandescent light sources. Phys. Rev. Lett. (2009), v. 102, No 23, p. 234301.


2. Wang C., Huo H., Johnson M., Shen M., Mazur E. Nanotechnology (2010) v. 21, pp. 75304-75308.

О ДОКАЗАТЕЛЬСТВЕ ЕДИНСТВЕННОСТИ ПРИРОДЫ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ Майков В.П.

Московский государственный университет инженерной экологии Приведено доказательство единственности решения проблемы про странственно-временной метрики в физике, как результат аналитического вывода свойств метрики на основе квантово-релятивистского обобщения классической равновесной термодинамики.

Основное содержание макроквантового релятивистского обобщения классической равновесной термодинамики на основе переопределения по стоянной Больцмана – k до макрокванта энтропии с выводом свойства пространственно-временной метрики смотри в работах [1-3]. Такое обоб щение будем именовать нелокальной версией термодинамики (НВТ). О содержании НВТ можно найти также в тезисах автора на аналогичной конференции за 2007–2010 г.г.

Задача настоящих тезисов – показать, что выводы обобщенной тер модинамики относительно природы пространственно-временной метрики являются для физики единственно возможными. Для доказательства вос пользуемся холистским системным принципом, базирующимся на призна нии первичности целого над частями. Из него следует, что для того чтобы уяснить некоторую частность (пространственно-временную метрику) не обходимо выйти на целое (создать физическую теорию), из которой следо вала бы заданная частность. Понятно, что за основу будущей новой теории должна быть принята достаточно вариативная концепция по отношению к поставленной частности. А это предполагает введение в теорию дефини ций более широких, чем философские и общефизические понятия про странства и времени.

Такой теорией может стать обобщение классической термодинамики на основе введения нового физического понятия – макрокванта энтропии (НВТ). Классическая же равновесная термодинамика хотя и относится к фундаментальной области физики, но в то же время она совершенно ин дифферентна по отношению к поставленной задаче о пространственно временной метрике, поскольку её не содержит. Вместе с тем хорошо из вестно, что равновесное состояние имеет флуктуационно-динамический характер и, следовательно, равновесная термодинамика потенциально го това к обобщению, связанному с введением метрики. Однако надлежит показать, что холистское обобщение термодинамики является единствен ной возможностью для вывода свойства пространственно-временной мет рики в фундаментальной физике. Это также довольно очевидно. За исто рическое время существования физики как науки оформилась только единственная область фундаментальной физики, которая вообще осталась без пространственно-временной метрики, т. е. обнаруживается, что термо динамика становится единственной платформой, на основе которой можно поставить и решить сформулированную системную задачу холистского типа. В этом отношении, например, обобщение классической термодина мики до неравновесной теории Л. Онзагера представляется неадекватной сформулированной задаче, поскольку здесь понятие классического време ни внесено в теорию извне, а не выступает её внутренним параметром.

Конечно, в процедуре раскрытия целого с течением временем могут появиться некоторые уточнения, но это будет относиться к становлению и развитию термодинамической парадигмы, которая вместе с приведенным доказательством может уже сегодня считаться проходящей точку невоз врата.

В заключение полезно отметить, что в настоящее время все чаще по являются сообщения об астрофизических наблюдениях за событиями, происходившими до Большого взрыва, что сразу вызывает интерес к кос мологическим моделям циклического характера. В связи с этим основы нелокальной версии термодинамики можно рассматривать своеобразным теоретическим ответом на новый вызов экспериментальной фундамен тальной физики.

Список литературы:

1. Майков В.П. Расширенная версия классической термодинамики – физика дискретного пространства-времени. М.: МГУИЭ, 1997. 160 с.

http:\\maikov.chat.ru.

2. Майков В.П. Методология физики с неньютоновым временем. В сб. Философия физики: актуальные проблемы. Материалы научной конфе ренции (МГУ, ОИЯИ) 17-18 июня 2010 года.– М.: ЛЕНАНД, 2010. – С. 95 99.

3. Майков В.П. Квантово-релятивистская термодинамическая космо логия. В сб. Философия физики: актуальные проблемы. Материалы науч ной конференции (МГУ, ОИЯИ) 17-18 июня 2010 года.– М.: ЛЕНАНД, 2010.

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ПРИМЕСЕЙ НА СПИНОВОЕ И ОРБИТАЛЬНОЕ УПОРЯДОЧЕНИЕ В МАНГАНИТАХ Орленко Е.В., Ершова Е.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В настоящей работе построена качественная модель, объясняющая зависимость магнитных свойств манганитов в зависимости от типа леги рующей примеси. Модель основана на обменной теории возмущений (ОТВ) [Or, Latysh] для многоцентровых систем, в которой осуществляется расчет поправок к энергии, возникающих вследствие обменного взаимо действия, по формуле = (Ф0|V|0). Здесь Ф0 – волновая функция невзаи модействующих частиц (произведение одночастичных волновых функ ций), V – оператор возмущения, 0 – симметиризованная с помощью таб лиц Юнга волновая функция взаимодействующей системы.

В работе рассматривался чистый (нелегированный) La1/3Ca2/3MnO3, а также системы легированные Fe (трехвалентным), Ga и Ni.La1/3Ca2/3MnO имеет ярко выраженную слоистую структуру, в которой спиновое и орби тальное упорядочение осуществляется в цепочках атомов …Mn-O-Mn…, которое влияет на магнитные свойства всей структуры. В цепочках атомов встречаются фрагменты, как с трехвалентным, так и четырехвалентным ионом магранца. Оценочный расчет показал, что во фрагментах Mn3+-O--Mn3+/4+ наиболее выгодным является ферромагнитное состояние со спином S = 7/2, спины электронов атомов марганца параллельны, а спин электрона атома кислорода им антипараллелен. В симметричных фрагмен тах Mn3+-O2—Mn3+ и Mn4+-O2--Mn4 выгодно антиферромагнитрое состоя ние. В структуре осуществляется упорядочение фрагментов 3+ - 3+/4+ 2- 4 2...-Mn -O -Mn - O -Mn - O..., что наблюдается в эксперименте (страй пы).

В структуре, легированной трехвалентным Fe наиболее выгодным является состояние со спином S = 4, что дает намагниченность 8В за счет дополнительного электрона на ионе Fe. Легирование Ni приводит к неор битальному ферромагнитному упорядочению 4В. Легирование Ga, имеющим замкнутую электронную d-оболочку приводит к отсутствию ор битального взаимодействия, разупорядочению в цепочках и образованию нано-доменов.

Сравнение оценок с экспериментальными данными [T.S. Orlova, J.Y. Laval, Ph. Monod, P. Bassoul, J.G. Noudem, and E.V. Orlenko «Influence of Mn-site doping on charge and orbital ordering in La1/3Ca2/3Mn1−

yMyO3 manganites (M = Ni,Ga)», Phys Rev B 2009, 79, 134407] показало, что данная модель может быть применена для опи сания эффектов при допировании магнитными примесями.

ГЕНЕРАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМ ИНТЕГРАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СЕРВИС-ОРИЕНТИРОВАННЫХ СРЕДСТВ Птицына Л.К., Смирнов Н.Г.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет При раскрытии новых технологий разработки программного обеспе чения, предназначенных для создания сервис-ориентированных архитек тур и рекламируемых зарубежными компаниями, игнорируются вопросы образования наукоемкого ядра, определяющего их качество в гетероген ных сетях. Предлагаемый подход к генерации математического обеспече ния систем интеграции многокомпонентных сервис-ориентированных средств базируется на формализации разработки и анализа моделей управ ления крупно-гранулярными процессами, описания которых формируются с помощью расширений унифицированного языка моделирования UML.

Генерация математического обеспечения осуществляется в результате вы полнения следующих шагов:

1. Позиционирование вида деятельности в среде сервис ориентированной архитектуры.

2. Выделение множества действий D (|D |= I) в деятельности средств.

3. Описание каждого действия di, i = 0,1, 2,..., I плотностью вероятно сти дискретного времени его выполнения ui (ki ), ki = 1, 2,..., Ki.

4. Формирование потока управления из узлов координации действий сервис-ориентированных средств.

5. Описание каждого асинхронного узла потока управления плотно стью вероятности дискретного времени выполнения соответствующей операции ar (kr ), kr = 1, 2,..., K r, r = 1, 2,..., R;

R – число асинхронных узлов.

6. Описание каждого альтернативного варианта всех узлов решения соответствующей вероятностью p j,l, j = 1, 2,..., J, l = 1, 2,..., L j, J – число узлов решения, L j – число альтернативных вариантов поведения после реше ния j.

7. Формирование матрицы инциденций для узлов разъединения и уз лов соединения A размера (n n), где n – общее число узлов разъединения и узлов соединения.

8. Описание спецификаций всех узлов соединений, характеризую щих взаимодействие сервис-ориентированных средств в базисе булевых функций и функций темпоральной логики.

9. Определение показателей качества совместной работы служб на основе модифицированного метода логических моделей распределенного программного обеспечения.

КОГЕРЕНТНОЕ ФОТОРОЖДЕНИЕ ЛЕГКИХ ВЕКТОРНЫХ МЕЗОНОВ НА БОЛЬШОМ АДРОНОМ КОЛЛАЙДЕРЕ Ребякова В.А., Бердников Я.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет На настоящий момент единственным экспериментальным способом продолжения исследований фоторождения векторных мезонов на протон ных и ядерных мишенях при высоких энергиях является Большой адрон ный коллайдере (БАК). Это позволит получить новую информацию, важ ную для понимания динамики сильных взаимодействий при высоких энер гиях и изучения свойств и динамической природы померона.

Одним из наиболее простых способов описания мягкого адрон адронного рассеяния в широком диапазоне энергий является основанная на теории Редже феноменологическая модель Доннечи-Лендшоффа (ДЛ-модель). Амплитуда мягкого адрон-адронного взаимодействия при высоких энергиях факторизована и записывается в виде произведения трех факторов: два из них определяются свойствами взаимодействующих адро нов, а третий – померонный пропагатор - полностью определяет энергети ческую зависимость процесса. В рамках ДЛ-модели описание полных и дифференциальных сечений адрон-адронного упругого рассеяния проис ходит посредством t-канального обмена двумя простыми Редже-полюсами с линейными траекториями – эффективным реджеоном с траекторией R (t ) 0,44 + 0,93 t и мягким помероном с P1 (t ) = 1,08 + 0,25 t, отвечающим за медленный рост полных сечений взаимодействий при высоких энергиях.

Кроме того, учитывается обмен жестким помероном, обладающим траек торией P0 (t ) = 1,44 + 0,1 t и играющим существенную роль при больших квадратах переданного импульса (t) в жестких дифракционных процессах.

С учетом характеристик детектора, параметров пучка и каналов рас пада векторных мезонов получаем, что число зарегистрированных вектор ных мезонов в год составит - 9,3106 - для -мезона, и 12,1106 – для мезона при энергии сталкивающихся протонов 7 ТэВ и для нулевой быст роты родившегося мезона.

Расчет сечения когерентного фоторождения легких векторных мезо нов в рамках ДЛ-модели для ультрапериферических протон-протонных взаимодействиях на БАК показал, что такие эксперименты позволят на дежно исследовать процессы фоторождения в кинематической области, изученной на коллайдере HERA, а так же продвинуться в область более высоких энергий.

Работа поддержана Минобрнауки РФ в рамках ФЦП “Научные и на учно-педагогические кадры инновационной России” на 2009-2013 г.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ КЛАСТЕРОВ Родионова Е.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Одним из эффективных методов динамического развития конкурен тоспособной экономики является кластерный подход в современной эко номической политике. Этим объясняется возрастающий интерес исследо вателей к экономико-математическому моделированию промышленных кластеров.

В работе рассматривается модель кластера типа «колесо», предпри ятия которого образуют вертикально-интегрированные производственные системы. Предприятия ВИПС характеризуются географической концен трацией, комплексным использованием ресурсов и имеют взаимосвязан ную систему производств определённой специализации. Математическое моделирование производственных связей должно базироваться на данных идентификации кластера. Известны два основных подхода к идентифика ции производственных кластеров: учитывающий территориальную кон центрацию производств и привлекающий анализ их функциональной взаимосвязи. Для описания географического аспекта идентификации предлагается использовать оценку транспортных затрат периферийных предприятий на основе двухэтапной модели стохастического программи рования. Множество периферийных участников кластера можно разделить на три основные группы:

1) поставщики первичного сырья, комплектующих, оборудования;

2) потребители конечных продуктов;

3) производители, т. е. предприятия, потребляющие первичное сырьё и промежуточные продукты других производителей с целью производства продуктов конечного потребления либо промежуточных продуктов.

Важным условием организационной структуры кластера с ВИПС яв ляется замкнутость переходов ресурсов внутри кластера на промежуточ ных этапах технологической цепочки. В частности, подразделение, по ставляющее сырьё или производящее промежуточные продукты, обязано поставлять его на переработку внутри кластера. Перерабатывающее пред приятие (как входящее в ядро кластера, так и периферийный участник) может закупать сырьё не только внутри кластера. Поэтому характеристики первой группы периферийных участников кластера предлагается получать из решения задачи оптимальной организации снабжения со случайным спросом.

ТУННЕЛИРОВАНИЕ И КОЛЕБАНИЯ ЭЛЕКТРОНА В КВАНТОВОЙ СИСТЕМЕ С ДВУМЕРНЫМ ПОЛИНОМИАЛЬНЫМ ПОТЕНЦИАЛОМ Санин А.Л., Семенов Е.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Рассматривается динамика электрона в квантовой системе с двухъ ямным потенциалом вдоль одной координаты, связанным с квадратичным потенциалом вдоль другой координаты. Слагаемое, выражающее потенци ал связи, пропорционально произведению координат. Проведено числен ное интегрирование нестационарного двумерного уравнения Шрёдингера с указанным потенциалом при заданных начальных и нулевых граничных условиях. Настоящее исследование мотивируется проблемой создания квантовых устройств и рабочих элементов квантового компьютера. Двухъ ямный потенциал, реализующий туннелирование и перенос электрона из одной ямы через барьер в другую яму, представляет модель бистабильной квантовой системы, которая считается перспективной в разработках ком пьютера. Последние полторы декады уделялось много внимания изучению динамики электрона в одном измерении. Для динамических систем, га мильтониан которых имеет две степени свободы, связанные между собой, необходимы детальные исследования процессов туннелирования и коле баний электрона. В этой связи проведены расчеты динамических средних, их Фурье-спектров, сечений Пуанкаре, произведения неопределенностей и автокорреляционных функций. При отсутствии связи имеют место незави симые по координатам процессы: туннелирование и колебания с разными временными масштабами (частотами) вдоль одной из координат и колеба ния с единственной характеристической частотой вдоль координаты с квадратичным потенциалом, как и в квантовом гармоническом осциллято ре. Уже при слабой связи между степенями свободы динамические свой ства изменяются. Существенные изменения претерпевают колебания вдоль координаты с квадратичным потенциалом. Здесь характер колеба ний средней координаты усложняется, Фурье-спектр ее, наряду с исходной характеристической частотой, содержит практически все частоты, которые имеются в спектре колебаний средней координаты для движения в двухъ ямном потенциале. Можно говорить о высокой степени синхронизации колебаний по обеим координатам. Наиболее интенсивной в обоих спек трах является компонента с минимальной частотой, обусловленной тунне лированием. Варьируя потенциал связи, можно управлять частотой тунне лирования. В проведенных расчетах наблюдались регулярные динамиче ские режимы колебаний и туннелирования.

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА МОНТЕ-КАРЛО В РЕНТГЕН-ФЛОУРЕСЦЕНТНОМ АНАЛИЗЕ Серебряков А.С.

ФГУП НПО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина»

Бердников Я.А., Мороз А.П.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Рентген-флуоресцентный метод (РФА) является одним из современ ных методов экспресс-анализа качественного и количественного состава образца. Классический метод РФА предполагает наличие однородного об разца, в то время как современные потребности анализа значительно шире.

Существует ряд задач, в которых анализируемых образец имеет сложную, неоднородную структуру, при этом содержание элементов необходимо определить раздельно для различных структурных областей образца. Та кие задачи могут быть решены применением метода РФА с соответст вующим программным обеспечением.

Специализированное программное обеспечение анализаторов долж но содержать как программу обработки спектров и идентификации образ цов (качественный анализ), так и программу количественного анализа. Со временные тенденции развития метода РФА привели к необходимости применения универсальной программы количественного анализа на базе метода фундаментальных параметров. Обычно для решения задачи без применения стандартов применяется программа, использующая формулы Блохина для записи интенсивностей характеристических линий. Однако, при современном уровне развития вычислительной техники и технологии вычислительного моделирования, программа на основе метода Монте Карло является предпочтительным решением задачи, поскольку даёт более точные результаты, включающие эффекты всех процессов взаимодействия излучения с веществом, подвозбуждения одних элементов другими и про цесса регистрации излучения в детекторах.

К настоящему моменту авторами создана программа моделирования рентген-флуоресцентного анализатора для однородных образцов. Она имеет возможность моделирования образца любого элементного состава.

При решении задачи количественного анализа программа получает ре зультаты с погрешностью не более 5 % по концентрациям элементов, и ра ботает не более 15 мин. Время работы и точность расчетов по программе далее будут улучшены за счёт применения моделирования по методу Мон те-Карло со статистическими весами.

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРА ДИСКРИМИНАЦИИ В МЕТОДЕ ДУАЛЬНЫХ ЭНЕРГИЙ Спирин Д.О., Бердников Я.А., Сафонов А.С.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Метод дуальных энергий в интроскопии основан на использовании двух спектров тормозного излучения ускоренных электронов для иденти фикации химического состава инспектируемых объектов. Дискриминация материалов становится возможной вследствие разной степени поглощения гамма-квантов с разными энергиями в материалах с различным атомным номером. Существенными ограничениями в точности распознавания явля ется непрерывный характер спектра тормозного излучения и неоднород ность инспектируемого объекта. Целью работы являлась оценка дискри минационного эффекта метода дуальных энергий и выяснение способов оптимизация для повышения дискриминационного эффекта.

Для исследования крупногабаритных и (или) объектов с большим весом и плотностью применяются ускорители электронов с энергиями до 10 МэВ. Нижняя граница энергетического диапазона ограничена прони кающей способностью тормозного излучения и составляет для выбранного типа объектов не менее 4 МэВ.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.