автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка универсального аппаратно-программного комплекса для электронной спектроскопии

ЗУБРИЛОВ ВАДИМ ГЕННАДЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОГО АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (в технике и технологиях)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

2 3 («ЮН 2011

Ставрополь-2011

4850913

Работа выполнена на кафедре физики и электроники ГОУ ВПО «СевероКавказский государственный технический университет».

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Валюхов Дмитрий Петрович

доктор технических наук, профессор Кандаурова Наталья Владимировна

доктор технических наук, профессор Першин Иван Митрофанович

Ведущая организация: Государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет», г. Санкт-Петербург

Защита состоится 5 июля 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.09 при ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» по адресу: 355028, г. Ставрополь, просп. Кулакова, 2 (корпус Г), ауд. 305.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «СевероКавказский государственный технический университет» по адресу: 355028, г. Ставрополь, просп. Кулакова, 2, а с авторефератом — на сайте университета: www.ncstu.ru.

Автореферат разослан « 3 » июня 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.245.09 кандидат физико-математических наук

О. С. Мезенцева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие современной технологии получения

перспективных материалов для различных отраслей не было бы возможным без развития методов анализа полученных структур.

Наряду с кристаллографическими и морфологическими методами анализа структуры используется микроанализ химического состава, позволяющий не только установить состав поверхности и приповерхностных областей структуры, но также объяснить ряд свойств изучаемой структуры и дать рекомендации по улучшению технологического процесса получения перспективных материалов. Для этих целей успешно используются методы электронной спектроскопии.

При проведении химического микроанализа материала необходимо обработать большой объём информации, что невозможно осуществить без использования современных ЭВМ. Постоянное совершенствование вычислительных машин открывает новые перспективы и , возможности микроанализа (увеличение точности измерений, увеличение диапазона сканирования, сокращение времени обработки результатов и т.д.), но с другой стороны тормозящим фактором является монолитность измерительных комплексов. Из-за рыночной конкуренции' большинство производителей исследовательского оборудования выпускают комплексы для анализа со встроенной специализированной ЭВМ, либо под управлением специально разработанных для этого операционных систем или используя одновременно оба подхода. Так как при анализе целесообразно для получения наиболее полной картины использовать несколько методов исследования, то в итоге мы получаем несколько рабочих мест с быстро морально устаревающей электроникой.

Комплексное решение указанных противоречий представляет сложную научную проблему, связанную с разработкой научно обоснованных методов анализа систем управления электронными спектрометрами, получения и обработки электронных спектров. На современном этапе. требуется проведение системных научных исследований, систематизации, известных концептуальных моделей построения научных комплексов, какими являются

современные электронные спектрометры, и выбора решения задач управления. Давно назрела необходимость модернизации и совершенствования электронных спектрометров, для успешного конкурирования на рынке производства услуг, т.е. на рынке производства как самих измерений, так и их интерпретаций. В связи с этим решаемая в данной работе проблема, связанная с разработкой методологических основ построения и анализа систем управления электронными спектрометрами, получения и обработки электронных спектров является своевременной и актуальной.

Целью дайной диссертационной работы является совершенствование методологии системного анализа научных комплексов для повышения эффективности функционирования электронных спектрометров; совершенствование существующих методов и средств анализа обработки электронных спектров. Для достижения поставленной цели была произведена ее декомпозиция на следующие частные научные задачи:

- рассмотреть методы анализа возможных решений, выбрать эффективную стратегию разработки аппаратно-программного комплекса (АПК) и создать концептуальную модель и информационно-энергетическую структуру АПК;

- разработать аппаратную и программную части для управления спектрометрами и регистрации спектров;

- разработать модель шумов и цифровой фильтрации электронных спектров;

- разработать алгоритмы и программы математической обработки сигналов, получаемых со спектрометров;

- проверить объективность и оптимальность технических решений и провести исследование состава различных структур методами масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц (МСВН), Оже-электронной спектроскопии (ОЭС) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС).

Объектом диссертационного исследования являются научные комплексы, ответственные за управление электронными спектрометрами,

регистрацию и математическую обработку электронных спектров.

Предметом диссертационного исследования являются методы и средства разработки системы управления комплексом электронных спектрометров, программное обеспечение комплекса и обработки электронных спектров.

Методы исследования. При решении поставленных задач применялись методы математического, концептуального и имитационного моделирования, теория графов, декомпозиция, системный анализ и синтез сложных технических систем.

Научная новизна-.

1. Впервые разработана концептуальная модель и информационно-энергетическая структура аппаратно-программного комплекса для электронной спектроскопии.

2. Впервые создан универсальный аппаратно-программный комплекс, позволяющий управлять различными типами электронных спектрометров, а также обрабатывать экспериментальные данные.

3. Разработаны новые методы имитационного моделирования шумов, вносимых в электронный спектр, описывающие состав, структуру и параметры воздействия.

4. Разработана универсальная программа обработки спектров, использующая различные математические методы. Программа позволяет также интегрировать как обработанные, так и не обработанные спектры в различные математические пакеты и табличные редакторы от сторонних разработчиков программного обеспечения.

5. Разработан алгоритм, выполнено аппаратное оформление и создана программа для быстрой смены образцов на электронном спектрометре, что позволило повысить эффективность применения существующего технологического оборудования.

Практическая значимость результатов исследования: 1. Разработанный универсальный аппаратно-программный комплекс позволяет управлять различными типами электронных спектрометров, регистрировать спектры и обрабатывать в одной программе.

2. Разработанный комплекс нашёл применение на кафедре физики и электроники ГОУ ВПО «СевКавГТУ».

3. Программа разделения электронных спектров и удаленного управления анализатором остаточных газов внедрены в ЗАО "Монокристалл", а также в учебный процесс на факультете электроники, нанотехнологий и химической технологии «СевКавГТУ».

Достоверность научных положений и результатов исследования:

Достоверность полученных результатов подтверждается использованием положений, доказанных методами системного анализа, теории графов, зарекомендовавших себя аналитических и численных математических методов, согласованием экспериментальных и теоретических результатов, в том числе и других авторов.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Концептуальная модель аппаратно-программного комплекса, объединяющая в себе внутреннюю интерпретируемость, структурированность, связность и активность информационных систем.

2. Метод системного анализа и синтеза сложных технических систем.

3. Имитационная модель шумов, вносимых в элекгронный спектр, описывающая состав, структуру и параметры воздействия на электронный спектр её компонентов.

4. Аппаратно-программный комплекс для получения, хранения и обработки электронных спектров.

5. Алгоритмическое и программное обеспечение аппаратно-программного комплекса.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на ежегодных семинарах кафедры физики и электроники ГОУ ВПО «СевКавГТУ», научно-технических конференциях по результатам работы ППС аспирантов и студентов СевКавГТУ, на одиннадцатой научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника» (Москва, 2004' г.), на первой и второй международных научно-технических конференциях «Инфотелекоммуникационные технологии в науке,

производстве и образовании» (Ставрополь 2004, 2006 гг.), на VII международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2006 г.), на международных научно-практических конференциях «Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий» (Инфо-2006, 2007, 2008 и 2010, г. Сочи), на международной научной конференции «Системный синтез и прикладная синергетика» (Пятигорск, 2006 г.), на 14 международной конференции СО-МАТ-ТЕСН 2006 (Трнава, Словакия).

Результаты .диссертационного исследования внедрены в научно-производственную деятельность ЗАО «Монокристалл» (акт о внедрении от 15.03.2011г.).

Публикации. По результатам исследований получено 3 свидетельства об официальной регистрации программы, опубликовано 29 печатных работ, в которых изложены основные положения диссертации, в том числе 9 статей, 5 из них в изданиях, рекомендованных ВАК. Основные результаты работы получены автором самостоятельно.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объём работы составляет 142 страницы, содержит 58 иллюстраций и 4 таблицы. Список литературы включает 128 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цели, отмечены научная новизна и практическая ценность, изложены представляемые к защите научные положения.

В первой главе рассмотрена сущность системного подхода при анализе сложных технических систем. Показано, что сложность систем управления электронными спектрометрами требует привлечения некоторых специальных приемов, например, декомпозиции и агрегирования. Указаны достоинства и недостатки стандартного подхода к проектированию программных систем с применением монолитной архитектуры.

Рассмотрены методы анализа возможных решений и выбрана эффективная стратегия разработки аппаратно-программного комплекса для

электронной спектроскопии. В качестве базовой принята стратегия «от конечного результата» с детализацией до отдельного узла, причем структура узла определяется на основании последовательной двухтактной декомпозиции общего графа системы. На первом такте выполняется декомпозиция с детализацией до отдельного модуля. На втором этапе проводится декомпозиция частичных графов с детализацией до отдельного узла с оптимизацией структуры узлов. Результаты второго, такта в цикле используются для определения числа модулей.

На основе проведенного анализа построения и функционирования научных комплексов показано, что проблемы совершенствования, универсализации в электронной спектроскопии остались не исследованы.

Во второй главе описаны концептуальная и математическая модели АПК для электронной спектроскопии, рассмотрены системы управления электронными спектрометрами и регистрации электронных спектров.

Концептуальная модель АПК объединяет в себе внутреннюю интерпретируемость, структурированность, связность и активность информационных систем. ,

Структуру научного комплекса интерпретирует нечеткий семантический гиперграф:

О = (Сд,,/%/;);

где Сд, = (Су— - множество элементарных подсистем, Р - множество

типов их соединений, р - предикат инцидентности.

Модель научного комплекса, которая включает описание множеств его входных и выходных воздействий и состояний, не детализируемых на данном уровне рассмотрения, определяет совокупность элементарных подсистем, а также выходное и переходное отображение, формальное описание которых в общем виде имеет форму:

где /' - множество входов, содержащее вещественные V, энергетические Е, и информационные Р потоки воздействия: /(с(('и£и/1); О^ -

множество выходов: ОУ с (Iх и £ и Р)\ В* - множество состояний объекта воздействия; - выходная функция; сг; - преобразователь выходной функции. Верхние индексы М и К определяют количество входов, выходов и возможных состояний объекта воздействия соответственно.

Эффективность данной модели научного комплекса определяется объемом эмпирической информации - знаниями в виде описания элементарных подсистем каждого уровня.

Для того чтобы изучить свойства сложной физической системы и научиться управлять ею, необходимо получить её математическую модель. Для этого требуется установить все взаимосвязи между переменными, характеризующими поведение системы.

Получить математическую модель, адекватно описывающую все связи электронного спектрометра, очень сложно. Его состояние определяется множеством, сложно взаимосвязанных и взаимозависимых разнородных параметров. Данному классу систем присущи многокомпонентность, сложные взаимосвязи между компонентами, уникальность и единичность изготовления. Указанные свойства обуславливают ряд объективных проблем в вопросах эффективного принятия решений на этапах проектирования аппаратно-программного комплекса.

Приведена математическая модель оптимизации аппаратно-программного комплекса с учетом таких характеристик как затраты, связанные с его разработкой, и время обработки экспериментальных данных.

Пусть <2 = ~ множество простых операций синтеза АПК.

С каждой операцией eQ свяжем величины с, — приведённые затраты на реализацию у'-ой операции над массивом М при выполнении у-ой операции. Ориентированный граф С = ((),Г) определяется из условия: <7, б Г, если выполнение у'-ой операции имеет смысл после окончания /-ой. Граф С является бесконтурным с единственным источником и стоком

Технологическая цепочка ¿г qr^=q^,

состоит из операций преобразования и операций контроля, поэтому

приведённые затраты и время обработки определяются суммой показателей каждой из операций, входящих в Ь\

1 7=1

Вероятность появления ошибки определяется формулой

4+1 *+1

Задача оптимизации формулируется следующим образом: тт{СЩ\ТЩ}<Т, Р(Ь)<Р, ¿еП, где £2 - множество всех простых путей графа С, ведущих из источника д/ в сток ц„.

На основании анализа функций оптимизации выбирается оптимальная технологическая цепочка /-.

Предварительная обработка сигналов в компьютерных комплексах заключается, в основном, в их цифровой фильтрации. Цель фильтрации -подавление неблагоприятных факторов, таких как шумы, выделение желаемых характеристик сигнала и его коррекция.

Модель электронного спектра с присутствующими шумами внешней природы, схематически может быть сформулирована следующим образом (рисунок 1). В данном случае, в качестве исходного сигнала выступает идеальный электронный спектр (интегральный или дифференциальный), полученный на основе общих представлений из теории.

Представленная модель, разработанная в визуальной среде 81МиЬПМК пакета Ма^аЬ, может быть произвольно расширена путём введения дополнительных источников шума. Это позволяет её использовать для оценки эффективности процедур подавления помех, в частности, фильтрации. Эффективность может быть оценена количественно на основе

вычисления отношения мощности шума в выделенных областях до и после процесса фильтрации.

данных

Рисунок 1 - Имитационная модель шумов электронного спектра

В этой главе также приведены основные технологические параметры электронного спектрометра, а также параметры потоков влияния, достаточные для функционирования различных типов спектрометров, описаны сигналы управления и регистрации электронных спектров и их порядок обработки.

В третьей главе построена информационно-энергетическая структура аппаратно-программного комплекса для электронной спектроскопии (рис. 2).

Данная структура позволяет строить математические модели отдельных блоков, а также системы в целом с любой степенью детализации. Размерность выходных и переходных отображений отдельных подсистем различна, что, с одной стороны, осложняет построение их математических моделей, с другой - открывает широкие перспективы для оптимизации системы в целом.

Энергетические потоки Воздействия Вещестйенные потоки воздействия

Рисунок 2 - Информационно-энергетическая структура АПК

На основании информационно-энергетической структуры комплекса были сформулированы требования к подсистемам ввода данных и управления, и выбраны соответствующие платы сбора данных.

Дана краткая характеристика разработанного комплекса. Сформулированы основные задачи, решаемые аппаратно-программным комплексом, и указаны возможные целевые области его применения. Приведены технические характеристики программной и аппаратной части комплекса. Показаны блок-схемы сопряжения каждого из типов спектрометров с ПК, посредством разработанного комплекса. Приводится их краткая характеристика и описание работы. Описана система управления шлюзовым устройством, использование которой позволяет сократить время смены образцов с 36 часов до 1 часа.

Блок-схема программной части управления электронными спектрометрами и регистрации спектров показана на рисунке 3.

Можно выделить следующие основные этапы: 1) диагностика и калибровка оборудования; 2) установка параметров сканирования; 3) сканирование; 4) сохранение данных.

На первом этапе осуществляется калибровка ОА<3-пл;пы, оборудования и диагностика их работоспособности и параметров. Далее осуществляются контрольные измерения электрических параметров системы, что позволяет произвести самодиагностику, как отдельных блоков, так и всей системы в целом.

Если неисправности не обнаружены, то оператор сможет приступить ко второму этапу - установке параметров сканирования. На этом этапе выбираются элементы, содержание которых необходимо определить во время сканирования, задаются условия сканирования. Диапазоны сканирования определяются автоматически по заданным элементам из базы элементов, а количество повторных измерений (сканов), либо задается вручную, либо определяется автоматически во время сканирования.

На третьем этапе проводится сканирование элементов. Во время

сканирования меняются управляющие сигналы системы в соответствии с заданными параметрами и режимами сканирования.

На заключительном этапе при накоплении необходимой статистики полученные данные сохраняются, также возможно проведение дополнительных измерений, которые дополнят набранную статистику. Данные можно сохранить в различных форматах: текстовом (расширение txt) с табуляцией (сохраняется по умолчанию), графическом (расширения jpg, bnip), электронной таблицы (Excel, расширение xls).

Обработка электронных спектров реализована в виде подпрограммы программы управления и регистрации электронных спектров. Каждый из этапов обработки является независимым и может выполняться на любой стадии обработки электронного спектра. Блок-схема показана на рисунке 4.

Экспериментатор по внешнему виду электронного спектра принимает решение о необходимости той или иной стадии обработки спектра, другими словами осуществляет выбор режима работы подпрограммы. Доступны следующие режимы: 1) сглаживание спектра; 2) вычитание фона; 3) дифференцирование спектра; 4) разделение РФЭ-спектров; 5) сохранение результатов.

Созданный на основе описанных принципов системного синтеза аппаратно-программный комплекс позволил провести разносторонние экспериментальные исследования. Некоторые из них приведены в четвертой главе.

Рисунок 3 - Блок-схема алгоритма управления и регистрации спектра

Рисунок 4 — Блок-схема подпрограммы обработки электронного спектра

Перед измерениями была проведена калибровка спектрометров. РФЭ- и Оже-спектрометры калибровались по пику золота, полученное положение пика хорошо согласуется со справочным значением. Масс-спектрометр калибровался по газовой смеси аргона и ксенона.

На рисунке 5 показаны профили распределения элементов в тройной структуре А Юа 1п,IхЯЬ/Са/пРАяЗЬ/О а.%, полученные с помощью метода масс-спектрометрии. Впервые удалось обнаружить значительные градиенты концентраций элементов, влияющие на качество получаемых изделий. Предложенные рекомендации по совершенствованию технологии роста позволили улучшить характеристики структур.

18 :о

Рисунок 5 - Масс-спектр структуры А1Са1пА.^Ь/Оа1пРА^ЗЬ/Са8Ь

В главе также приводятся снятые и обработанные спектры, полученные при исследовании газочувствительных анализаторов на основе соединений диоксида олова.

Основные выводы и результаты:

1. Рассмотрены основные принципы проектирования сложных технических систем. Обобщён порядок синтеза систем управления и сформулированы требования к качеству системы управления, затрагивающие её основные характеристики. Сформулированы требования к процессу синтеза и задаче проектирования аппаратно-программного комплекса. Разработаны концептуальная и математическая модели и построена информационно-энергетическая структура аппаратно-программного комплекса для электронной спектроскопии.

2. Рассмотрены методы предварительной обработки сигнала, сглаживания и математической обработки электронного спектра. Особое внимание уделено шумам в электронных спектрах. Разработана имитационная модель шумов на основании общих теоретических представлений, в которой учтены основные факторы, воздействующие на электронный спектр. Данная модель может быть произвольно расширена путём введения дополнительных источников шума. Для оценки качества фильтрации разработана модель работы различных цифровых фильтров. Используя эти модели, удалось добиться уровня сигнал/шум около 60 дБ.

3. Спроектированы блок-схемы сопряжения каждого из типов спектрометров с персональным компьютером. Приводится их краткая характеристика и описание работы. Разработана система управления шлюзовым устройством, использование которой позволяет сократить время смены образцов с 36 часов до 1 часа.

4. Разработаны алгоритмы и написана программа для управления, регистрации и обработки электронных спектров. Программа позволяет экспортировать данные, как до обработки, так и после обработки в математические пакеты и табличные редакторы сторонних разработчиков программного обеспечения. Подпрограмма обработки электронных спектров позволила: объединить различные математические методы обработки электронных спектров; повысить точность определения положения пиков до

±0,05 эВ при разделении рентгеновских фотоэлектронных спектров и однозначно идентифицировать их в соответствии с базой элементов; определить точное положение пиков при анализе Оже-спектров, которые визуально могут восприниматься как шумовые составляющие сигнала, таким образом, повысив чувствительность Оже-спектрометра.

5. Проведённые исследования на контрольных образцах показали, что по управлению комплексом, полученным результатам и их математической обработке, разработанный аппаратно-программный комплекс превосходит по качеству аналогичные комплексы, так как при прочих равных показателях имеется экономия зарплаты и материальных ресурсов. Для неразрушающих методов анализа (РФЭ- и Оже-спектроскопия) воспроизводимость результатов имеет высокую точность, соизмеримую с погрешностью метода. Дчя разрушающих методов отклонение обусловлено неоднородностью поверхности образца, получаемой в процессе травления.

6. С помощью аппаратно-программного комплекса впервые были получены концентрационные профили двойных гетероструктур на основе твёрдых растворов A'"Bv методами масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц, Оже-спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, что позволило определить составы структур и толщины гетеропереходов. Профили обнаружили значительные градиенты концентраций элементов по толщине плёнки, влияющие на характеристики структур.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Зубрилов В.Г., Хабибулин И.М., Зорькин А.Э., Валюхов Д.П. Аппаратно-программный комплекс для управления Ожс-электронным спектрометром // Приборы и техника эксперимента, 2007. №5. С. 149-150.

2. Благин A.B., Вапюхов Д.П., Лисицын C.B., Зубрилов В.Г., Лунин Л.С., Пигулев Р.В. Получение и анализ двойных гетероструктур GaSb/GalnPAsSb/GaSb, AlGalnAsSb/GalnPAsSb/GaSb // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2010. №2. С. 104-106.

3. Зубрилов В.Г., Валюхов Д.П. Совершенствование системы управления и средств анализа обработки информации в электронной спектроскопии // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. №3. С. 120-124.

4. Зубрилов В.Г., Ткаченко В.В., Валюхов Д.П. Аппаратно-программный комплекс для управления шлюзовым устройством // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. №3. С. 74-77.

5. Сидоров К.И., Лисицын C.B., Пигулев Р.В., Зубрилов В.Г., Валюхов Д.П. Методика исследования гидрогенизированного карбида кремния масс-спектрометрией вторичных нейтральных частиц // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. Ставрополь: СевКавГТУ, 2011.№1. С. 16-19.

Свидетельства о регистрации программ для ЭВМ:

1.Свид. 2005611210 Российская Федерация. Программа обработки рентгеновских фотоэлектронных спектров / Зубрилов В.Г., Крикун С.А., Пигулев Р.В., Хабибулин И.М.; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический университет». - №2005610592, заявл. 28.03.2005; опубл. 24.05.2005, Бюл. № 3(52). - 1 с.

2. Свид. 200561 1211 Российская Федерация. Программа удалённого управления анализатором остаточных газов Micromass PC 100 /' Зубрилов В.Г.; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический университет». -№2005610593, заявл. 28.03.2005; опубл. 24.05.2005, Бюл. № 3(52). - 1 с.

3. Свид. 2005611212 Российская Федерация. Автоматизированное рабочее место оператора фотоэлектронного спектрометра / Зорькин A3., Зубрилов В.Г., Валюхов Д.П., Лисицын C.B.; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический

университет». - №2005610594, заявл. 28.03.2005 ; опубл. 24.05.2005, Бюл. № 3(52). - 1 с.

Прочие публикации:

1. Валюхов Д.П., Зорькин А.Э., Зубр плов В.Г., Лисицын С.В., Пигулев Р.В., Хабибулин И.М. Модернизация цифро-аналогового комплекса управления автоматизированным рабочим местом оператора рентгеновского фотоэлектронного спектрометра II Перв. междунар. научн.-тех. конф.: сб. науч. тр. СевКавГТУ. Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. С. 19-26.

2. Валюхов Д.П., Зубрилов В.Г., Лисицын С.В., Пигулев Р.В., Хабибулин И.М. Элементный анализ пятикомпонентных гетероструктур AlGalnPAs на GaP // Химия твёрдого тела и современные микро- и нанот-ехнологии : материалы V Междунар. науч. конф. СевКавГТУ. Ставрополь: СевКавГТУ, 2005. С. 328-329.

3. Валюхов Д.П., Дунаенко Ю.С., Зленко В.Я., Зубрилов В.Г. Моделирование субъективного опыта человека при получении и обработке электронных спектров // Материалы международной научно-практической конференции «ИНФО-2006». М.: МИЭМ, 2006. С. 85-86.

4. Valuhov D.P., Zlenko V.J., Zubrüov V.G. The simulation subjective experience of the human by receiving and processing of electronic spectras // 14 International Scientific Conference CO-MAT-TECH. Trnava, 2006. P. 219-220.

5. Зубрилов В.Г., Хабибулин И.М., Валюхов Д.П. Автоматизированное рабочее место для удалённого управления масс-спектрометром // Международная научная конференция «Системный синтез и прикладная синергетика». Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2006. С. 184-186.

6. Валюхов Д.П., Зленко В.Я., Зубрилов В.Г. Системный анализ и управление многоуровневыми научными комплексами получения и обработки электронных спектров // Вторая международная научно-техническая конференция «Инфоком-2». Ставрополь: СевКавГТУ, 2006. С. 194-196.

7. Валюхов Д.П., Пигулев Р.В., Зубрилов В.Г., Хабибулин И.М. Программа для расчёта энергетических диаграмм гетеропереходов И-типа // Материалы

международной научно-практической конференции «Инфо-2007». М.: МИЭМ, 2007. С.173-175.

8. Валюхов Д.П., Зленко В.Я., Зубрилов В.Г., Пигулев Р.В., Плаксина М.В., Подшибков Д.Г., Хабибулин И.М. Интерфазные взаимодействия в пятикомпонентных системах AxBi.xCyDzE|.y-z и AxByC|.x-yDzEi-z на основе твердых растворов AinBv и их программная реализация // Сборник научных трудов Северо-Кавказского государственного технического университета. Серия естественнонаучная. Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. №4. С.

9. Валюхов Д.П., Зленко В.Я., Зубрилов В.Г., Пигулев Р.В., Хабибулин И.М. Алгоритм расчёта интерфазных взаимодействий в пятикомпонентных системах на основе твёрдых растворов A"'Bv // Материалы международной научно-практической конференции «ИНФО-2008». М.: МИЭМ, 2008. С. 8688.

10. Благин A.B., Валюхов Д.П., Зубрилов В.Г.. Лунин Л.С., Пигулев Р.В. Получение и анализ двойных гегероструктур GaSb\GaInPAsSb\GaSb // Сборник научных трудов Северо-Кавказского государственного технического университета. Сер. Естественнонаучная.Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. №6. С. 20-23.

11. Валюхов Д.П., Дунаенко Ю.С., Зленко В.Я., Зубрилов В.Г. Совершенствование управления и повышение эффективности электронных спектрометров // Материалы международной научно-практической конференции «ИНФО-2010». М.: МИЭМ, 2010. С. 353-356.

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 27.05.2011 Формат60x84 1/16 Усл. печ. л. - 1,5 Уч.-изд. л,-1 Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ № 206 Тираж 100 экз. ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

Издательство Северо-Кавказского государственного технического университета Отпечатано в типографии СевКавГТУ

ВВЕДЕНИЕ.

1 Применение методов системного анализа в электронной спектроскопии.

1.1 Сущность системного подхода при анализе сложных технических систем.

1.1.1 Основные понятия и общая терминология.

1.1.2 Автоматизация и автоматизированное управление.

1.2 Системы регистрации и математической обработки электронных спектров.

1.3 Система управления.

1.4 Техническое проектирование.

1.5 Синтез системы управления.

1.6 Стратегия разработки АПК для электронной спектроскопии.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2 Анализ и синтез системы управления электронными спектрометрами и регистрации электронных спектров.

2.1 Концептуальная модель аппаратно-программного комплекса для электронной спектроскопии.

2.2 Математические модели систем.

2.3 Спектрометры.

2.3.1 Рентгеновский фотоэл ектронный спектрометр.

2.3.2 Оже-электронный спектрометр.

2.3.3 Масс-спектрометр.

2.4 Обработка электронных спектров.

2.4.1 Характеристика и классификация шумов, присутствующих в электронных спектрах.

2.4.2 Аппроксимация и интерполяция функций (сглаживание).

1 2.4.3 Методы подавления ряда инструментальных шумов.

2.4.4 Обработка спектра.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

3 Основные функциональные характеристики аппаратно-программного комплекса.

3.1. Краткая характеристика и назначение универсального аппаратно-программного комплекса для электронной спектроскопии.

3.2. Аппаратная часть.

3.2.1. Рентгеновский фотоэлектронный спектрометр.

3.2.2. Оже-электронный спектрометр.

3.2.3. Масс-спектрометр.

3.3. Состав и структура программного комплекса.

3.4. Основные программные компоненты комплекса.

3.5. Программная часть.

3.5.1 .Диагностика и подготовка к работе рентгеновского фотоэлектронного спектрометра.

3.5.2. Диагностика и подготовка к работе Оже-электронного спектрометра.

3.5.3. Диагностика и подготовка к работе масс-спектрометра.

3.5.4.Управление шлюзовыми системами.

3.6. Программа обработки электронных спектров.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗЦОВ.

4.1. Гетероструктуры на основе пятикомпонентных твердых растворов AniBv.Ill

4.2. Газочувствительные детекторы на основе диоксида олова.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

Развитие современной технологии получения перспективных материалов для различных отраслей не было бы возможным без развития методов анализа полученных структур.

Наряду с кристаллографическими и морфологическими методами анализа структуры используется микроанализ химического состава [1; 2], позволяющий не только установить состав поверхности и приповерхностных областей структуры, но также объяснить ряд свойств изучаемой структуры и дать рекомендации по улучшению технологического процесса получения перспективных материалов. Для этих целей успешно используются методы электронной спектроскопии.

При проведении химического микроанализа материала необходимо обработать большой объём информации, что невозможно осуществить без использования современных ЭВМ. Постоянное совершенствование вычислительных машин открывает новые перспективы и возможности микроанализа (увеличение точности измерений, увеличение диапазона сканирования, сокращение времени обработки результатов и т.д.), но с другой стороны тормозящим фактором является монолитность измерительных комплексов. Из-за рыночной конкуренции большинство производителей исследовательского оборудования выпускают комплексы для анализа со встроенной специализированной ЭВМ, либо под управлением специально разработанных для этого операционных систем или используя одновременно оба подхода [3; 4]. Так как при анализе целесообразно для получения наиболее полной картины использовать несколько методов исследования, то в итоге мы получаем несколько рабочих мест с быстро морально устаревающей электроникой.

Комплексное решение указанных противоречий представляет сложную научную проблему, связанную с разработкой научно обоснованных методов анализа систем управления электронными спектрометрами, получения и. обработки электронных спектров. На современном этапе требуется проведение системных научных исследований, систематизации известных концептуальных моделей построения научных комплексов, какими являются современные электронные спектрометры, и выбора решения задач управления. Давно назрела необходимость модернизации и совершенствования электронных спектрометров, для успешного конкурирования на рынке производства услуг, т.е. на рынке производства как самих измерений, так и их интерпретаций. В связи с этим решаемая в данной работе проблема, связанная с разработкой методологических основ построения и анализа систем управления электронными спектрометрами, получения и обработки электронных спектров является своевременной и актуальной.

Цель и задачи диссертационного исследования

Целью данной диссертационной работы является совершенствование методологии системного анализа научных комплексов для повышения эффективности функционирования электронных спектрометров; совершенствование существующих методов и средств анализа обработки электронных спектров. Для достижения поставленной цели была произведена ее декомпозиция на следующие частные научные задачи:

- рассмотреть методы анализа возможных решений, выбрать эффективную стратегию разработки аппаратно-программного комплекса (АПК) и создать концептуальную модель и информационно-энергетическую структуру АПК;

- разработать аппаратную и программную части для управления спектрометрами и регистрации спектров;

- разработать модель шумов и цифровой фильтрации электронных спектров;

- разработать алгоритмы и программы математической обработки сигналов, получаемых со спектрометров;

- проверить объективность и оптимальность технических решений и провести исследование состава различных структур методами масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц (МСВН), Оже-электронной спектроскопии (ОЭС) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС).

Объектом диссертационного исследования являются научные комплексы, ответственные за управление электронными спектрометрами, регистрацию и математическую обработку электронных спектров.

Предметом диссертационного исследования являются методы и средства разработки системы управления комплексом электронных спектрометров, программное обеспечение комплекса и обработки электронных спектров.

Методы исследования. При решении поставленных задач применялись методы математического, концептуального и имитационного моделирования, теория графов, декомпозиция, системный анализ и синтез сложных технических систем.

Научная новизна диссертационного исследования

1. Впервые разработана концептуальная модель и информационно-энергетическая структура аппаратно-программного комплекса для электронной спектроскопии.

2. Впервые создан универсальный аппаратно-программный комплекс, позволяющий управлять различными типами электронных спектрометров, а также обрабатывать экспериментальные данные.

3. Разработаны новые методы имитационного моделирования шумов, вносимых в электронный спектр, описывающие состав, структуру и параметры воздействия.

4. Разработана универсальная программа обработки спектров, использующая различные математические методы. Программа позволяет также интегрировать как обработанные, так и не обработанные спектры в различные математические пакеты и табличные редакторы от сторонних разработчиков программного обеспечения.

5. Разработан алгоритм, выполнено аппаратное оформление и создана программа для быстрой смены образцов на электронном спектрометре, что позволило повысить эффективность применения существующего технологического оборудования.

Практическая значимость результатов исследования

1. Разработанный универсальный аппаратно-программный комплекс позволяет управлять различными типами электронных спектрометров, регистрировать спектры и обрабатывать в одной программе.

2. Разработанный комплекс нашёл применение на кафедре физики и электроники ГОУ ВПО «СевКавГТУ».

3. Программа разделения электронных спектров и удаленного управления анализатором остаточных газов внедрены в ЗАО "Монокристалл", а также в учебный процесс на факультете электроники, нанотехнологий и химической технологии «СевКавГТУ».

Достоверность научных положений и результатов исследования Достоверность полученных результатов подтверждается использованием положений, доказанных методами системного анализа, теории графов, зарекомендовавших себя аналитических и численных математических методов, согласованием экспериментальных и теоретических результатов, в том числе и других авторов.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Концептуальная модель аппаратно-программного комплекса, объединяющая» в себе внутреннюю интерпретируемость, структурированность, связность и активность информационных систем.

2. Метод системного анализа и синтеза сложных технических систем.

3. Имитационная модель шумов, вносимых в электронный спектр, описывающая состав, структуру и параметры воздействия на электронный спектр её компонентов.

4. Аппаратно-программный комплекс для получения, хранения и обработки электронных спектров.

5. Алгоритмическое и программное обеспечение аппаратно-программного комплекса.

Апробация и внедрение результатов исследования

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на ежегодных семинарах кафедры физики и электроники ГОУ ВПО «СевКавГТУ», научно-технических конференциях по результатам работы ППС аспирантов и студентов СевКавГТУ, на одиннадцатой научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника» (Москва, 2004 г.), на первой и второй международных научно-технических конференциях «Инфотелекоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании» (Ставрополь 2004, 2006 гг.), на VII международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2006 г.), на международных научно-практических конференциях «Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий» (Инфо-2006, 2007, 2008 и I

2010, г. Сочи), на международной научной конференции «Системный синтез и прикладная синергетика» (Пятигорск, 2006 г.), на 14 международной конференции СО-МАТ-ТЕСН 2006 (Трнава, Словакия).

Результаты диссертационного исследования внедрены в научно-производственную деятельность ЗАО «Монокристалл» (акт о внедрении от 15.03.2011г. см. Приложение 1).

Публикации

По результатам исследований получено 3 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ (см. Приложения 2-4), опубликовано 29 печатных работы, в которых изложены основные положения диссертации, в том числе 9 статей, 5 из них в изданиях, рекомендованных ВАК. Основные результаты работы получены автором самостоятельно.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объём работы составляет 142 страницы, содержит 58 иллюстраций и 4 таблицы. Список литературы включает 128 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Рассмотрены основные принципы проектирования сложных технических систем. Обобщён порядок синтеза систем управления и сформулированы требования к качеству системы управления, затрагивающие её основные характеристики. Сформулированы требования, к процессу синтеза и задаче проектирования аппаратно-программного комплекса. Разработаны концептуальная и математическая модели и построена информационно-энергетическая структура аппаратно-программного комплекса для электронной спектроскопии.

2. Рассмотрены методы предварительной обработки сигнала, сглаживания и математической обработки электронного спектра. Особое внимание уделено шумам в электронных спектрах. Разработана имитационная модель шумов на основании общих теоретических представлений, в которой учтены основные факторы, воздействующие на электронный спектр. Данная модель может быть произвольно расширена путём введения дополнительных источников шума. Для оценки качества фильтрации разработана модель работы различных цифровых фильтров. Используя эти модели, удалось добиться уровня сигнал/шум около 60 дБ.

3. Спроектированы блок-схемы сопряжения каждого из типов спектрометров с персональным компьютером. Приводится их краткая характеристика и описание работы. Разработана система управления шлюзовым устройством, использование которой позволяет сократить время смены образцов с 36 часов до 1 часа.

4. Разработаны алгоритмы и написана программа для управления, регистрации и обработки электронных спектров. Программа позволяет экспортировать данные, как до обработки, так и после обработки в математические- пакеты и табличные редакторы сторонних разработчиков программного обеспечения. Подпрограмма обработки электронных спектров позволила: объединить различные математические методы обработки электронных спектров; повысить точность определения положения пиков до

0,05 эВ при разделении рентгеновских фотоэлектронных спектров и однозначно идентифицировать их в соответствии с базой элементов; определить точное положение пиков при анализе Оже-спектров, которые визуально могут восприниматься как шумовые составляющие сигнала, таким образом, повысив чувствительность Оже-спектрометра.

5. Проведённые исследования на контрольных образцах показали, что по управлению комплексом, полученным результатам и их математической обработке, разработанный аппаратно-программный комплекс превосходит по качеству аналогичные комплексы, так как при прочих равных показателях имеется экономия зарплаты и материальных ресурсов. Для неразрушающих методов анализа (РФЭ- и Оже-спектроскопия) воспроизводимость результатов имеет высокую точность, соизмеримую с погрешностью метода. Для разрушающих методов отклонение обусловлено неоднородностью поверхности образца, получаемой в процессе травления.

6. С помощью аппаратно-программного комплекса впервые были получены концентрационные профили двойных гетероструктур на основе твёрдых растворов АШВУ методами масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц, Оже-спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, что позволило определить составы структур и толщины гетеропереходов. Профили обнаружили значительные градиенты концентраций элементов по толщине плёнки, влияющие на характеристики структур.

130

1. Брандон Д., Каплан У. Brandon D., Kaplan W. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля: пер. с англ. М.: Техносфера, 2004.384 с.

2. Специальный практикум по современным методам физических исследований: учебное пособие / под общ. ред. Н.П. Ильиной, Б.И. Горячева. М.: Издательский отдел УНЦ ДО, 2004. 215 с.

3. РШ Quantera Системы элементного анализа Электронный ресурс. URL: http://www.nanotech-instruments.rU/products/10921/l 1140/11202/ 11205.html (дата обращения: 5.04.2010).

4. Масс-спектрометры для изотопного и элементного анализа. Электронный ресурс. URL: http://www.textronica.com/msline/msline.htm (дата обращения: 5.04.2010).

5. Антонов A.B. Системный анализ: учебник для вузов. М.: Высшая школа, 2004. 454 с.

6. Васильев Е.М., Кравец О.Д. Теория систем и системный анализ: учебное пособие. Воронеж: Научная книга, 2007. 180 с.

7. Волкова В.Н., Денисов A.A. Теория систем: учебное пособие для вузов. СПб.: Издательство СПбГТУ, 2001.511 с.

8. Качала В.В. Основы теории систем и системного анализа: учебное пособие для вузов. М.: Горячая линия Телеком, 2007. 216 с.

9. Анфилатов B.C., Емельянов A.A., Кукушкин A.A. Системный анализ в управлении: учебное пособие для вузов. М.: Финансы и статистика, 2002. 368с.

10. Мыльник В.В., Титаренко Б.П., Волочиенко В.А. Исследование систем управления. М.: Академ. Проект, 2004. 352 с.

11. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. школа, 2001. 343 с.

12. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1968. 356 с.

13. Мушик Э., Мюллер П. Muschick Е., Müller Р. Методы принятия технических решений: пер. с нем. М.: Мир, 1990. 208 с.

14. Заде JI.A. Zadeh L.A. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближённых решений: пер. с англ. М.: Мир, 1976. 166 с.

15. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечёткой исходной информации. М.: Наука, 1981. 208 с.

16. Марк Д., МакГоуен К. Marca D., McGowan С. Методология структурного анализа и проектирования SADT: пер. с англ. М.: Метатехнология, 1993. 239 с.

17. Корнеенко В.П. Методы оптимизации. М.: Высшая школа, 2007. 664 с.

18. Гиг Дж. Gig J. Прикладная общая теория систем: пер. с англ. М.: Мир, 1981. Т. 1:336 с; Т. 2: 337 с.

19. Олссон Г., Пиани Д. Olsson G., Piani D. Цифровые системы автоматизации и управления: пер. с англ. 3-е изд., перераб. и доп. СПб.: Невский Диалект, 2001. 557 с.

20. Автоматизированные системы: Термины и определения // ГОСТ 34.003-90.

21. Система «человек-машина»: Термины и определения // ГОСТ 26387-84.

22. Шемякин Ю.И. Тезаурус в автоматизированных системах управления и обработки информации. М.: Воениздат, 1974. 172 с.

23. Государственные стандарты. Сборник. Информационная технология. Автоматизированные системы. М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.

24. Имитационное моделирование производственных систем / под общ. ред. A.A. Вавилова. М.: Машиностроение; Берлин: Техник, 1983. 416 с.

25. Инструментальные средства персональных ЭВМ. В 10 кн. М.: Высшая школа, 1993.

26. Клейнен Дж. Kleijnen J. Статистические методы в имитационном моделировании: пер. с англ. М.: Статистика, 1978. 564 с.

27. Кривулин Н.К. Оптимизация сложных систем для имитационного моделирования // Вестник Ленинградского Университета. 1990. №8. С. 100102.

28. Кулаичев А.П. Компьютерный контроль процессов и анализ сигналов. М.: Информатика и компьютеры, 1999. 288 с.

29. Клыков Ю.И. Ситуационное управление большими системами. М.: Энергия, 1974. 135 с.

30. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986. 284 с.

31. Информационно-измерительная техника и технологии: учебник для вузов / под ред. Г.Г. Раннева. М.: Высшая школа, 2002. 454 с.

32. Смит Дж. Smith G. Сопряжение компьютеров с внешними устройствами. Уроки реализации: пер. с англ. М.: Мир, 2000. 266 с.

33. Новиков Ю.В., Калашников O.A., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC / под ред. Ю.В. Новикова. М.: ЭКОМ, 2000. 224 с.

34. Гёлль П. Gueulle Р. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс: пер. с фр. 2-е изд., испр. М.: ДМК Пресс, 2001. 144 с.

35. Ан П. An P. Сопряжение ПК с внешними устройствами: пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2001. 320 с.

36. Попов П.М. Принципы построения систем автоматического управления применительно к управлению летательными аппаратами: учебное пособие. Ульяновск: УлГТУ, 2000. 52 с.

37. Дорф Р., Бишоп Р. Dorf R., Bishop R. Современные системы управления: пер. с англ. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. 832 с.

38. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. М.: Горячая линия Телеком, 2009. 608 с.

39. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. 4-е изд., перераб. и доп. СПб.: Профессия, 2003. 752 с.

40. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. М.: Машиностроение, 1988. 368 с.

41. Афонин JI.A. Методы системного анализа и управления интеллектуальными производственными системами добычи нефти: диссертация д-р техн. наук. Ставрополь, 2006. 276 с.

42. Валюхов Д.П., Дунаенко Ю.С., Зленко В.Я. Анализ эффективности работы электронного спектрометра // Обозрение прикладной и промышленной математики. М.: ОПиПМ, 2009. С. 819-820.

43. Дунаенко Ю.С., Зленко В.Я., Валюхов Д.П. Системный подход к анализу эффективности спектрометра // Материалы международной научно-практической конференции «Инфо-2009». М.: МИЭМ, 2009. С. 110-113.

44. Тесленко В.А. Датчики в системах сбора данных и управления. // ПиКАД, 2004. №2. С. 50-56.

45. Тесленко В.А. Подключение датчиков к ПК. Учебный практикум. // ПиКАД, 2004. №3. с. 54-56.

46. Davis L.E., MacDonald N.C. Handbook of Auger Electron Spectroscopy. 2nd edition. Eden Prarie, Minnesota: Physical Electronics inc., 1976. 336 c.

47. Горелик В.А., Протопопов О.Д. и др. Атлас оже-спектров чистых материалов. Рязань: НИИ, 1984. 64 с.

48. Valuhov D., Dunaenko Y., Zlenko V. Application of the Systems Analysis for Assessing the Effectiveness of Electronic Spectrometry // International Conference Applied Natural Sciences. Trnava: University of SS. Cyril and Methodius, 2009. P. 103.

49. Валюхов Д.П., Дунаенко Ю.С., Зленко В.Я., Зубрилов В.Г. Моделирование субъективного опыта человека при получении и обработке электронных спектров // Материалы научно-практической конференции «ИНФО-2006». М.: МИЭМ, 2006. С. 85-86.

50. Valuhov D., Zlenko V., Zubrilov V. The simulation subjective experience of the human by receiving and processing of electronic spectras // 14 International Scientific Conference CO-MAT-TECH. Trnava: STU, 2006. P. 219-220.

51. Концептуальное проектирование. Развитие и совершенствование методов / Кол. монография под ред. В.А. Камаева М.: Машиностроение, 2005. с. 319-345.

52. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.488 с.

53. Анализ поверхности методами Оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии: пер. с англ./ под ред. Д. Бриггса, М. Сиха D. Briggs, M. Seach. M.: Мир, 1987. 600 с.

54. Фельдман JL, Майер Д. Feldman L., Mayer J. Основы анализа поверхности и тонких пленок: пер. с англ. М.: Мир, 1989. 344 с.

55. Вайнштейн JI.A. Атомная спектроскопия. (Спектры атомов и ионов), учебное пособие М.: МФТИ, 1991. 76 с.

56. Кизель В.А. Практическая молекулярная спектроскопия: учебное пособие: для вузов. М.: Изд-во МФТИ, 1988. 276 с.

57. Еловиков С.С. Оже-электронная спектроскопия // Соровский образовательный журнал, 2003. Т. 7. №2. С. 82-88.

58. Вульфсон Н.С., Заикин В.Г., Микая А.И. Масс-спектрометрия органических соединений. М.: Химия, 1986. 312 с.

59. Herbert С., Robert A. Mass spectrometry basics. Boca Raton, Florida: CRC Press LLC, 2003.474 р.

60. Батурин B.A., Еремин С. А. Масс-спектрометрия вторичных нейтральных частиц (обзор) // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2008. №7. с. 87-107.

61. Валюхов Д.П., Пигулев Р.В., Зубрилов В.Г., Хабибулин И.М. Программа для расчёта энергетических диаграмм гетеропереходов Ii-типа // Материалы научно-практической конференции «Инфо 2007». М.: МИЭМ, 2007. С. 173-175.

62. Зверев В.А., Стромков A.A. Выделение сигналов из помех численными методами. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2001. 188 с.

63. Богнер Р., Константинидис A. Bogner R., Constantinides А. Введение в цифровую фильтрацию: пер. с англ. М.: Мир, 1976. 216 с.

64. Оппеннгейма Э. Oppenheim А. Применение цифровой обработки сигналов: пер. с англ. М.: Мир, 1980. 552 с.

65. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляки М.Н. Цифровая обработка сигналов: справочник. М.: Радио и связь, 1985. 312 с.

66. Даджион Д., Мерсеро P. Dudgeon D., Mersereau R. Цифровая обработка многомерных сигналов: пер. с англ. М.: Мир, 1988. 488 с.

67. Рабинер Л., Гоулд Б. Rabiner L., Gold В. Теория и применение цифровой обработки сигналов: пер. с англ. М.: Мир, 1978. 849 с.

68. Чеботарев С.С., Песин Л.А., Грибов И.В., Москвина H.A., Кузнецов В.Л. Изменения формы фотоэлектронных и Оже-спектров углерода в процессе радиационной карбонизации поливинилиденфторида // Известия Челябинского научного центра, 2005. Вып. 28. С. 10-14.

69. Бакалейников Л.А., Флегонтова Е.Ю., Погребицкий К.Ю. и др. Аналитический и численный подходы к расчёту функции выхода электронов средних энергий из однородных образцов // Журнал технической физики, 2001. Т. 71, Вып. 7. С. 14-20.

70. Погребецкий К.Ю., Шарков М.Д. Инновации в спектрометрии электронной эмиссии под воздействием рентгеновского излучения (XIEES) // Физика и техника полупроводников, 2010. Т. 44, Вып. 6. С. 753-758.

71. Григорьев Б.И. Элементная база и устройства аналоговой электроники: учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. 94 с.

72. Кучумов А.И. Электроника и схемотехника: учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Гелиос АРВ, 2004. 336 с.

73. Клаассен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной техники. М.: Постмаркет, 2000.

74. Магда Ю.С. Компьютер в домашней лаборатории. М.: ДМК Пресс, 2008. 200 с.

75. Карлащук В.И., Карлащук C.B. Электронная лаборатория на IBM PC. Инструментальные средства и моделирование элементов практических схем. М.: Солон-Пресс, 2008. 144 с.

76. Яковенко A.B. Сглаживание спектров с использованием информации о частотном составе шума // Приборы и техника эксперимента, 1991. № 5. С. 91-94.

77. Дженкинс Г., Ватте Д. Jenkins G., Watts D. Спектральный анализ и его приложения: пер. с англ. М.: Мир, 1971. Т. 1. 316 с.

78. Дженкинс Г., Ватте Д. Jenkins G., Watts D. Спектральный анализ и его приложения: пер. с англ. М.: Мир, 1971. Т. 2. 285 с.

79. Марпл-мл. С. Marple Jr. S. Цифровой спектральный анализ и его приложения: пер. с англ. М.: Мир, 1990. 584 с.

80. Самарский A.A., Гулин A.B. Численные методы: учебное пособие для вузов. М.: Наука, 1989. 432 с.

81. Статистические методы для ЭВМ: пер. с англ. / под ред. Энслейна К. Enslayn С.. М.: Наука, 1986. 484 с.

82. Ефимова М.Р., Петрова Е.В., Румянцев В.Н. Общая теория статистики. 2-е изд., испр. и доп. М.: Инфра-М, 2009. 416 с.

83. Федосов В.П., Нестеренко А.К. Цифровая обработка сигналов в Lab VIEW / под ред. В.П. Федосова. М.: ДМК Пресс, 2007. 472 с.

84. Уидроу Б., Стирнз С. Widrow В., Stearns S. Адаптивная обработка сигналов: пер. с англ. М.: Радио и связь, 1989. 440 с.

85. Подосенова Т. Б. Математическое и программное обеспечение для элементного анализа веществ // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2007. №1. С. 100-105.

86. Тревис Дж. Trevis J. LabVIEW для всех. M: ДМК Пресс; Прибор Комплект, 2004. 544с.

87. LabVIEW 7 Express. Базовый курс 1. Издательство National Instruments, 2003.

88. Супрунов А.Я. LabVIEW 7.0: Справочник по функциям. М.: ДМК Пресс; Прибор Комплект, 2005. 512с.

89. Ю1.Пейч Л.И., Точилин Д.А., Поллак Б.П. LabVIEW для новичков и специалистов. М.: Горячая линия Телеком, 2004. 384 с.

90. Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7 / под ред. Бутырина П.А. М.: ДМК Пресс, 2005. 264 с.

91. Климентьев К.Е. Основы графического программирования в среде LabVIEW: учебное пособие. Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 2002. 65 с.

92. Евдокимов Ю.К., Линдваль В.Р., Щербаков Г.И. LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. Практическое руководство для работы в программной среде LabVIEW. M.: ДМК Пресс, 2007. 400 с.

93. Жарков Ф.П., Каратаев В.В., Никифоров В.Ф., Панов B.C. Использование виртуальных инструментов LabVIEW / под ред. К.С. Демирчяна и В.Г. Миронова. М.: Радио и связь, 1999. 316 е.; М.: Солон-Р, 1999. 269 с.

94. Валюхов, Д.П., Звеков В.Ю., Хабибулин И.М. Рентгеноэлектронный спектрометр, управляемый цифроаналоговым комплексом на базе IBM PC/AT // Приборы и техника эксперимента, 1998. № 2. С. 162-163.

95. Хабибулин И.М., Зоркин А.Э., Зубрилов В.Г., Валюхов Д.П. Аппаратно-программный комплекс для управления Оже-электронным спектрометром // Приборы и техника эксперимента, 2007. №5. С. 149-150.

96. ПЗ.Зубрилов В.Г., Хабибулин И.М., Валюхов Д.П. Автоматизированное рабочее место для удалённого управления масс-спектрометром // Международная научная конференция «Системный синтез и прикладная синергетика». Пятигорск: ПГТУ, 2006. С. 184-186.

97. Сахнюк A.A. Зачем она нужна эта Ваша гальваническая развязка? // ПиКАД, 2004. №1. С. 56-58.

98. Дмитриев С. Линейная оптопара PS8741 от NEC Electronics -компактное решение проблемы гальванической развязки в изолирующем усилителе // Компоненты и технологии, 2005. №5. С. 34-35.

99. Короновский A.A., Храмов А.Е. Применение Electronics Workbench для моделирования электронных схем: учеб.-метод, пособие. Саратов: Изд-во ГосУНЦ «Колледж», 2004. 24 с.

100. Чернышов Н.Г., Чернышова Т.И. Моделирование и анализ схем в Electronics Workbench: учеб.-метод. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 52 с.

101. Кардашев Г.А. Цифровая электроника на персональном компьютере. М.: Горячая линия Телеком, 2003. 311 с.

102. Хернитер М. Herniter М. Multisim 7: Современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств: пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2006. 488 с.

103. Multisim 9 проектирование и моделирование. Новосибирск: Учебный центр «Центр технологий National Instruments», 2005. 113 с.

104. Зубрилов В.Г., Валюхов Д.П. Совершенствование системы управления и средств анализа обработки информации в электронной спектроскопии // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. №3. С. 120-124.

105. Валюхов Д.П., Дунаенко Ю.С., Зленко В.Я., Зубрилов В.Г. Совершенствование управления и повышение эффективности электронных спектрометров // Материалы международной научно-практической конференции «Инфо-2010». М.: МИЭМ, 2010. С. 353-356.

106. Ткаченко В.В., Зубрилов В.Г., Валюхов Д.П. Аппаратно-программный комплекс для управления шлюзовым устройством // Вестник СевероКавказского государственного технического университета. Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. №3. С. 74-77.

107. Davis L., Wagner С. Handbook of X-Ray Photoelectron Spectroscopy. Eden Prarie, Minnesota: Perkin-Elmer Corporation, Physical Electronics Division, 1978. 84 p.