автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Аппаратно-программное обеспечение систем контроля элементного состава веществ методами электронно-ионной спектроскопии

Уч.Мя 1—60

На правах рукописи Для служебного пользования Экэ.М /

СЕРГЕЕВ Николай Николаевич

АППАРАТНО-ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ

КОНТРОЛЯ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ВЕЩЕСТВ МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОННО-ИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Специальность 05.13.05 — Элементы и устройства вычислительной

техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Рязань-1995

Работе выполнена в На^но-исследовательском технологическом институте, г.Рязань.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Корачнев Л.П.

Офк^лзлыше оппоненты - доктор технических наук, профессор

Прошен Е.М. - кандидат технических паук Коновалов В.А.

Вздущеа предприятие: Государственная научннЗ центр "НИИ Й1Г, г. Москва.

Защита состоится *20* оипу-Яс^Я 1995 г. в /0 часов на заседанив споциализкроюнного совете К 063,92.01 в Рязанской государственной родаотохначескоЭ акодекав со адресу: 390005, г.Рязань, ул. Гагарина, 59/1. • С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке аксдеши.

Автореферат разослан " 7" 1995 г.

Ученый секрэтарь

специализированного совета Столяров АЛЛ.

к.т.н., доцен?

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. йв последние несколько лат сформировалась новая отрасль электронного машиностроения - физдко-анал/ткческое оборудование(ФАО). Бурнбе развитие этой отрасли обусловлено необходимостью обеспечить разработку и производство для Елсктрончой промышенности сложных "лауко-еихих" приборов для анализа локального ссстава, структуры, фияико-хкмичеоких свойств поверхности и параметров технологической средн (оже-спвктром&тров, рннтгеноэлектронных спек- • трометрон, вторично-ионных масс-спектрометров, масс-спектро-нетров у. т.дО . Эта потребность объясняется необходампстыэ использовать для. решения все более, усложнягаихся задач, связанных с ростом плотности микросхем, приближения всех аспектов технологии,к своим физическим пределам, более информативные методы и средства исследования, в течение многих лет бнвмиа достоянием ливь нвучных лабораторий.

0?ироксе распространение аналитических методов, увеличение диапазона потенциальных возможностей ФАО, обеспечение точных метрологических характеристик»проводимых с их помощь» измерений вое чане приводят к тому, что аналитический прибор становится чдстыи технологической установки. Таком,, процессу интеграции.способствует повышение экспрессрооти аналитических методов, сглтветствие их критериям проведения исследований "1П согласованность технических параметров элементно-

конструктивной базы аналитического оборудования и те. .юлоги-ческого машиностроения, повышение степени автоматизации процесса исследования,. возможность обработки «случаемой информации по слохным ,алгор ;тмам, представление информации в удобной для. оператора форме. -Сложность, уникальность такого рода приборов, особенностис условиИ их вксплуатеции, делай необходимым развивать в Ж специ■'.ичннв для него. катоды аппаратного проектирования и пер-гичной обработки информации.

Информационно-вычислительные системы, гримрняемчя в ана-ллтико-^изнческих исследованиях, име*.т следу» шие отличительные особеннойги:

- наличие узко споцдг гьннх аппзрзтных средств, испцль-ауемнх в качестве первичных иоточннков информации. Зачастую используется -такие визическио э"'Тчктн, которое протекай" из

фойе значительных шумовых составлягаях пслносгь» или почте полиосгыс скрнваадих полааныЗ сигнал;

- необходимость первичной и вторичной обработки исходной информации г целью получения характеристик исследуемого объекта, что ннляигает достаточно спе^мические требования к составу и структуре программного обеспечения, включающего стандартное к специализированное;

~ необходимость постоянной подстройки параметров теку.:: систем, вызванная дрейфь! характеристик элементов комплекса (настройка параметров генератора е системе "масс-спектрометр1^

- повыаощшв к специфические требования к устройства:.! отображений информации;

- п связи с тем, что икфориацконно-вычислителышВ комплекс 'становится часть» технологической установки, возникает проблема сочетания системных свойств шгформацкошю-внчлслнтшшюа систему и.технологической установки,

Реизкке отих задач потребовало"создания-нового поколения аппаратного обеспечения упя|вдзровонной 8деман?но-конструктии-пой базгг Ф2.С. Характерной особенностью которой яышогсл использование иаг.роарацессорно2 тохшшт для реализации функций уярав-лона! в обработка паншш на ьсаг. этапах формирования. саг'Пйла об Ессяедуекоп объекте: от ртравявшш яоидиигпзвй воздойедъяем до прявво, преобразования в прздеташкшкя .поцучешюй внфорг^ацап.

Эффективность лепольяовзияк еппарзтио-п^огрошнэго обое» печения ФАО в значительной каре опрадоляотсл -структурой пи-иг-изцяонно-вичнадахольиоН састега, пршщапакй объединения радио-аясктронной аппаратура в одкшй ошлаткчаек^!; ю-^жеж.

Такк-з обркоилека дшесорхицяонкои работы .таляатся весит,: актуально;!.

Цель уэботи, Разработка еанггрзшо-прогрзгшиого обаспочви®: ФАО и создание на ого осдом» оайомггаэаропшшш: вифориафонко-вычг5сли*елышх скс^еи контрол:?; а^онпшге состава вйцоста и параметров технологической сро;;;.„

Достиаенгс поставленной во«; рщ^шуогея следу»

иних 30д£"'г

- разработка методик!; проектированы инфор.:з1щони0-вычйслк--теляны;: систем, прик<9.шс»к:< в аналнтико-физачееккх шсслздож"-1;кя;. Мзтодкха оснсвзи* не системной анализе аппаратно-программной струк-ури подобии» сист»;« г: ссэволяв? унифицировать пр<*~

Ц1 •. '¡..мнки^^'ял-НЙ.' •

- разработка специальных аппаратных средств, используемых в инчюрмационно-ничислигельннх системвх флзико-аналити-ческих исследований;

- разработп структуры информационно-вычислительных систем ФАО, наиболее полно одпечаюшей спвциуике аналитических методов;

- разработка алгоритмов и программных средств, обеспе-чиваших первичную обработку информации в яналитико-физичес-ких информационно-вычислительных системах контроля.

гДятодн исследования. Решение сформулированных задач базируется на фундаментальных представлениях современной физики, использованы элементы теории слохннх систем, элементы дифференциального и интегрального исчисления, математической теории обработки статистической информации.

Научная новизна.' В диссертационной работе получены и выносятся на яашту следующие результаты:

1. Принципы создания нового поколения аппаратного обеспечения физико-аналитического оборудования на основе унифицированной элементно-конструктивной базы.

2. Задача синтеза структурных сх&- систем обработки и ото-брзасикл информации ФАО на основе выпиленных закономерностей я анализа механизма преобразования ин^юрм-'зщ'м.

П. Конкретнее конструктивные и схемотехнические рсгвэкия ¿лока отобр?кен;?я инпоркацип, являющегося э;1 шентом янфоруд-цконяо-внчислитвлпной систзш 040.

Л. "Тетодн к наиболее типичные тлч ?А0 алгоритм первичной ойглйотхи информации п аналитикс-физических иг?формэционно-вччис-яггеелыых системах. .

Практическая, ценность работы состслт в дальнейшем паззитг;: системного подхода к построен??. киформациокно-йнчисдительных систем больного класса Физико-аналитического оборудования и прниципа унифицирование',! алейентяо-коксгрукгишгой банк ФАС, :<ак .методологической сснови создания аппаратного обеспечения. Результаты использования разработанных ч диссертационной работе ариндагсов создания аппаратного обеспечения информаци&ино-ннчис-лятйльных" сист.м ФАО позволяли упорядочить чроцесс проектирования к изготовления, а также значительно ускорить времл пуски-палвдочтх работ целого ряда ¡ювогс поколения ^язйко-зяэлигя-ческсго оборудования, срехя которого наиболее персйективнн для отрасли:

- бззопая иодель ояа-спекгро•■тогр.з 7АЭ.СГП-1-006 для локального (I дам) алементного полерхнссти узтдряалов с

высокой чу ветви-" елъносты. н пч?рлам диапазоном энергетического разрешения;

- комплексная .установка для исследования поверхности твердого тела методами рентгеновдектронноЯ и ояе-спектроскопии УРПС.ОПЭ-5-005;

- базовая модель ионного микрозонда УАс.ОТЭ-О.СС01-С0Е для про^илыщго элементного.анализа по глубине металлических и полупроводниковых материалов;

- автоматизированный масс-спектром«тр для контроля техно-ЛО' .1Чрской с гУЖ Э-100/2-006;

- растровый йчтоматиаирояанныи оже-сп;:ктрометр пирокого применения УАЭ.0ПР-5-007. ' ,

Аппробаци'я работа. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на Всесоюзной конференции "Автоматизация, интеграция процессов технологии микроэлектроники*(г.Генингрод 198Рг.), и" мйкдунароиноЯ конференции "Электронная спектроско-. пин"(г.Киев 1РГЗг.) , на Всероссийской конференции с участием зарубежных ученых "".ик.роалектроника 94" (г.Звенигород 19ГМг.),. на научно-техническог: семинаре "Зизвко-технолог..чесгл^ исследования тонкоплвкочиях структур" (г.Рязань .

Т1убликации. Гсновнне результаты диссертационной работы опубликованы в печатных работах и 4 научно-технических отчетах.

Структура работы. Диссертация состоит из.введвнкя, трех глав, заключения и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введенки обоснована актуальность теми диссертации, сформулирована цель диссертационной работы, изложены доказательства научной новизны и практической ценности работы, приведены сведения о реализации результатов диссертация.

В первой главе проведен обзор литературных данных по приборам и системам обработки информации в аналкгяко-фааических информационно-вычислительных системах. Для выявления тенденций и современного состояния методики проектирования ФАО рассмотрена структура, метода обработки информации к особенности проектирования наибол<>е типичных систем ьтого класса: систем обработки информации приборов для рздиодиагностических исследований и с» .тем обработки информации приборов, основанных на

методах злектонно-ионной спектроскопия. Несмотря на различия Физических принципов, положенных п основу их работы, эти системы имеет итого обиего в структуре аппаратной части и метода обработки яходнг: сигналов, и^етидх характер различию спектров. Ето объясняется тем, что современное ФАС„ при всем его многообразии,. имеет дело с ограниченным числом видов детектируемых частиц,- Фотонов, электронов, нейтронов, ионов или У-квантов, несущих информацию. об исследуемом объекте, я г.сего нескольким основными типами преобразователей инфор'-гацнн и электрический сигнал - вторячно-злектронанми умножителями (ВЗУ), фотоэлектронными умнокителякя (ФЗУ) , цилиндром Озрадел.

Современное фияико-знзлиткческоа оборудование представляет собой сложные комплексы, при сэядакян которых необходимо учитывать специфику, продиктованную не только разнообразием реализуемых ачвлитическнх методов, но и противоречиями между уникальность!) оборудования и необходимость*: эксплуатации его в про-нктлекностя..

Системы обработки информации ФАО должны обеспечинать сле-дуипио функции:

- подготовку среды я объекта исследования;

- подготовку плана исследования;

- задания условий исследования;

- проведение исследования;

- получение и обработку информации;

- представление результатов исследования в требуемой фор:«.

Проведенный анализ существующих отвчествешшх систем обработки инфоркации в аналитико-физических информационно-вычислительных системах позволяет сделать сл^душие выводы:

1. Усложнение яадзч, решаемых ФАО,- требует разработки новых аппаратно-программных средств;

2. Разработка нового поколения оппаратно-нрогрп:ллных средств возможна только на. основу широкого использования микропроцессорных средств вычислительной техники;

3. Задачи проектирования требум1 разработки обтах вопросов методики построения программного и аппаратного обеспечения ФАС.

Во второй глаз« рассмотрены вопросы, связанные с методикой аппаратного проектирования анвлиткко-физических информационно-вычислительных систем. Расследованы различные варианты

структуры систем обработки информации ФАО. Предложены два варианта структурных схем систем обработки информации на базе

позволяющих наиболее эффективно учесть специфику ¿АС и организовать составляющие функциональные части в единый аиа-лияический комплекс.

Тля относительно несложных комплексов ФАО предложена одноуровневая структура построения систем обработки информации, взаимодействие функциональных нолгисте:« в которой с ТПШ осуществляется через специальный контроллер, обеспечиваиций растирание системной магистрали ПЭШ.

Для сложных комплексов ФАО предложена двухуровневая иерархическая структура построения систем обработки информации с ТЕМ на верхнем уровне, .Гнухуровнеаая структура по ерэннеши. с одноуровневой имэет несколько большие аппаратные затраты, однако обладает более высокой производительностью, позволяет за парралелить обработку информации в 1С ЕЛ и функциональных пол- : системах. Г то позволяет обойти ограничение.на сравнительно низкую пропускную способность последовательного канала передачи данных ч ЦЭЩ.

Применение мхкчопроцессорно.! техники, наличие развитой элементной базы электроники, связанна« с этим во:«гакность существенного лзмен«ч:'я функций аппаратуры в процесса яе эксплуатации, в случае такой необходимости, пут^и яэмечм только програ»5шого обеспечения, щюцопраделкло необходимость дашеейдаго рэзвктлч пргкцкнов унифицированной алокентно-ко^струкгввкоа бавн, осуществлению гового подхода к разработке радиоэлектронной аппаратуры ФАО,

Б основу такого подхода полоезнн сладукгкз пргнцглж:

- проведение функционального акгшш инуоркацигако-внча&и:-тельной скстбкн к ваделзнкв.функциональна "заикнутах" подсистеа, способных реализовать одну кяп несколько простых фуикцай5

- даухуровнавгя организация скстш упрейлеща? аппаратурой, наиболее полка отвачегная спсцпфзхе аналитических котодакг

- сочетание цектрзлкваваккэро к автономного упрэвлс-кп; функцкокгяъшйк подспстекльж;

- наличке встртенЕнд йгжрапроцаесоркшг ерэдоув ЕНЧЕСЛЕггель-нс.Я тохнки; л блоках, регьазуц^з: (Зуккщж подскстбиг

- кодульвасть кояструкахк йтопвв;-

- шкнея (магистральная) структура оргакизецгш рункцкокш -них модулей ь блок?

- тенденция к формализации процесс? разработки аппаратуры за счет использования ограниченного набора готовых технических решений и смещению центра тяжести разработки аппаратуры в сторону разработки программного обеспечения.

Анализ функциональных и структурных особенностей ФАО показал необходимость автономного применения кавдой из подсистем. Соображения совместимости с ранее разработанным оборудованием, находящимся в эксплуатации, возможности обеспечения поэтапной разработки и модернизации установок 5А0 в виде функционально ' "замкнутых" микропроцессорных подсистем выполняющих определенные функции по управлению отдельными элементами -5АО.

Микропроцессорная подсистеме второго уровня представляет собой один или несколько радиоэлектронных блоков» состоящих из Функционально и конструктивно законченных элементов - модулей.

Использование принципа унифицированной элементно-конструктивной базы в сочетании с принятой организацией радиоэлектронной аппаратуры комплексов Ф\0 обеспечивает ряд преимуществ, среди которых основными являются следугаке:

- возможность компоновки аппаратуры и программных систем лжбой заданной конфигурации и сложности, сочетание принципов централизованного и автономного управления;

- унификация схемных и конструктивных решений, возможность их созерпеистгокания с пелыи поенп'йния кач~стяа и надежности аппаратуры, сокращения ^зтрзт на проектирование, изготовлений

и наладку вновь разрабатываемых систем;

-- возможность простого объединения элементов в еданур сис-

автоматизации за счет мярокого использования однотипных микропроцессорных средств на всех уров"ях проектируемой аппа-ратурн;

- функциональная' законченность подсистем, возможность ах ° самостоятельного применения, простота наращивания 'пункций за счет аппаратно-программного метода их реализации.

Унифззд; рока иная элементно-конструктивная база -5АС является методологической основой разработки аппаратного обеспечения аналитических приборов и эого поколет я. тТрнмяненуч принципа единой унифицированной элементно-конструктивно-:? бззи ;>А0 при проектировании аналитических приборов позволяет получить существенный технико-экономически:? s:Vookt за счет сокращения сроков ра работки.

е -

В настоящие время в состава унифицированной алеыектно-кснструктквной Саян радиоэлектронной аппаратуры CAO насчитывается насколько десятков модулей, й том числе: подула процессора;. Бвода-вьвода аналоговых, дкскрэтннх, импульсных сигналов; управления приводом перемещения; регистрации; лягавая, Нэ этой базе создан рад микропроцессорных подсистем сканирования, рэгистрации. отображения информация, т\твнз?я, управления канияулятором к др.

Сочетание рехкмов растровой електронной микроскдлкй с другими физнко-аиалитическкми методаюс дает наиболее достоверную) Енфсрмацик об исследуемой поверхности. В настоящее' время в влектронной спектроскопии применяются электронные пугаки с кгз-згодама из кристаллов Laßt, обладввдке хорошей яркостью и лра-блигащие я по геометрическим параметрам к точечному источаяку, что дает «озьгажность обеспечить фокусировку электронного зонда, до 0,1 т I ьаш в диапазоне рабочих токов 10*" г 5 I0*4 A. Стояь иэлне токи де)шюг невозможным вспольвсванив принятых в промыв-лонном телевидении строчной и мировой частот ^авь^ткя. Прв параметрах растра Л2x512 здемектоЕ время експозгцг.к одаой точка Т*=125-W"5 с н токе I« =10*и А дасперскя тока

При. такой дксперсни тока отношение свгнал/шуы прт оптимальной обработке сигнала но мажет бить лучше, чемСг/х» т.е. в нааеа случае 8,84. В реальных условиях при использования неоптихадъ-tiux схем обработки видеосигналов соотношензе сигкал/пуи еща будет хуже.

В атой связи при создании авто^тизированных комплексов с установок îAO вскная роль отводятся подсистемам отображения ак-фориаци«!, к которым предъявляются требования автоматизацк процессов приема, оперативного хранения «^отображения информации, обртботки изображений, обеспечения высокой раэреиащой способности V. нормативности.

В разработанном блоко отображения информации использован раглроодЯ способ создания ияобраяений, который обеспечивает ..х високуа плотность. аозмоиность формирования полу эноикх й многоцветных азебрэ>:сияК, однотипность выводе растровой, графической к »лфавитно-цкфровой ик^оркэцяк. Вывод нь акра« НГ.Т многоцветны* изображена, наряду с чорио-белша., козншм»? су--

-

сествянио увеличить объем ян>?>оршц1ш за счет использовании пополнительных признаков; цветового то"я и нзсккенности. сто увеличивает пространственное ся.чрадекко при гкзляяэ улементного состава1 поверхности в ректаа растрового электронного микроскопа, обеспечивает хорокее сочетание его с котодом окп-спектросксп:;я и позволяет создавать охе-изобрзьтгля по нескольким ьлементом

с1»яу.

В основу блокз отобргженяя инфор^эции полояенн следующие принцип« структурной в Функциональной организации:

- построении аппаратур« яз база :л:кропроцессор:ш>; средств внчислитолыю-Л техники;

- организация двухстраничного видео-ЗУ с изменяемой кон{!й-рурацне!!;

- впгсаратно-програю&кая реализация цветового код-роьэния;

- 8спол:»яощшс азтоио'шсго <; централизованного способов уираялоияя блоком.

Применение встроенных штро,.роцгссорннх средстз! вычислительной тчхнкки предопределяло реализации модульного построения, ьагкстрзлького способа объединения модуле?;* и аггпарзтно-преграм-мнзго приаилпз управдевд«, что пркппяо к универсальной и гибкой структуре (к>дспзт<ы отобрахянгя информации, возможности сопря-гения с виягадми устрЗстялмя о помогав стандартных шгсорфаЯсэд., программно!! реализации- ряда функций, простота их наралипгн.ил, упрощения. процессе л изготовления, отладки а рп:;он7э обору допаши.

Т!а примера приборов типа растрового озо-стшктроквтрэ раскрыта квтодмгэ прооктарзрзяйя блоков СКЗНарОРЗИКЯ и вздсоксиг-рольиого устройотр*», определена зависимость технических трзбо-ванлй к параметрам блоков от аналитических характеристик прибора. Сбссноьано применение специальной ЭЛТ типа "лктокон" н качестве устройства регистрации видеоинформации блока сканирования. рязрзбетаккоо устройство позволяет реализовать рехям оке-растр при автономной работе блока.

Приведено .опиронип методик/ щюектнрованил в. деоконтроль-ного устройства, понлеля'тего реализовать реы'.м приема и отображения спект^котраческ«';* информации п автономном увычде. Сбоснопан пнйрлнкн-г метод елдавзз ^зобрзкянай на ТВ-растр;: ис-подьаутлгий мотемятпчвскч(! пщтатт алгебры лоппш и д:; л грел-.! Вч/чч, кз;: наийслг-в АстистпепшпЧ дет гакеримк необходимых сииздлсл.

- то -

Третья глада поочищено разработке алгоритмов и программных средств, обеспечив,ищух первичную обработку ин&ормэции в анали-тико-ижяических информационно-вычислительных системах.

конечно, программное обеспечение инТтсрмацконно-рнчисли-тельннх систем ФАО сог.ерхит ряд мод/Ле!!, часть которых решает стандартные задачи по обработка сигналов, а другая часть нестандартные, специфические для' этого класса задачи.

В качестве примера таких запвч в работе приводятся задача обработки калибровочной кривой масс-спектрометра и задача выделения наложенных друг на друга пиков в ска-спектрометрах. Сбе г.ти задачи в несколько измененной формулировке возникают при проектировмнии различных систег. МО, в связи с чем их решение интересно для разработчиков широкого семейства подобных систем.

Аналитические характеристики ОАО в аначктелтно!! мере зависят от совершенства метслов математической обработки и цифрового нормирования сигналов. Применение разработанных алгоритмов калибровки развертки мэсс-спектрогэтрз позволило создать, при достаточно средних параметрах аппаратного обеспечения, квадру-польны! технологический масг-спектрсметр с хорошими эксплуатационник и метрологическими характеристиками.

В процессе функционирования масс-спектромётра из-за различных нелинейных искажений (неоднородность магнитного поля, нестабильность генератора) вершины пиков спектра на шкале развертки располагаются не в строго целых массах, fi сменяется в их окрестностях, что затруд-яят интерпретацию результатов анализа. Ре-сльннй масс-спектр1 имеет следующие особенности:

1) Он защумлен, вследстнии чего его вошииы выражены неявно;

2) Нелинейные искажения, вследствии чего вершины йиков ле-«ят не в строго -ошх массах, а 2 окрестностях целых масс (отклонения не превышают +0,5 ел.массы) ; •

Е) В составе масс-спектр;! могут присутствовать пики, истинное расположение которых не соответствует целочисленным кассам ( изотопы) .

Задача автомат!. 4еской калибровки развертки масс-спектрометра состоит в том, чтобы из исходного масс-спектра выработать такие смешения áfflj с числом точек смешения К (файл смещения) ,ко-уерне бн npi. воздействии на генератор рззверткк масс-спектрометра изменяли спектр по шкале часс в соответствии со смешением ávr¡i. Задача решается следующим образом:

- определяются координаты всех вершин пикой, удаляются йз массива координат пики элементов, соответствующие изотопам;

- II -

- определяется по массиву координат основных ¡тиков смевге» ния кандой точки масс-спектра относительно ее идеального положения ;

- полученный (райл смещении сглаживается, так чтобы смешение соседних точек на превышали одного шага Н изменения кзсси;

- Bfce точки исходного масс-спектра сдвигается по массе согласно их смещения.

Для оплакивания масс-спектра применяется госта точно простой, но £ф?>ектипку.1 метод скользящего интегриронзния. Для этого выбирается окко (ширина окна составляет л,2Г-0,5 ед.массы) :i вычисляется его пес .Si равный сумме ординат точек спектра, по-паггкх внут.-ь окна ^ и

i. »1-М '

где Ш = (0,25 f 0,5) / Н «■ I есть число точек, попа.гаях внутрь окна (должно быть нечеткое число). Охко скользи? по ocz: висе от своего начального до конечного ¡юлокенил.

Работа алгопиша удаления изотопов основывается на предщо-ломпйй, что изотопы отделены вв более чем на половиц масса от пакоя цедочкслект« касс. Для определения смеиенкя в квядзЗ точно масс-спектра кспользопапо сглаызванир йгнкцкй методой кзЕканьшях квадратов. Так как дешшз лиг етого кэтолв разбросай в больнам диапазоне масс (от I до 200j » то для увеличения точ-костя сглзжяйзккк „ сычкеляиш: по ттолу напкеньшпх кпадратоя ооуЯйетвдКБТСЯ по интервала?.?.

. В дакясЗ гдосо правядвкз опксршо одного из олгорашов ой» poictfs око-електрог:. Г&зрэбэтокз прогрейся, есноппнпзя ко кэ-тоде внделенкя с.;рг;ткн пориоджностяП, к поэводякшя с довольно высокой точкостда определять росстшкяда йппулtints к дэннок^ ¿«са^'стокоп крвс?1вятвско2 структура. Прогрею»- вспслкзу«? лн-&)|<*зш:&, здклвчеккуо в взсокоакергвгпческой таете спектр». чкелекло cxpam яеряодкчнсвтсЕ прзияяодатся путей гачисленгя ккпчввгй интегрального вгдобраззвсяип. Фурьв-йгижхг. ^Ц^зпдпиноО кв кояятоск с ярэдагвЕшжяЯ собой разульта?

Я)

«м -

Вачислекие производи* а прп ргаличннх значениях кя яозчояногэ диапазона часто?. Внбс.р тага определяется соотношением ¿csd^T.

Алгоритм применяется лйй ьоиска скрытых периодичностеЯ лля оге-сиектро как функций волнового вектора Д. Исходными данными, является с же- спектр $f (£], заданны» я интервале [Бв , Ех\ как фунгащя энергии В. Так как волновоЛ вектор ft я энергия Е сМЯМйг еоотьо-■ваяш i ^ | _ Í¿m(E-£:)

гДа ffi -параметр - чиэсса электрона В. -энергия в'йхода электрона £ -постоянная ТТяэнка, то записимость охе-спектра от волнового Вектор^ ¿адеет вид:

ьм-цщяьШ-у , ^ :

При этом параметр] К| ммшется в интервзле№т(£j Для приведения функции стандартному виду делаем замену переменной: , Л±В_

к«*--3— ; •

пря этом к' меняется в симметричном интервале , tí J . Частоты при такой замене не меняются, амплитуда А; уыногается на комплексные числа с модулем I. После проведения этих преобразований применяется процедура поиска скрытых периодичйосгей с помощью интегрального преобразования Суръе. .:

Приведенные програгаш позволяют проводить коррекции спектра используя итерационные алгоритмы, что позво^ет осупзствить обратную свертку валентных электронов. Дашшй итерационный алгоритм требует предварительной фильтрзцпк гак выходного спектра, так н аппаратной фушорж*

Репенка указентах вадач основывается на йспользо'вэнии "гео-ргтв выделения скрнтнх пораодачностай, рвиенин накрррйктнах аз-дач и применения ктерацаоничх алгорлтмов восстанопезния стказйа

Среда возкоккух методов увеличения рэзреазшёй способности спектрометров оао-ткпа яаедугавзот вникания метод, основанный на подборе *<схтнхв линий, которая предцоложигедьно формирует контур слоаной линии.

Каждый такой-к'штур кохно представать состоящим па. некого*' poro числа единичных линий. Задача замшчается в той, чтобц __ подобрать параметры этих линий так, чтобы ошибка приближения была накменъввй. В качестве параметров, как правило, используются пять характеристик беаовых компонент акалшзврумюго контура. Число компонент, составжяюда: данный контур, их полояв-няе, форма (гауссов или лореицов контур) , ширина, интеноивйз^ (амплитуда} . Ширина отдельной линия измеряется на половин«

- 13 -

максимального значения интенсивности линии.

П главе приведены алгоритм« и программы решения зальЧ по выделении структуры перекрывающихся линий оке-спектроя. Для их разработки использовался метод, основанный на синтезе спектра из линий - компонент. Суть метода заклгчаятсч в том, что исходя из предварительных соображений о предполагаемом количестве линий - компонент, решается задача по наилучшему подбору основных параметров линий: интенсивности, полуп'иркны.типа линии и координаты максимума .интенсивности. Подбор осуществляется методом ¡гакменыгих квадратов в ¡»яличных модификациях. В частности. В' программе АРРХ для грубого определения порзмг.тров линии используется стохастическая аппроксимация, о затегл уточненный поиск значений параметров.

Следует отметить, что нвиду существенной нелинейности функций, описывающих линии, использование данных программ требует определенной аккуратности в выборе диапазона значений ьнергйй в окрестности исследуемой сложной лин.ш<

Приведен в гориты моделирования изменений в спектре, который может быть полоевн в основу для Рксперкментального изучения спектров о перекрывавшимися линиями, что позволит выявить особенности спектра позволяющие определить число перекрнва-№ихся линии.

ОСЮВНИЗ РЕЗУЛЬТАТА

1. Разработаны оби;:« принципы, полоуянные в основу системного Ьодхода к построение ин&ормацкокне-кнчислктельннх систем бйльгюго класса ФАО.

2. Разработаны два варианта структур информационно-вычис-литечьннх систем, учитнванцих специфику ФАО и выбраны необхо- ' димые средства вычислительной техники.

3. Получил дальнейшее развитие принцип унифицированной элементно-конструктивной базы ФАО, как методологической основы создания аппаратного обеспечения.

4. Разработаны методы и. средства отобрахония видеоинформации в информационно-вычислительных системах ФАО. Приоритетность разработанного блока отображения информации подтверждено авторским свидетельства.

5. Определена зависимость технических требований л параметрам блока сканкрова: :я растрового оие-спектрометра от аналитических характеристик прибора в целом.

- 14 -

6. Разработаны алгоритмы а программ автоматической кадиб-pot и масс-спектра, саззоляюаке судоственно улучать аналити- . чоскио характеристика квадрудодькою масс-спектроыэтра.

7. Разработаны алгоритмы в программы первичной обработки ода-спектра, значительно аовышщио его информативность.

lia основе результатов диссертационной работы к настоящему зрамзш! разработано свы^з 100 типоь функциональных у тройств РЭА для фивЕко-аналитического оборудования. Коэффициент унификаций разработанной аппаратуры с;ставедет Разработано новое поко-

ление <Ж>, отличающееся высокой степенью автоматизации:

Основное результаты дассертацкл опубликованы в следусцих работах:

I. Сергеев H.H. Лвтоматизированаая система для диагностики поверхности // Тезисы докладов конференций. Сер.7. Тэхнологая, организация производства и оборудование. - Ы. ДЩИ "Электроника", 1383. - Лап. 2 (257) . С.15.ДЩ.

3. Сергеев H.H. Принципе посгроеная нового поколения радио-элэктрошю.2 аппаратура физшз-ачалатичсского оборудования //Тезисы докладов конференций. Сер.7. Тэхнолог&а, организация пронзи s?5a а оборудование. - Ы. ,ЦНМ "'иекгроняка'ДБЗЭ. - 2 (257).

С а •>« ■»

3, Дупдиа Н.И. „Сергеев И.Н. Ссадема плтг:оя алактрошюй луики s аахроцроцессорЕюз управлениеи /У Приборы л тогвшеа оксщишохяга, 2Э0Э, Г6*. - б.20-24,

Зудове. Д.Д.»Сергеев H.H..Солоиаха В.В.^серсжкоэ S. Нод-егстегга ог.браазная информация э авгокатЕЗированаой гм /7 Злектрснпая прсьгшйяносгь, 1983» ¿53. - C.3&-33.

5„ днуркш ¿.¿.„¿ешш S.ü.jCoiirbeB И.Н. а др. Шсс-егах^оизг. для контроле -л'йШологлчесЕлх сдоцбсою //' Ьштадоваая цроишжашост дж, ÄS. - S.S7-93

8. Ланисова A.A. Дзсседьман A.A. „tspraois H.H. и др.- üaexesa обработка щфрмицрв п. кардиологических шследованиях // Электронная цромамленность» IS82. Л.8. - С.42-44.

7. Ануркян A.A. „Сергеев Н.Н.-Соломаха E.H. Оант разработки скстзы автоматизации физако-&калихи<гес;«>ге оборудования / I Ьоосо-юзная конференция "Автоматизация, кнтёаскфакацяя интеграции процессов технологии кикроолектроничн" -Tse.докл. - Ленинград, 1969. - 4.2 - С.64-05.

3. Кратенко В.И..Сергеев H.H. ,£ушош H.H..Соламаха В.Н. и др. алементчо-конса'рукгивная база радиоэлектронной аппаратуры фазико-

аналитического оборудовали // йлактрокиая пра'гышанносгь, Í59u„ Ш. - С.53-57.

Э. Ануркин A.A.»Рыбаков B.Îj. „иодоудха З.Н. .Сэргоав H.H. гекз автоиагагацш ф(аико-аваля«1чаского оборудования на баз? ПЭНЦ/7 ¡аайктрошш промяшоаность', lüVü. НО. -

Iü. Арпстархова Д.А.,&нпгов O.C..l/ротоаопов О.Д..Сергеев H.H. ь др.» Дрокшвнная установка для исследования зовохйгюсги методам; спокгроскопяи обратно рассэяг/ых исков вязках maprzü и о.та-споктоо-СКОЕНЛ // ДрЕбОИУ л ?83шп& oxcsopríshta, i9h3. ix. - с.217-226..

11» V.I«Kratot¿s3, B.A.Falonal^',, O.ft.l"x-otor.onnws îJ*î7»S0r£0f-vv tövolorr.ienfc oC tfca r.a'.v "оьг ration r.iastr-oa öpextrüüsrra. 5ch into:-- ' rational Coafereüso ca Elefctron Spcittrscsopy, Kiov,. Ubralno» 1593 = ДЬггЬг» -• I».P3.30.

'?2. A«A»Aristerbhova, d.G.Volkor, V.S.Guteaicc, V.ii-ftilfcrovaKiA, Q»!?»2ür3SB0V» V.I.Krafccnko, Lynpin, O.D.Piotopopov and K,'Î.Eor,:',v-Irüta»trial liq'.Upi'.cr.ä vor Jtuälns а Sariaca bvi Low-Easr^? Ion Seats«— ïi33 aiyl Au^or öpcicfcroseopy // PI опта l'ubllaing Colouration. IM, 2-3, Ko.i. -

13; Дстза В.:',» Kcaremo п.П., Дрогоиопок С.Д., Сергеев П.iL п л?, лгвгярошшй спнк?рогй?р:х яового яошлзсиз // tsr.v-

.•SS.'vîEtiOC-^b, IV?--' - е..

14. Л.О. TOSßäS OJO". m С ОХ ti 23/iÄ?., J'ûïpojisïw ыч-Жфи*» ;юл о::;— спэотрэамши / I!.K.Uepre<3b» H.ií.iípat-üitso, К.Я.Полп'и : -- Й73, « mi

IÍL /».о: ¿S&U79 CUíí?; íiÁ-.íítO«C,Jwro.'îsrco ».гч (i»¿!í;:; sa ЙЕ^гдгзц;^: / Й.Н.Соаойат« ¡^ЛЛ^ткмхоь* HJLConrs-b. - J'SäT.

iô. /t,e,ití4íii.s ctwp, j.2ü! с? 05 r -î /59" ,г'йситнказы:оь ,vcîj»;;-йэдо шхдезд 1.»локуляп:!1гс uc?oiu2acm / Н.К.Дуаж,, •S.H.C&aoöä,, H.Ii,C:;rrt::ií;, » ISSU.

г.,. Д.ь.15>Г?ег8 cccr. шооэе um, Зсгройотио для омбраЕога.,

на зхпагл уопвэяггойного пазакаюве / П.^.&едкотюз,, H.iL «C'-ír-í"^, BJ!.C«wo;axít. - 129л,

îA í>ms;i ПЛ.Зрэтвйко й.Е. .№ш>ис«а» £./.. .Протопопов С.Д. „Серге-Vtr)t .Соломэхв П.П. Новое поколаяав «рдйорол ддч электронной спектрс-ешпа« ьвяорипоста гатераплов азпеля;! дакроэлектрони'<и// V-!3rcí--/»itîaw,. rucciiilcKofi KoirpepeHUi?» с учястиач зрр/С^аннл учеикх ".'4икр-'-