Розробка методики повнопрофільного аналізу спектрів рентгенівської флуоресценції
Математична коректність розкладу спектральної функції за незмінним базисом. Вимірювання товщини тонких плівок. Розробка методики повнопрофільного рентгенофлуоресцентного аналізу для пошуку спектральних ліній хімічних елементів та визначення їх параметрів.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 20.04.2014 |
| Размер файла | 47,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Решетняк Максим Вячеславович
УДК 539.315
РОЗРОБКА МЕТОДИКИ ПОВНОПРОФІЛЬНОГО АНАЛІЗУ СПЕКТРІВ РЕНТГЕНІВСЬКОЇ ФЛУОРЕСЦЕНЦІЇ
01.04.01-фізика приладів, елементів і систем
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата фізико-математичних наук
Суми - 2001
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Національному технічному університеті “Харківський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник- доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Михайлов Ігор.
Федорович, Національний технічний університет “ХПІ”, головний науковий співробітник кафедри фізики металів та напівпровідників.
Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Цвик Олексій Іванович, Інститут радiофізики та електронiки НАН України, старший науковий співробітник відділу №2.
доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Прокопенко Ігор Васильович, Інститут фізики напівпровідників НАН України, завідувач відділу №2.
Провідна установа - Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, кафедра фізики твердого тіла, Міністерство освіти і науки України, м. Харків.
Захист відбудеться "26" червня 2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К55.051.02 у Сумському державному університеті за адресою: 40007, м.Суми, вул. Римського-Корсакова, 2, ауд.216, електротехнічний корпус.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Сумського державного університету
Автореферат розісланий “26” травня 2001 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради ______ Опанасюк А.С.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми зумовлена тим, що сучасний світовий рівень розвитку виробництва вимагає розробки способів аналізу хімічного складу матеріалів, які забезпечують мінімальні відхилення результатів від дійсного вмісту елементів у зразку. До найбільш перспективних способів належить рентгеноспектральний аналіз, який має високу експресність, достовірність і точність. Одним із резервів підвищення продуктивності і точності аналітичних робіт є застосування рентгеноспектрального аналізу в сполученні з електронно-обчислювальними машинами (ЕОМ). Проте, до останнього часу комп'ютерні алгоритми розшифрування спектрів рентгенівської флуоресценції імітували послідовність дій людини-експерта і не дозволяли достовірно розпізнати складні спектри з накладеними одна на одну лініями. Наприкінці 90-х років з'явились спроби використання методів нечіткої логіки у задачах якісного аналізу. При цьому були введені числові критерії ймовірності виявлення спектральних ліній. Однак, спрощений аналітичний опис елементів спектра не дозволяє повністю використовувати наявну інформацію стосовно "слабких" і накладених ліній.
Одним із результатів даної роботи є обґрунтування того, що тільки поєднання якісного і кількісного етапів у межах єдиної задачі повнопрофільного аналізу дозволяє достовірно розшифрувати спектри без застосування додаткової апріорної інформації. Крім того, розробка сучасних методів повнопрофільного аналізу спектрів рентгенівської флуоресценції сприяє повній автоматизації аналітичних робіт шляхом використання ЕОМ не тільки для обробки результатів вимірювань, але й для керування усім процесом аналізу.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана на кафедрі фізики металів і напівпровідників Національного технічного університету "ХПІ" у рамках науково-дослідницької роботи кафедри за темами “Розробка фундаментальних проблем фізики тонких плівок і створення стабільних в екстремальних умовах нових матеріалів” (затверджена наказом Міносвіти та науки України № 37 від 13.02.1997, № держреєстрації 0196V014669); “Структура і властивості тонкоплівкових конденсованих систем з екстремальними параметрами” (затверджена наказом Міносвіти та науки України № 6-II від 4.01.2000, № держреєстрації 0100V001688).
Мета і основні задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка методики повнопрофільного рентгенофлуоресцентного аналізу для пошуку спектральних ліній і визначення їх параметрів.
Досягнення поставленої мети передбачало послідовне вирішення таких задач:
Експериментальне доведення математичної коректності розкладення спектральної функції за незмінною базисною системою функцій.
Встановлення адекватного математичного способу опису форми аналітичних ліній.
Дослідження дисперсії експериментальних рентгеноспектрометричних даних. Розроблення методики оцінки межі виявлення ліній, що накладаються.
Дослідження характеристики шуму для його відсіву при визначенні оригіналу.
Визначення найбільш ефективного способу оптимізації для вирішення задачі повнопрофільного аналізу.
Розроблення алгоритму повнопрофільного аналізу рентгенофлуоресцентних спектрів із використанням елементів штучного інтелекту.
Проведення експериментальних досліджень, що підтверджують можливість застосовування отриманого алгоритму у задачах визначення слідів хімічних елементів, які не мають рішення традиційними способами.
Наукова новизна отриманих результатів. У процесі розробки методики повнопрофільного аналізу спектрів рентгенівської флуоресценції:
експериментально обґрунтовано правомірність розкладення спектра рентгенівської флуоресценції в діапазоні довжин хвиль 0,035 - 0,300 нм за незмінною системою базисних функцій;
доведено математичну коректність повнопрофільної обробки шляхом дослідження форми функціонала нев'язкі експериментального спектра та його модельного опису;
вперше вимірювання рентгенівського спектра подані як процес сумісних статистичних вимірювань швидкості лічби імпульсів і довжини хвилі. Експериментально доведений суттєвий внесок похибки установлення довжини хвилі в зведену похибку;
запропоновано критерій вибору модельних функцій для опису форми профілю аналітичних ліній;
застосовано аналіз різницевого масиву для визначення нев'язкі, зниження межі виявлення і контролю якості експериментальних даних;
застосовано елементи штучного інтелекту для формування системи базисних функцій і поліпшення розшифровки спектрів.
Практичне значення отриманих результатів. Створено вітчизняний програмно-аналітичний комплекс "СПРУТ" для рентгенофлуоресцентного аналізу багатокомпонентних твердих матеріалів.
Особистий внесок автора. Результати, подані в дисертаційній роботі, є підсумком досліджень, виконаних автором у співпраці з науковим керівником. При розробці методики повнопрофільного аналізу спектрів рентгенівської флуоресценції більшість експериментів були виконані автором самостійно. Дисертант особисто розробив алгоритми і склав програми. Йому належить суттєва роль в інтерпретації одержаних результатів, написанні та оформленні наукових праць [1-8], які перелічені наприкінці автореферату.
Апробація результатів дисертації. Результати роботи доповідались та обговорювались на Міжнародній науково-технічній конференції "Комп'ютер: наука, техніка, технологія, здоров'я" (22-27 червня 1993 р., м. Харків); на IV Українській науково-технічній конференції "Розвиток аналітичного контролю в металургії та машинобудуванні" (16-18 листопада 1999 р., м. Дніпропетровськ); Міжнародній науковій конференції "Фізика тонких плівок. Формування, структура та фізичні властивості" (23-25 червня 1999 р., м. Харків); VII Міжнародному симпозіумі “Чисті метали” (20-23 квітня 2001р., м. Харків).
Публікації. Основні наукові результати роботи опубліковано у 8 друкованих роботах, у тому числі в 6 статтях і 2 тезах доповідей на конференціях національного і міжнародного рівнів.
Структура й обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, трьох додатків та списку використаних джерел і має обсяг 166 сторінок, у тому числі 57 рисунків, 6 таблиць, 3 додатків, 150 найменувань використаних джерел.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вступ містить обґрунтування актуальності теми, визначення мети і задач роботи, обговорення наукової новизни одержаних результатів та їх практичне значення, формулювання основних наукових результатів.
Перший розділ присвячено огляду публікацій щодо фізико-математичних аспектів рентгенофлуоресцентного аналізу (РФА). Розглянуто традиційні способи обробки спектрів. Показано, що основна проблема РФА полягає в тому, що розшифровка складного зашумленого спектра в умовах статистичної невизначеності без наявності апріорної інформації має ймовірнісний характер.
Зроблено висновок, що, незважаючи на значну кількість робіт у цій галузі, задача якісного аналізу на сьогоднішній день не має задовільного рішення. Доводиться доцільність використання можливостей сучасних комп'ютерів і математичних методів, які не можливо було застосовувати раніше через низький рівень обчислювальної техніки. Зроблено висновок, що дослідження хімічного складу методом РФА пов'язане з необхідністю проведення повнопрофільного аналізу для пошуку спектральних ліній і визначення їх параметрів. Показано, що модельний опис складного спектра є досить трудомісткою задачею, при цьому принциповим є доведення математичної коректності задачі.
Другий розділ присвячено опису рентгенофлуоресцентного спектрометра "СПРУТ", з використанням якого в дисертації проведено всі експериментальні дослідження. Розроблені методики дослідження зразків з відомим і невідомим хімічним складом. Апаратура спектрометра дозволяє проводити зйомку як у режимі сканування, так і в режимі заданих точок. Час накопичення, розмір порогів дискримінатора, довжина хвилі та інші параметри можуть бути виставлені для кожної точки сканування незалежно один від одного. Проводиться порівняння характеристик оригінальної рентгенооптичної схеми "СПРУТ" із класичними схемами Брегга-Соллера та Іоганссона.
Об'єктами досліджень у роботі були:
Державні стандартні багатокомпонентні зразки сталей, латуней, бронз і алюмінієвих сплавів.
Однокомпонентні матеріали технічної чистоти.
Тонкі плівки нікелю і ніобію на підкладках монокристалічного кремнію з орієнтацією (001) (отримані радіочастотним розпиленням на установці фірми Baltzers у Фізичному інституті РАН) у діапазоні товщин 0,3 10 нм.
Для дослідження хімічного складу зразків і товщини тонких плівок було розроблено декілька методик зйомки та обробки результатів:
дослідження зразка з невідомим хімічним складом;
прецизійного дослідження зразка з відомим хімічним складом;
зйомки розподілу амплітуд імпульсів детектора при реєстрації монохроматичного випромінювання;
вимірювання товщини тонких плівок.
Технічний опис приладу, що використовується, і аналіз матеріалу, викладеного в цьому розділі, дозволяють зробити такі висновки: технічні характеристики спектрометра "СПРУТ" за більшістю показників відповідають закордонним аналогам; отримані експериментальні дані на спектрометрі "СПРУТ" і принципи фізико-математичного моделювання спектрів рентгенівської флуоресценції можна вважати типовими для більшості кристал-дифракційних спектрометрів.
Третій розділ присвячено опису та аналізу способів математичної обробки спектрометричних даних. Відзначено, що спектри рентгенівської флуоресценції багатокомпонентних систем досить складні і містять багато ліній. З математичної точки зору задача розшифровки зашумленого спектра носить ймовірнісний характер стосовно ліній, що накладаються. Для розв'язання цієї задачі необхідно витягти із зашумленого спектра інформацію про можливі "слабкі" лінії і відповідно визначити ймовірність існування тих або інших домішок. Для цього слід правильно розділити лінії, що накладаються, і визначити їх інтенсивність. Показано, що така задача може бути розв'язана при повнопрофільному аналізі спектра, коли складний експериментальний спектр розкладається за базисною системою функцій. Базисом при повнопрофільному аналізі слугують форми профілів аналітичних ліній технічно чистих хімічних елементів. Якщо форма лінії помітно змінюється при зміні складу проби, як у оптичних спектрах, то розкладання спектральної функції за незмінним базисом неможливе, і в цьому розумінні задача стає математично некоректною.
У роботі проведені прецизійні дослідження форми аналітичних ліній у діапазоні довжин хвиль 0,035 - 0,300 нм. При досягнутій дисперсії відтворності 1- 2% у діапазоні зміни концентрацій від 0,1% до 100% зміни форми ліній не виявлено. Таким чином, доводиться коректність розкладання спектральної функції за незмінним базисом.
Показано, що у зв'язку з непередбаченим виглядом апаратної функції спектрометра форма експериментальної кривої виявляється досить складною, причому вона помітно змінюється при переюстируванні приладу. Традиційно при обробці рентгенограм для опису експериментальної кривої використовували модельні функції Гауса, Коші та ін. Нами проведено апроксимацію реальних профілів K ліній ряду хімічних елементів за допомогою п'ятнадцятьох найбільш поширених аналітичних функцій. Точність модельного опису оцінювали за формулою
, (1)
де Is - величина експериментальної інтенсивності;
Ic - величина обчисленої інтенсивності.
Відзначається, що для "незадовільних" спектрометричних даних усі подані функції дають подібні результати апроксимації (5-8%), сумірні з експериментальним розкидом (3-5%). Показано, що при обробці експериментальних даних, отриманих із досить високим ступенем розрізнення, найкраще наближення забезпечується використанням функції Пірсона. Це пояснюється більшою гнучкістю при виборі коефіцієнтів і врахуванням можливої асиметрії профілю. Незважаючи на те, що апроксимація однією аналітичною функцією приваблює простотою автоматизації процесу припасування спектра: у процедурі оптимізації обчислюють по одному значенню коефіцієнта для кожної лінії, вона може приводити до виявлення дуже інтенсивних "зайвих" ліній. Інтенсивність цих "зайвих" ліній відносно основних ліній спектра, що на них накладаються, визначається величиною і може досягати декількох відсотків. Розпізнати такі лінії, не володіючи додатковою інформацією, не можливо. Таким чином, доведено, що традиційні способи не дозволяють досягти достатньої точності опису.
Показано, що застосування для опису базисних функцій поліномів і сплайнів дозволяє знизити середньоквадратичну похибку апроксимування. Похибка опису сплайнами форми експериментальної лінії однокомпонентного еталона легко може бути знижена до 0,5 - 1,0%. Для складних спектрів величина середньоквадратичної похибки апроксимування звичайно вище і складає 1 - 3%. Зазначена величина похибки апроксимації слугує фактичною межею виявлення ліній спектра, що накладаються. Доведено, що використання поліномів для аппроксимації спектра дозволяє частково розв'язати задачу згладжування експериментальних даних і забезпечити більш компактне збереження уявлення про форму профілю лінії. Крім того, аналіз експериментально отриманої залежності нев'язкі від ступеня апроксимуючого полінома для різного часу накопичення імпульсів дозволяє виявити оптимальний ступінь полінома, величину дисперсії шуму, необхідний час накопичення.
Для вирішення проблеми виявлення “слабких” ліній і підвищення точності опису спектрів при повнопрофільному аналізі запропоновано проводити спеціальний аналіз різниці між експериментальним і апроксимуючим масивами - різницевим масивом. Віднімання масиву, що описує форму лінії, при цьому цілком аналогічно звичайному відніманню фону і дозволяє принаймні на порядок підвищити контрастність прихованої лінії і знизити межу ії виявлення. Можливості аналізу різницевого масиву наведені на прикладі фрагмента експериментального спектра від нержавіючої сталі. Показана можливість виявлення "слабкої" лінії Mn, яку не вдається візуалізувати при традиційному підході, оскільки досить невелика зміна інтенсивності маскується на фоні "сильної" лінії. Таким чином, без використання різницевого масиву цілком ймовірна ситуація "утрати" 1% Mn, коли концентрація Cr складає більше 15%.
Проведено аналіз достовірності виявлення "слабкої" лінії, виходячи з величини межі виявлення. Традиційно рентгенівські спектри розглядали як результат однофакторних вимірювань, тобто вважалося, що довжина хвилі (або кут) установлюється точно, а статистика виявляється лише при реєстрації імпульсів. При цьому межа виявлення на плоскому фоні обчислюється при умові, що дисперсія експериментальних даних підкоряється статистиці Пуассона. Нами було розроблено методику рентгенозйомок і комп'ютерна програма, що дозволяють багаторазово повторювати зйомки профілю однієї і тієї самої лінії з установленням початкової довжини хвилі. З'ясовано, що реальний вигляд дисперсії експериментальних даних істотно відрізняється від статистики Пуассона (рис. 3). Показано, що реальний об'єкт не сумісний з однофакторною моделлю (яка традиційно використовується), у той час як двофакторна модель добре пояснює отримані експериментальні результати. Дисперсія результатів розраховується за формулою
, (2)
Де - дисперсія похибки лічби імпульсів;
- дисперсія похибки установлення довжини хвилі;
Fk - кореляційний множник.
При класичному підході розглядається тільки доданок для крутих схилів аналітичних ліній (де перша похідна велика), в той же час не враховується зростання дисперсії, і оцінні дані стосовно експериментального розкиду (інтервали 1,2,3) виявляються заниженими в декілька разів. Новий критерій межі виявлення, що враховує внесок похибки позиціонування в загальну похибку, є більш об'єктивним для випадку накладання ліній. Такий підхід з урахуванням зведеної похибки дає підтвердження того, що при обробці різницевого спектра дійсно виявлена "слабка" лінія, а не артефакт позиціонування.
Запропоновано математичну модель спектра, що дозволяє реалізувати повнопрофільний аналіз:
, (3)
де - рівень фону для довжини хвилі ;
- сума одиничних функцій форми , що описують окремі лінії, помножених на коефіцієнти інтенсивності ;
- випадковий шум.
Для доведення можливості використання методів оптимізації параметрів моделі при повнопрофільній обробці спектрів був проведений аналіз форми функціонала нев'язкі. Показано, що вигляд цього функціонала сприяє застосуванню методів оптимізації для даного класу задач. Для вибору найкращого способу оптимізації були досліджені такі методи: покоординатного спуску, випадкового пошуку, Хука-Дживса, Нелдера-Міда, сполучених напрямків Пауелла. Для підвищення ефективності оптимізаційної процедури запропоновано такий підхід: при припасуванні параметрів модельного уявлення необхідно розраховувати не просто загальну нев'язку моделі і оригіналу, а формувати масив нев'язок, що враховує можливий внесок у загальну нев'язку кожного з параметрів. Це дозволяє прямими методами визначати величину і напрямок зміни параметрів для досягнення мінімуму функціонала.
Проведено аналіз ефективності застосування елементів штучного інтелекту (нейронних сіток і експертних систем) для формування системи базисних функцій і поліпшення розшифрування спектрів. Запропоновано критерій упевненості визначення хімічних елементів:
, (4)
де j - номер аналітичної лінії;
i - номер точки (у межах півширині ліній);
к - коефіцієнт надійності;
Iij - інтенсивність.
У четвертому розділі розглянуто приклади практичного використання запропонованих в третьому розділі методик. Показано, що вони забезпечують достовірні результати аналізу для широкого класу матеріалів. Доведена можливість використання повнопрофільного аналізу рентгенофлуоресцентних спектрів для спектрометрів із малим числом каналів або для спектрометрів, що сканують, із низьким ступенем розрізнення. За допомогою модельних експериментів отримані розрахункові залежності залишкової нев'язкі від часу накопичення імпульсів і числа точок вимірювання на кожну лінію. Зроблено висновок, що за однаковий час зйомок краще проводити вимірювання при меншому числі точок, але більш тривалому часу накопичення в кожній із них.
Експериментально доведена можливість кількісного визначення ефективної товщини надтонких плівок нікелю і ніобію за інтенсивністю рентгенівської флуоресценції. Наведено залежності інтенсивності від товщини плівок у діапазоні 0,3 - 1,5 нм для плівок ніобію і 0,3 - 10 нм для плівок нікелю, нанесених на поверхню (001) кремнію.
Чутливість аналізу товщини надтонких плівок нікелю дозволяє за 100 c визначати товщину моноатомної плівки з відносною помилкою .
Для надтонких плівок ніобію було виявлено латентний період на залежності інтенсивності від товщини, що вимагає спеціального прецизійного дослідження, яке виходить за межі даної роботи. Встановлено, що для плівок Nb у діапазоні товщин 0,7 - 1,5 нм чутливість методу приблизно така сама, як і для плівок нікелю.
Досягнута точність визначення товщини дозволяє широко використовувати запропоновану методику для вимірів надмалої товщини тонких плівок.
ВИСНОВКИ
Класичні задачі якісного і кількісного рентгенофлуоресцентного аналізу розв'язані у рамках єдиної задачі повнопрофільного аналізу спектра. Прецизійні дослідження форми аналітичних ліній у діапазоні 0,035 - 0,300 нм залежно від складу проби дозволили експериментально обґрунтувати розкладання спектра за незмінною базисною системою функцій. Дослідження форми функціонала нев'язки експериментального спектра та його модельного опису дозволило довести математичну коректність запропонованої повнопрофільної обробки. Ця формалізація дала можливість установити зворотні зв'язки і використати елементи штучного інтелекту в програмах керування та обробки.
Вимірювання рентгенівського спектра вперше подані як процес сумісних статистичних вимірювань швидкості лічби імпульсів і довжини хвилі. Теоретично та експериментально доведено суттєвий внесок похибки установлення довжини хвилі в зведену похибку. Визначено кількісний критерій межі виявлення ліній, що накладаються. Розроблено методику математичної обробки спектрів, яка дозволяє визначити оптимальний ступінь апроксимуючого полінома, величину шуму експериментальних даних і мінімально необхідний час сканування.
Розроблено методики вимірювання та обробки рентгенофлуоресцентних спектрів зразків із невідомим і відомим хімічним складом, які дозволяють мінімізувати вплив апаратної функції спектрометра. Експериментально доведене що застосування оригінальних алгоритмів зйомок із використанням робастних методів і статистичного контролю одержуваних даних дозволяє ефективно боротися з випадковими викидами і статистичним розкидом результатів, не збільшуючи загальний час проведення експерименту.
Розроблено структурну організацію програмної частини комплексу у вигляді багаторівневої системи, що забезпечило високу ефективність керування приладом і обробки результатів вимірювань, а також можливість гнучкого настроювання і модернізації. Створено спеціальну програму для реалізації принципів автоматичного настроювання і конфігурування спектрометра.
Експериментально доведено можливість кількісного визначення ефективної товщини надтонких плівок за інтенсивністю ліній рентгенівської флуоресценції. Наведено залежності інтенсивності ліній рентгенівської флуоресценції від товщини плівок у діапазоні 0,3 - 1,5 нм для плівок ніобію та 0,3 - 10 нм для плівок нікелю, нанесених на поверхню (001) кремнію.
Створено вітчизняний програмно - аналітичний комплекс “СПРУТ” для рентгенофлуоресцентного аналізу багатокомпонентних твердих матеріалів. Керування приладом і обробка експериментальних даних цілком автоматизовані.
спектральний повнопрофільний рентгенофлуоресцентний аналіз
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗДОБУВАЧА
Решетняк М.В., Михайлов И.Ф. Некоторые вопросы обработки рентгеновских дифракционных профилей // Вестник ХГПУ: Новые решения в современных технологиях. -1998. -Вып. 17. - С. 78-81.
Мамон В.В, Михайлов И.Ф, Решетняк М.В, Фомина Л.П. Рентгенофлуоресцентный спектрометр “СПРУТ” // Материалы IV Украинской научно-технической конференции “Развитие аналитического контроля в металлургии и машиностроении”. -Днепропетровск: ОАО “Днепркнига”.-1999. -C. 5-6.
Mikhailov I.F., Reshetnyak M.V., Fomina L.P. Effective thickness determination of nikel and niobium films from X-ray fluorescence intensity // Functional materials. -1999. -V.6, №5. -P.980-981.
Reshetnyak M.V., Mikhailov I.F. X-ray fluorescent analysis of multi-component system compositions // Functional materials. -2000. -V.7, №2. P.311-314.
Михайлов И.Ф., Решетняк М.В., Решетняк Е.Н. Вклад ошибок измерения длины волны и интенсивности в дисперсию приведенной погрешности для линий рентгеновского спектра // Вісник Сумського державного університету. -2000, №17. -С. 47-53.
Решетняк М.В. Разработка алгоритма полнопрофильного анализа спектра рентгеновской флуоресценции // Науковий вісник будівництва. -Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2000. -Вип.11. -С.268-274.
Решетняк М.В. Использование элементов искусственного интеллекта в полнопрофильном РФА // Науковий вісник будівництва. -Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2001. -Вип.12. -С.170-172.
АНОТАЦІЯ
Решетняк М.В. Розробка методики повнопрофільного аналізу спектрів рентгенівської флуоресценції. -Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.01 - фізика приладів, елементів та систем. - Сумський державний університет, Суми , 2001.
Дисертацію присвячено розробці методики повнопрофільного рентгенофлуоресцентного аналізу для пошуку спектральних ліній хімічних елементів та визначення їх параметрів. У роботі доводиться математична коректність розкладу спектральної функції за незмінним базисом. Встановлено адекватний опис форми аналітичних ліній. Доведено істотність внеску похибки установлення довжини хвилі в зведену похибку. Встановлено кількісний критерій межі виявлення ліній, які накладаються. Розроблено пакет програм з елементами штучного інтелекту, який використаний у вітчизняному програмно-аналітичного комплексу для рентгенофлуоресцентного аналізу матеріалів “СПРУТ”.
Ключові слова: рентгенофлуоресцентний аналіз, спектрометр "СПРУТ", математичне моделювання, рентгенооптична схема, розкладання спектра, оптимізація, нейроні сітки.
ABSTRACT
Reshetnyak M.V. Strategy Development of full-profile analysis of spectrums x-ray fluorescence. - Manuscript.
Thesis for candidate's degree of physical and mathematical sciences by speciality 01.04.01 - physics of devices, elements and systems. -Sumy State University, Sumy, 2001.
Thesis is devoted to strategy development of full-profile X-ray fluorescent analysis for searching spectral chemical element lines and determination of their parameters. In the work, mathematical correctness of spectrum dissolution functions by the unchangeable basis was proved. Adequate description of analytical line form was found. A quantitative criterion of discovery limit for superimposing lines was determined. Algorithm of full-profile analysis of X-ray fluorescence spectra using machine intelligence elements was developed. The main results of the work were applied for development of native analytical software complex "SPRUT" for X-ray fluorescent analysis of materials.
Keywords: X-ray fluorescence analysis, spectrometer "SPRUT", mathematical modeling, x-ray optic scheme, dissolution of spectrum, optimization, neural network.
АННОТАЦИЯ
Решетняк М.В. Разработка методики полнопрофильного анализа спектров рентгеновской флуоресценции. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 - физика приборов, элементов и систем. -Сумской государственный университет, Сумы, 2001.
Диссертация посвящена разработке методики полнопрофильного рентгенофлуоресцентного анализа для поиска спектральных линий химических элементов и определения их параметров. В работе экспериментально доказывается математическая корректность разложения сложной спектральной функции по неизменной базисной системе функций. Установлено адекватное математическое описание формы аналитических линий. Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность повышения разрешающей способности полнопрофильного анализа спектров при обработке разностного массива. Предложен способ определения величины экспериментального шума
Экспериментально доказан существенный вклад погрешности установки длины волны в приведенную погрешность. Установлено что, реальный вид дисперсии экспериментальных данных существенно отличается от статистики Пуассона, и только двухфакторная модель хорошо объясняет полученные экспериментальные результаты. Определен количественный критерий предела обнаружения накладывающихся линий. Разработан алгоритм полнопрофильного анализа рентгенофлуоресцентных спектров с элементами искусственного интеллекта. Обоснована возможность использования полнопрофильного анализа спектров, полученных с плохим разрешением. Экспериментально доказана возможность количественного определения толщины сверхтонких пленок по интенсивности линий рентгеновской флуоресценции. Основные результаты работы нашли практическое применение при разработке отечественного программно - аналитического комплекса “СПРУТ” для рентгенофлуоресцентного анализа многокомпонентных твердых материалов.
Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализ, спектрометр "СПРУТ", математическое моделирование, рентгенооптическая схема, разложение спектра, оптимизация, нейронные сети.
Размещено на Allbest.ur
...Подобные документы
Класифікація планарних оптичних хвилеводів. Особливості роботи з хлороформом. Методи вимірювання показника заломлення оптичного хвилеводу. Спектрофотометричні методи вимірювання тонких плівок. Установка для вимірювання товщини тонкоплівкового хвилеводу.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 29.04.2013Контактні методи вимірювання температури полум’я та особливості їх застосування. Метод абсолютної та відносних інтенсивностей спектральних ліній. Безконтактні методи вимірювання температури полум’я. Визначення "обертальної" та "коливальної" температури.
курсовая работа [247,0 K], добавлен 04.05.2011Визначення поняття спектру електромагнітного випромінювання; його види: радіо- та мікрохвилі, інфрачервоні промені. Лінійчаті, смугасті та безперервні спектри. Структура молекулярних спектрів. Особливості атомно-емісійного та абсорбційного аналізу.
курсовая работа [46,6 K], добавлен 31.10.2014Проектування електричної мережі напругою 330/110/10 кВ. Вибір перетину і марки проводів повітряних ліній за значенням навантаження на кожній ділянці, визначення параметрів схем заміщення. Визначення потужності трансформаторів підстанцій ПС1 і ПС2.
курсовая работа [425,8 K], добавлен 14.03.2016Дослідження властивостей електричних розрядів в аерозольному середовищі. Експериментальні вимірювання радіусу краплин аерозолю, струму, напруги. Схема подачі напруги на розрядну камеру та вимірювання параметрів напруги та струму на розрядному проміжку.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 26.08.2014Характеристика основних вимог, накладених на різні методи одержання тонких діелектричних плівок (термовакуумне напилення, реактивне іонно-плазмове розпилення, термічне та анодне окислення, хімічне осадження) та визначення їхніх переваг та недоліків.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 12.04.2010Серед видів люмінесцентного аналізу виділяють методи кількісного аналізу, якісного аналізу та люмінесцентну мікроскопію. Методи люмінесцентного аналізу знайшли застосування при проведенні досліджень в медицині, в криміналістичному аналізі, дефектоскопії.
реферат [803,9 K], добавлен 24.06.2008Дослідження засобами комп’ютерного моделювання процесів в лінійних інерційних електричних колах. Залежність характеру і тривалості перехідних процесів від параметрів електричного кола. Методики вимірювання параметрів електричного кола за осцилограмами.
лабораторная работа [1,0 M], добавлен 10.05.2013Розробка схеми частотних перетворень сигналу з частотою в аналогових системах передачі, визначення віртуальних несучих частот. Формування схеми розміщення регенераційних пунктів, що обслуговуються. Коректність вибору довжини регенераційної ділянки.
контрольная работа [488,4 K], добавлен 05.02.2015Температура як фізична величина, яка характеризується внутрішньою енергією кіл і безпосередньому вимірюванню не піддається. Інструменти та обладнання, що використовується в даному процесі в промислових умовах. Вибір та обґрунтування елементів термометра.
контрольная работа [481,1 K], добавлен 11.12.2015Визначення параметрів елементів схеми заміщення. Захист від багатофазних коротких замикань. Струмовий захист нульової послідовності від замикання на землю. Автоматика включення батареї при зниженні напруги. Захист від замкнень на землю в обмотці статора.
курсовая работа [5,0 M], добавлен 23.08.2012Дослідження функцій, які описують спектри модуляційного фотовідбивання; експериментально отримано спектри модуляційного фотовідбивання для епітаксійних плівок; засобами пакету MatLab апроксимовано експериментальні спектри відповідними залежностями.
курсовая работа [815,3 K], добавлен 08.06.2013Загальні теореми про спектри, засновані на властивостях перетворення Фур'є. Метод дослідження спектральної щільності. Спектральні характеристики аналізу нічного сну, оцінки впливу прийому психотропних препаратів, прогнозу при порушеннях кровообігу.
реферат [50,0 K], добавлен 27.11.2010Отримання спектрів поглинання речовин та визначення домішок у речовині. Визначення компонент речовини після впливу плазми на досліджувану рідину за допомогою даних, отриманих одразу після експерименту, та через 10 годин після впливу плазми на речовину.
лабораторная работа [1018,3 K], добавлен 02.04.2012Розробка уроку фізики, на якому дається уявлення про тепловий стан тіла і довкілля. Аналіз поняття "температура", ознайомлення зі способами вимірювання цієї величини. Опис шкал Цельсія, Реомюра, Фаренгейта, Кельвіна. Огляд конструкцій термометрів.
конспект урока [8,4 M], добавлен 20.12.2013Визначення теплового навантаження району. Вибір теплоносія та визначення його параметрів. Характеристика котельного агрегату. Розрахунок теплової схеми котельної. Розробка засобів із ремонту і обслуговування димососу. Нагляд за технічним станом у роботі.
курсовая работа [8,5 M], добавлен 18.02.2013Вплив зовнішнього магнітного поля на частоту та добротність власних мод низькочастотних магнітопружних коливань у зразках феритів та композитів з метою визначення магнітоакустичних параметрів та аналізу допустимої можливості використання цих матеріалів.
автореферат [1,4 M], добавлен 11.04.2009Розрахунок струмів нормальних режимів і параметрів ліній. Визначення струмів міжфазних коротких замикань та при однофазних замиканнях на землю. Розрахунок релейних захистів. Загальна схемотехніка релейних захистів. Релейна автоматика кабельних ліній.
доклад [137,5 K], добавлен 22.03.2015Способи та джерела отримання біогазу. Перспективи його виробництва в Україні. Аналіз існуючих типів та конструкції біогазових установок. Оптимізація їх роботи. Розрахунок продуктивності, основних параметрів та елементів конструкції нової мобільної БГУ.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 21.02.2013Розкладання періодичної функції в ряд Фур'є з погляду фізики. Графоаналітичний метод спектрального аналізу періодичних сигналів. Розрахунок електричної величини. Комп’ютерне моделювання приладу. Використання математичної моделі аналізатора спектру.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 03.11.2014
