Висвітлено питання реалізації оптико-електронних методів і засобів для обробки біомедичних зображень і сигналів. На підставі аналізу можливостей оптоелектронної схемотехніки запропоновано методи побудови оптико-електронної інформаційно-вимірювальної системи обробки біомедичної інформації. Реалізовано алгоритм визначення ступеню важкості стану серця на основі алгебри нечіткій логіці, що допомагає провести комплексне діагностування серцево-судинної системи (ССС). Проведено метрологічний аналіз оптико-електронної інформаційно-вимірювальної системи з метою дослідження показників мікроциркуляції ССС. Описано методи підвищення техніко-експлуатаційних характеристик розробленої оптико-електронної системи шляхом застосування оптико-електронних сенсорів реєстрації фотоплетизмографічних даних. Висвітлено нові схемотехнічні та конструктивно-технічні рішення реалізації оптико-електронних засобів реєстрації, обробки та відображення біомедичної інформації.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання розробки, дослідження і застосування спектрофотометричної інформаційно-вимірювальної системи для діагностики біотканин неінвазійним методом. Запропоновано метод дифузного відбивання, який відзначається тим, що під час вимірювання спектрального значення інтегрального коефіцієнта використовується інтегрувальний зонд, який оптично зв'язаний з монохроматором через волоконно-оптичний хвилевід. Наведено математичну модель трансформації випромінювання приповерхневим прошарком біотканини як зразка вимірювання, що дозволяє враховувати розсіювальні ефекти і визначити інформативні характеристики за спектральними значеннями інтегрального коефіцієнта дифузного відбивання. Вдосконалено математичну модель трансформації випромінювання у сферичному первинному перетворювачі, що дозволяє врахувати тіньові ефекти в зонді, а також визначити його оптимальні оптико-геометричні та енергетичні характеристики. Розроблено схеми інформаційно-вимірювальної системи. Проаналізовано похибки вимірювального каналу. Створено методики інженерного проектування та проведено експериментальні дослідження з застосуванням розробленої вимірювальної системи.

  Скачати повний текст

Булгакова А.І. Іонізація, фрагментація та збудження молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну електронним ударом. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 104 «Фізика та астрономія» (10 – Природничі науки) – Інститут електронної фізики НАН України, Ужгород, 2022.Дисертацію присвячено комплексним мас-спектрометричним та оптико-спектроскопічним дослідженням молекул амінокислот глутаміну (С5Н10N2O3), глутамінової кислоти (С5Н9NO4) і валіну (C5H11NO2), як неопромінених, так і радіаційно опромінених. У вступі обґрунтовано актуальність обраної теми дисертаційної роботи, вказано мету, задачі, предмет та об’єкт досліджень. Викладено практичну значимість та наукову новизну отриманих результатів.У першому розділі «Іонізація, фрагментація та збудження молекул електронним ударом» представлено огляд та аналіз методів іонізації, фрагментації та дисоціації молекул, а також збудження молекул електронним ударом.У другому розділі «Експериментальна апаратура та методика досліджень» розглянуто експериментальну установку з монопольним мас-спектрометром МХ7304А та загальну схему експерименту. Представлено та описано установку для дослідження оптичних спектрів випромінювання парів молекул, а також установку для опромінювання молекул високоенергетичними електронами мікротрон М-30.Третій розділ «Фрагментація та іонізація молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну електронним ударом» присвячено безпосередньо опису проведених мас-спектрометричних досліджень виходу позитивних іонів у газовій фазі, утворених внаслідок дисоціативної іонізації молекул глутаміну, глутамінової кислоти та валіну електронним ударом. Детально проаналізовано особливості процесів утворення іонів-фрагментів цих молекул, а також досліджено динаміку виходу іонів-фрагментів в інтервалі температур випаровування вихідної речовини 290-460 K. Описано результати вимірювання енергетичних залежностей повних перерізів іонізації молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну. Визначено енергію іонізації молекул глутаміну (EIE= 8,64 ± 0,25 eВ), глутамінової кислоти (EIE = 8,86 ± 0,25 eВ) та валіну (8,72 ± 0,22 eВ).Проведено порівняння результатів експериментальних досліджень з теоретичними ab initio розрахунками потенцiалiв iонiзацiї молекул глутамiнової кислоти i глутамiну в адiабатичному наближеннi та за енергiями зв’язку HOMO- i LUMO-орбiталей нейтральних молекул, а також з розрахованими сумарними перерiзами одноелектронної iонiзацiї обох молекул електронним ударом в Binary-Encounter-Bethe моделi та за формулою Гризiнського. Показано, що розрахованi перерізи добре узгоджуються з отриманими експериментальними даними.В четвертому розділі «Збудження молекул валіну та глутаміну електронним ударом» описано цикл проведених експериментальних досліджень процесів збудження електронами молекул валіну та глутаміну в газовій фазі. Виміряно оптичні функції збудження найінтенсивніших емісій (спектральних ліній та смуг) випромінювання. Виявлено, що енергетичні пороги для всіх видів емісій знаходяться в межах 10-11 eВ, що, ймовірно, пов’язано з фрагментацією молекули валіну. Встановлено, що внаслідок дисоціації молекул глутаміну найефективніше утворюються молекулярні емісії радикалу OH і деяких інших молекулярних фрагментів, а також реєструються спектральні лінії збуджених атомів водню. Знайдено, що енеретичні пороги збудження молекулярних емісій знаходяться в межах 10-12 eВ, тоді як для атомарних ліній водню – в межах 13-15 eВ. Вперше методом оптичної спектроскопії досліджено процес електронного збудження молекул глутаміну в газовій фазі до і після опромінення зразків (електронами з енергією 11,5 MeВ) на мікротроні М-30 дозами 10 кГр. Для найбільш інтенсивних ліній випромінювання молекулярних фрагментів, що знаходяться в області енергій 4,4-11,8 eВ визначено їх пороги та енергетичні залежності ефективності збудження в діапазоні енергій електронів до 30 eВ. Ідентифіковано процеси та канали, відповідальні за випромінювання. Встановлено, що відмінність характеристичних особливостей оптичних функцій збудження опроміненого глутаміну може бути пов'язана з присутністю в ньому метастабільних станів, які відсутні для неопроміненого зразка.Досліджено роль радіації у формуванні метастабільних молекулярних структур, які визначають особливості оптичних і мас-спектрів опромінених зразків глутаміну. Встановлено, що вибір діапазону енергій скануючого пучка електронів є важливим для діагностики радіаційних ушкоджень амінокислот.^UBulhakova A.I. Ionization, fragmentation and excitation of glutamine, glutamic acid and valine molecules by electron impact. – Qualifying scientific work as a manuscript.Thesis is submitted to acquire the scientific degree of Doctor of Philosophy in the specialty 104 “Physics and astronomy”. – Institute of Electron Physics NAS Ukraine, Uzhhorod, 2022.The work is devoted to complex mass spectrometric and optical spectroscopic studies of the amino acid molecules glutamine (С5Н10N2O3), glutamic acid (С5Н9NO4), and valine (C5H11NO2), both unirradiated and irradiated.The introduction substantiates the relevance of the chosen topic of the dissertation, indicates the purpose, tasks, subject and object of research. The practical significance and scientific novelty of the obtained results are outlined.The first chapter "Ionization, fragmentation and excitation of molecules by electron impact" presents an overview and analysis of methods of ionization, fragmentation and dissociation of molecules, as well as excitation of molecules by electron impact.In the second chapter "Experimental equipment and research methods" the experimental setup with the monopole mass spectrometer МХ7304А and the general scheme of the experiment are considered. The installation for the study of the optical spectra of the emission of pairs of molecules is presented and described, as well as the installation for the irradiation of molecules with high-energy microtron M-30 electrons.The third chapter " Fragmentation and ionization of glutamine, glutamic acid and valine molecules by electron impact" is devoted directly to the description of mass spectrometric studies of the yield of positive ions in the gas phase, formed as a result of dissociative ionization of glutamine, glutamic acid, and valine molecules by electron impact. The peculiarities of the processes of the formation of fragment ions of these molecules were analyzed in detail, and the dynamics of the release of fragment ions in the range of temperatures of evaporation of the original substance 290-460 K. The results of measuring the energy dependences of the complete ionization cross sections of glutamine, glutamic acid and valine molecules were described. The ionization energy of glutamine molecules (EIE = 8,64 ± 0,25 eV), glutamic acid (EIE = 8,86 ± 0,25 eV), and valine (8.72 ± 0.22 eV) was determined.The results of experimental studies were compared with theoretical ab initio calculations of the ionization potentials of glutamic acid and glutamine molecules in the adiabatic approximation and by the binding energies of HOMO and LUMO orbitals of neutral molecules, as well as with the calculated total cross sections of one-electron ionization of both molecules by electron impact in Binary-Encounter-Bethe model and Gryzinsky's formula. It is shown that the calculated cross sections agree well with the obtained experimental data.The fourth chapter "Excitation of valine and glutamine molecules by electron impact" describes the cycle of conducted experimental studies of processes of electron excitation of valine and glutamine molecules in the gas phase. The optical excitation functions of the most intense emissions (spectral lines and bands) of radiation were measured. It was found that the energy thresholds for all types of emissions are within 10-11 eV, which is associated with the fragmentation of the valine molecule. It was established that due to the dissociation of glutamine molecules, molecular emissions of the OH radical and some other molecular fragments are most efficiently formed, and spectral lines of excited hydrogen atoms are also recorded. It was found that the energetic excitation thresholds of molecular emissions are within 10-12 eV, while for atomic lines of hydrogen – within 13-15 eV.For the first time, the process of electronic excitation of glutamine molecules in the gas phase before and after irradiation of samples (with electrons with an energy of 11,5 MeV electrons) on the M-30 microtron with doses of 10 kGy was investigated by the method of optical spectroscopy. For the most intense emission lines of molecular fragments, located in the energy range of 4.4-11.8 eV, their thresholds and energy dependences of the excitation efficiency in the range of electron energies up to 30 eV were determined. Processes and channels responsible for radiation have been identified. It was established that the difference in the characteristic features of the optical excitation functions of irradiated glutamine can be associated with the presence of metastable states in it, which are absent in the non-irradiated sample.The role of radiation in the formation of metastable molecular structures, which determine the features of the optical and mass spectra of irradiated glutamine samples, was studied. It has been established that the choice of the energy range of the scanning electron beam is important for the diagnosis of radiation damage to amino acids.

Надано результати дослідження кремнієвих автоемісійних мікрокатодів з елементами керування на структурах "кремній-на-ізоляторі" для застосування у цифровій електронній літографії. Доповнено рівняння Фаулера-Нордгейма з метою розрахунку автоемісії напівпровідників. Удосконалено методи розрахунку електронної оптики мікрокатода, спосіб і схему керування мікрокатодом. Обгрунтовано умови застосування компактних моделей МОН-транзисторів. Розроблено спосіб виготовлення локальних тривимірних КНІ-структур і показано приклади їх застосування. Розроблено та верифіковано топологію схеми керування, інтегрованої з мікрокатодом, наведено приклад її тиражування в матрицю. Показано розрахункові й експериментальні характеристики тестових структур.

  Скачати повний текст

Вперше розроблено методи безконтактного визначення просторових координат вимірювальних перетворювачів акустичних, магнітних, вихрострумових дефектоскопів у процесі сканування поверхні з метою координатної реєстрації результатів контролю. Удосконалено акустичну двомірну систему визначення координат шляхом введення додаткових акустичних приймачів з метою забезпечення можливості визначення трьохмірних координат і виключення температурної похибки. З використанням тріангуляційного методу вперше розроблено оптико-механічні системи визначення трьохмірних координат вимірювального перетворювача за координатами двох точкових випромінювачів на основі вимірювального перетворювача дефектоскопа у процесі сканування. Вперше розроблено системи визначення трьохмірних координат вимірювального перетворювача дефектоскопа з використанням однієї та двох цифрових оптичних камер з матрицями приладів з зарядовим зв'язком (ПЗЗ) на кінцях фіксованої бази вимірювання довжиною від 0,5 до 1 м. Виконано оптимізацію взаємного кутового положення оптичних камер з ПЗЗ матрицями у фокальних площинах об'єктивів з метою наближення до бази вимірювання дозволеної зони можливого сканування поверхні об'єкта контролю та підвищення точності визначення координат.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено базоваму поняттю європейського лексикону, фундаментально важливому для людини духовної реалізації, необхідною складовою якої є аскетика. Метою дисертаційного дослідження є виявлення методологічних аспектів аскетики в контексті переходу від релігійно-богословського до філософсько-антропологічного тлумачення.Дисертаційне дослідження пропонує нову оптику розгляду аскетики в сучасному гуманітарному знанні. Розроблено новий підхід до аскетики в світлі постсекулярного діалогу між світським і релігійним. Представлений комплексний аналіз існуючих підходів до вивчення аскетики, методологічні розробки, діючі в гуманітарному і загальнонауковому просторі, їх термінологічний, понятійний і концептуальний потенціал. Шляхом порівняння богословського і філософського аскетичного дискурсу виявляються точки їх розбіжності, що задають проблемні імпульси сучасних методологічних досліджень. На підставі побудованої проблемної перспективи проводиться пошук примирення методологічних інструментів.Аскетика – це практика, точніше, рефлексивна практика. У контексті цієї практики людський суб'єкт розташовується в полі рефлексивної активності, здійснює свідому, цілеспрямовану трансформацію себе, прагне до конституювання своєї ідентичності. Виділено широту і універсальність аскетики. На підставі того, що аскетика існує повсюдно, і немає випадків спостережень аскетики за межами людських істот; можна зробити висновок, що аскетика – риса, притаманна людському суспільству. аскетика – «зв'язна ознака» людського суспільства. Аскетику можна вважати культурною універсалією і невід'ємною рисою людини.На рівні спільності аскетичних практик можна говорити про методологічність їхнього характеру. Всі вони спрямовані на досягнення іншого, ніж початковий, стану. Він розуміється як більш досконалий.Методологічні та онтологічні аспекти аскетики збігаються. Хоча аскетика відноситься до сфери методології, в даному випадку метод передбачає зміну сутності. Метод виводить нас на онтологію. Засоби досягнення мети в процесі аскетичного досвіду можуть задати новий рівень реальності для практикуючого суб'єкта. Аскетизм в будь-якому втіленні є сам по собі методом, тому що він припускає спрямованість, рух до чогось і, отже, пов'язаний з метою.Системний розгляд аскетики дозволив по-новому представити антропологію і її значення для дискурсу аскези. Тільки в рамках докладно розробленої антропології може ефективно осмислюватися проблема аскетики. На цьому когнітивному полі сходяться богослов'я та філософія. Спостереження за людиною у межах аскетичних практик («практична антропологія») стали основою для зміни сенсу антропології: із вчення про фізичну природу і конституцію людини, його незмінність вона трансформується у вчення про зміну людини, що спирається на тезу про невизначеність її природи, про важливість динаміки, руху, шляху для буття людини («буття в проекті»), здійснення себе, становлення собою. Дослідження трансформацій терміну у філософській традиції дозволяє констатувати єдність смислів при розбіжності термінології.У сучасній філософії ХХ-ХХІ ст. відбувається своєрідна реабілітація аскетики (М.Вебер, Ф.Юнгер, М.Фуко). Аскетизм розглядається як головний двигун процесу раціоналізації як нового відношення до світу і формування сучасних структур свідомості. Релігійні традиції інтерпретуються як способи породження значень, які впливають на способи здійснення соціальної дії. Релігії виявляються як системи духовних вправ, антропотехнік, інтерпретувати і «перекладати» які пропонується не релігієзнавству або етиці, а антропології («теорія присутності, що вправляється» П.Слотердайка). Ключові слова: антропологія, аскетика, дискурс аскези, структура аскетичного діяння, конструювання суб'єктності, православний персоналізм, практики турботи про себе, рефлексія.^UThe thesis is devoted to the basic concept of the European lexicon, which is fundamentally important for a person of spiritual realization, of which asceticism is a necessary component. The purpose of the dissertation research is the explication of the philosophical meanings of asceticism from its various definitions. Our goal was to consider the philosophical or methodological aspect of asceticism. We saw that asceticism exists as meaningful self-restraint and, accordingly, sets a new level of reality and, therefore, goal-setting as the possibility of achieving it. The breadth and universality of asceticism are highlighted. Asceticism can be considered a cultural universal and an integral feature of human society. And accordingly, it can be assumed that it is rooted in the nature of man as a social being. We can talk about methodological of ascetic practices at the level of ascetical community All of them are aimed at achieving a state other than the initial one. It is understood as more perfect. Methodological and ontological aspects of asceticism coincide. Although asceticism belongs to the field of methodology, in this case, the method involves a change in essence. The method takes us to ontology. Asceticism is not just an exercise or practice, it allows someone to become an author-builder of your personality and move on to the ontological foundations of own existence. The inclusion of asceticism in synergetic concepts would enable to see it as a method of scientific search for a new subjectivity. In the context of humanitarian synergetics, asceticism is part of the process of individual self-organization. In our opinion, asceticism is intended to demonstrate synergetic models on it. Synergetics just undertakes to describe this state of transition and transformation of a person in ascetic practices. Synergetics gives a person the opportunity to destroy all subjectivity that is familiar to him and again appear before the world as an open problem and opportunity to be. The features of the conceptualization of asceticism in classical and nonclassical thinking are highlighted. The structure of ascetic doing is described, which is broader than just practice, since it implies a systematic approach and a complex of all practices. The systematic consideration of asceticism made it possible to present anthropology in a new way and its significance for ascetic discourse. New meanings of anthropology were discovered under the influence of non-classical approaches, when the construction of statements, the formation of activities, ways of establishing objects and their relations become the subject of philosophy. Only within the framework of a detailed anthropology can the problem of asceticism be effectively comprehended. Science, theology, and philosophy converge on this cognitive field. The specificity of philosophical and religious dialogue in the analysis of asceticism is revealed on the material of European philosophical reflection of asceticism, presented by the author deeply interwoven into the history of Christian thought. Philosophy and theology of austerity are considered as parts of one whole, consistent with current trends in European thinking. In line with the philosophical and theological dialogue, the author's concept of “Eucharistic Man” was developed, which in turn provides substantial content for “Eucharistic Theology” and includes key anthropological principles. The author is looking for an opportunity to describe the Orthodox world view in a rational language, avoiding evaluative terms. Hence the attention to the categorical apparatus of Orthodox asceticism, the concept of “inner man”, the tendencies of Orthodox modernism. The current state of research on the concept of asceticism in philosophy is characterized by predominant attention to experience and the role of ascetic practices. Reflection of ascetic experience in the philosophy of the second half of the XX - beginning of the XXI century allowed to see asceticism surrounded by “spiritual practices”, “anthropotechnics” (technology of power in relation to a person) “practicing oneself” (taking care of oneself). Asceticism is considered as the main engine of the process of rationalizing attitudes towards the world and the formation of modern structures of consciousness. Asceticism is therefore an important component of many cultural traditions, which is one of the fundamental principles of culture, and is its universal prerequisite. The world of asceticism is the world of human activity, purposeful activity, the exercise of freedom. As a universal cultural practice, asceticism relies on a person's understanding not as a given, but, rather, as a task, fulfills the supertask “to come true”. Keywords: asceticism, ascetic discourse, structure of ascetic doing, anthropology, self-care practices, reflection, constructing subjectivity, Orthodox personalism.

Розроблено нові фізико-технічні принципи побудови багатоканальних оптоелектронних систем на основі ефектів розповсюдження поверхневої електромагнітної хвилі на неоднорідній поверхні. Вивчено особливості розповсюдження енергії електромагнітної хвилі в системі на планарному хвилеводі з метою підвищення точності вимірювання сенсорної системи на елементі інтегральної оптики. Визначено склад втрат на межах поділу хвилеводів і показано, що такі втрати суттєво зменшують точність вимірювань. Запропоновано конструкцію приладу, який реалізує спосіб врахування таких втрат. Створено спеціалізовану оптоелектронну систему, призначну для реєстрації та відображення біохімічної інформації, яка грунтується на явищі розсіювання світла поверхнею золота у разі збудження поверхневих плазмонних поляритонів. Доведено коректність вимірювання розсіяного світла за умов поверхневого плазмонного резонансу (ППР) для реєстрації зміни показника заломлення, а також реєстрації макромолекулярних взаємодій. Виготовлено дослідний зразок системи на ППР, що використовує явище розсіювання світла для багатоканальних вимірювань і проведено його апробацію на базі Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова, Каролінського Інституту (Стокгольм, Швеція) та Інституту Мікросистем і мікроелектроніки (Лечче, Італія).

  Скачати повний текст

Об'єктом дисертаційного дослідження є процеси вимірювання та аналізу поляризаційних та анізотропних параметрів плівок плазми крові людини з подальшим діагностуванням на їх основі патологічних змін молочних залоз. Мета дисертаційного дослідження полягає у підвищенні достовірності діагностування системи двовимірної лазерної поляриметрії для оцінювання патологічних змін молочних залоз шляхом застосування методів поляризаційного Джонс-матричного картографування плівок плазми крові людини в поєднанні із статистичним та кореляційним аналізом отриманих зображень та диференціацією патологій за допомогою системи підтримки прийняття рішень на основі нейромережевих технологій. Під час роботі над дисертацією використовувались такі методи дослідження як: методи прикладної оптики для аналізу стану поляризації поля, розсіяного біологічним об'єктом, при опроміненні його лазерним поляризаційним випромінюванням, методи системного аналізу, методи статистичного аналізу двовимірних розподілів випадкових параметрів поляризації, методи розробки штучних нейронних мереж для визначення структури та параметрів нейронних мереж, методи нейромережевих технологій для оцінювання патологічних змін біологічних об'єктів, метод матриці похибок для оцінювання класифікації. Теоретичні результати: вперше одержано інформаційну модель підтримки прийняття рішення при оцінюванні стану молочних залоз за Джонс-матричним картографуванням плівок плазми крові із застосуванням статистичного та кореляційного аналізу отриманих зображень для формування діагностичних ознак і диференціації патологій, що дало можливість мінімізувати невизначеність при оцінюванні таких змін; вперше знайдено взаємозв'язки між набором статистичних і кореляційних моментів, які характеризують координатні розподіли Джонс-матричних зображень плівок плазми крові людини та фізіологічними станами «норма», «фіброаденома» молочних залоз; удосконалено метод Джонс-матричного картографування біологічних шарів, в якому отримані Джонс-матричні зображення плівок плазми крові людини піддаються статистичному і кореляційному аналізу із подальшою диференціацією на основі нейромережевих технологій, що дозволило підвищити достовірність діагностування до 93%. Практичні результати полягають у вдосконаленні відеполяриметричної системи для аналізу зображень плівок плазми крові у комплексі із їх статистичним та кореляційним аналізом, що дозволило визначати принципи вдосконалення поляризаційних систем у різноманітних галузях застосування медичної практики; розроблено алгоритмічне забезпечення відеполяриметричної системи для аналізу зображень плівок плазми крові, яка може бути використана у скринінгових дослідженнях патологій молочних залоз з метою раннього виявлення пацієнтів з підвищеним ризиком ракового захворювання або хворих на рак; а також розроблено базу інформативних ознак, що містить значення діапазонів статистичних та кореляційних моментів мап уявних та дійсних елементів матриць Джонса плівок плазми крові, які відповідають фізіологічним станам «норма», «фіброаденома» молочних залоз, що дозволило на основі нейромережевих технологій вивести правила прийняття рішення для автоматизованого діагностичного процесу. Результати, отримані в дисертаційній роботі, рекомендовані до впровадження у Вінницькому національному медичному університеті ім. М. І. Пирогова МОЗ України та у ПП «Фотоніка Плюс».^UThe object of the dissertation research is the processes of measurement and analysis of polarization and anisotropic parameters of human plasma films with subsequent diagnosis based on their pathological changes in the mammary glands. The aim of the dissertation research is to increase the reliability of diagnosing two-dimensional laser polarimetry to assess pathological changes in the mammary glands by using methods of polarization Jones-matrix mapping of human plasma films in combination with statistical and correlation analysis of images and differentiation based on neural network technologies. During the dissertation the following research methods were used: methods of applied optics for analysis of polarization of a field scattered by a biological object when irradiated with laser polarization radiation, methods of system analysis, methods of statistical analysis of two-dimensional distributions of random polarization parameters, methods of artificial neural networks to determine the structure and parameters of neural networks, methods of neural network technologies for estimating pathological changes of biological objects, error matrix method for estimating classification. Theoretical results: for the first time an information model of decision support in assessing the state of the mammary glands by Jones-matrix mapping of blood plasma films using statistical and correlation analysis of images to form diagnostic features and differentiate pathologies, which minimized uncertainty in assessing such changes; for the first time, relationships were found between a set of statistical and correlation moments that characterize the coordinate distributions of Jones-matrix images of human blood plasma films and physiological states of "normal", "fibroadenoma" of the mammary glands; The method of Jones matrix mapping of biological layers was improved, in which the obtained Jones matrix images of human plasma films are subjected to statistical and correlation analysis with further differentiation based on neural network technologies, which increased the reliability of diagnosis to 93%. The practical results are to improve the videopolarimetric system for the analysis of images of blood plasma films in combination with their statistical and correlation analysis, which allowed to determine the principles of improving polarization systems in various fields of medical practice; developed algorithmic support for a videopolarimetric system for the analysis of images of blood plasma films, which can be used in screening studies of breast pathologies for early detection of patients at increased risk of cancer or cancer; and also developed a database of informative features containing the ranges of statistical and correlation moments of maps of imaginary and real elements of Jones matrices of blood plasma films, which correspond to physiological states "norm", "fibroadenoma" of mammary glands, which allowed for automated diagnostic process. The results obtained in the dissertation are recommended for implementation at Vinnytsia National Medical University named after M. I. Pyrogov and in the private enterprise "Photonics Plus".

Висвітлено проблему визначення положень небесних об'єктів до 15^m з систематичними похибками не гірше від +- 0".02 до +- 0".03 та вмпадковими похибками не гірше від +- С 0".03 до +- 0".04 для зірок 8^m - 11^m та не гірше від +- 0".07 до +- 0".09 для зірок 12^m - 15^m. Розроблено та запатентовано конструкцію аксіального меридіанного круга (АМК). Створено прикладну теорію АМК. Викладено методики дослідження його параметрів. Виготовлено оптико-механічні вузли АМК, зірковий та автоколімаційний мікрометри з використанням ПЗЗ приймачів і скануючу відлікову систему круга. Побудовано павільйони та допоміжні будівлі АМК. Виконано дослідження параметрів та інструментальної системи АМК з використанням методу безперервного контролю рухомих вузлів і деталей АМК. Здійснено регулярні спостереження на телескопі та одержано каталоги положень: 9146 зірок до 15^m за списком каталогу GSC навколо 190 позагалактичних радіоджерел (AMC1C), 1415 зірок 8^m - 10^m за списком каталогу HIPPARCOS (AMC1A).

  Скачати повний текст

Розроблено та досліджено метод метрологічного забезпечення виробництва виробів, які мають складну просторову конфігурацію, з використанням оптичного спекл-ефекту. Проведено порівняльний аналіз сучасних методів і засобів вимірювання конфігурації. Представлено теоретичне та експериментальне обгрунтування розробленого спекл-методу, за яким первинною вимірювальною інформацією під час вимірювання конфігурації є координати точок падіння променя лазера на поверхню та параметри дотичної площини до цієї поверхні у точці освітлення. З метою одержання цієї інформації розроблено метод дифракційного аналізу спекл-картини, який використовує закони дифракційної, геометричної оптики та методи лінійної алгебри та аналітичної геометрії. Розроблено пристрої вимірювання конфігурації. Наведено результати експериментальних вимірювань. Доведено ефективність використання спекл-методу у пристроях вимірювання, які працюють за виробничих умов. Проаналізовано похибки спекл-методу. Оцінено результати впливу оточуючого середовища на точність вимірювання конфігурації.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано вибір оптимальних розмірів напіпровідникового струнного резонатора (НСР), що є базовим елементом напівпровідникових резонансних сенсорів. Визначено, що за цих розмірів він найменше піддається впливу дестабілізувальних факторів. За методом факторного експерименту створено математичні моделі даного впливу на резонансну частоту такого резонатора. Створено математичну модель автогенератора з напівпровідниковим резонансним сенсором, за допомогою якої вибрано електронну схему, що найкраще забезпечує його роботу у робочому діапазоні частот. З використанням математичних моделей впливу дестабілізувальних факторів на частоту резонатора проаналізовано похибки термостатованого автогенератора. З метою зменшення зазначеного впливу запропоновано спосіб стабілізації частоти струмом кристала та оптико-електронний спосіб зчитування частоти резонатора. Показано, що за умов застосування цього способу потужність сигналу більша від потужності сигналу, що виникає у разі тензорезистивного способу на 40 дБ. Запропоновано принцип побудови термоелектричного перетворювача на базі НСР для вимірювання ефективного значення струму та напруги.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Висвітлено розвиток нового підходу до аналітичного та експериментального досліджень явищ дифракції, що базується на новій хвильовій інтерпретації строгого розв'язку Зоммерфельда задачі дифракції плоскої хвилі на напівплощині. Основою підходу є виділення сингулярної компоненти дифракційного поля, яка містить в собі практично всю інформацію про виникаючий хвильовий процес. Проаналізовано просторову структуру дифракційного поля з використанням дислокацій хвильового фронту, оптичних вихорів сингулярної компоненти поля. Виявлено закономірності еволюції лінійних дислокацій за умов трансформації апертури від кругової до еліптичної та більш складної. Отримано компактний розв'язок задач дифракції довільно нахиленої плоскої хвилі на щілині та смужці з точним врахуванням граничних умов на поверхні екрану та досліджено структуру притиснутого поля, яке відіграє важливу роль у формуванні дифракційного поля поблизу краю перешкоди. Досліджено формування ближнього та дальнього поля у разі дифракції лазерних пучків на напівплощині, симетрію дальнього поля за різним ступенем перекриття дифракційним екраном ерміт-гауссового пучка. Запропоновано метод побудови розв'язку задачі дифракції плоскої хвилі на довільній двовимірній ідеально провідній апертурі без параксіального наближення. На його базі створено алгоритм розрахунку дифракційного поля та проведено комп'ютерне моделювання й експериментальне дослідження дифракції лазерних пучків на амплітудно-фазових масках.

  Скачати повний текст

Робота присвячена цілеспрямованій модифікації структури, електрофізичних, магнітних і оптико-спектральних властивостей кристалів NH2(CH3)2Me(SO4)2×6H2O (DMAMeS, де Me=Al, Ga) шляхом ізоморфного заміщення іонів Me хромом з метою отримання ефективних сегнетоелектричних і магнітоелектричних матеріалів для функціональної електроніки і комп'ютерної техніки.Отримано кристали DMAAl1-xCrxS зі значною магнітоелектричною взаємодією та продемонстровано можливість модифікації величини та зміни знаку коефіцієнта такої взаємодії шляхом варіації концентрації Cr3+.Показано, що ізоморфне заміщення іонів алюмінію іонами хрому помітно впливає на температуру переходу в сегнетоелектричну фазу, величину спонтанної поляризації і характер діелектричної дисперсії, спричиненої рухом доменних стінок в кристалах DMAAl1-xCrxS. Виявлений ефект зумовлений тим, що іони хрому генерують виникнення локальних деформацій гратки, які через п'єзоелектричний ефект впливають як на величину спонтанної поляризації і температуру сегнетоелектричного фазового переходу, так і на параметри діелектричної дисперсії. Водночас, ізоморфне заміщення іона металу практично не змінює відповідні параметри для DMAGа1-xCrxS. Це пояснюється ближчими розмірами іонів Cr3+ і Ga3+ на відміну від випадку пари Cr3+ і Al3+.На основі оптико-спектральних досліджень встановлено, що комплекси [Cr(H2O)6]3+ в усіх досліджуваних кристалах мають помітно спотворену октаедричну форму. Відповідно до проведеного симетрійного аналізу, усі метал-гідратні комплекси в досліджених твердих розчинах та у вихідних кристалах мають центр інверсії при кімнатній температурі. На основі аналізу температурної еволюції спектрів поглинання, з врахуванням даних спектроскопії КРС, зроблений висновок про те, що фазовий перехід у сегнетоелектричну фазу супроводжується значною деформацією комплексу [Cr(H2O)6]3+ та навіть відхиленням його симетрії від центросиметричної.^UThe work is devoted to the purposeful modification of the structure, electrophysical, magnetic and optical-spectral properties of NH2(CH3)2Me(SO4)2×6H2O (DMAMeS) crystals (where Me = Al, Ga) by isomorphous substitution of Me ions with chromium in order to obtain the effective ferroelectric and magnetoelectric materials for the functional electronics and computer technique.The single crystals of NH2(CH3)2Al0,8Cr0,2(SO4)2×6H2O solid solutions were found to grow mainly in a polydomain state. It was shown that the value of chromium concentration in the two groups of ferroelastic domains with different signs of mechanical stress differs significantly – 17.6% and 20% respectively. Such are feature is caused by difference in the thermodynamic conditions of crystal growth due to the different signs of a mechanical stress in two groups of domains accompanied by different degrees of the metal ion substitution. The investigations of the nanoscale and microcrystalline structures formation on the surface of DMAAl0,8Cr0,2S single crystals kept under the conditions of high environment humidity were performed and the corresponding model was proposed. It was shown that the partial isomorphous substitution of the metal ion is followed by the nontrivial change of the ferroelectric phase transition temperature in DMAAl1-xCrxS crystals. The largest shift of this temperature was observed for the samples with a lower chromium concentration (x = 0.065). The detected effect is caused by the fact that chromium ions generate the local lattice deformations that through the piezoelectric effect affect both the spontaneous polarization and phase transition temperature as well as the size and the dynamics of the dipole clusters responsible for the dielectric dispersion. At the same time, no noticeable changes were found in the dielectric properties and the ferroelectric phase transition temperature Tc for DMAGa1-xCrxS crystals. This is explained by the closer sizes of the Cr3+ and Ga3+ ions, contrary to the case of the Cr3+ and Al3+ pair.DMAAl1-xCrxS crystals with a significant magnetoelectric interaction were created and there was demonstrated the possibility to modify the magnitude and to change the sign of the coefficient of such an interaction by variation of the Cr3+ concentration. The obtained results suggest that the magnetoelectric effect may exist in the paramagnetic compounds without the noticeable magnetic anomalies near the ferroelectric phase transition.The model explaining the nontrivial dependence of the parameters of the dielectric dispersion caused by the domain walls dynamics on the chromium concentration was proposed. Chromium ions may be considered as the sources of local lattice deformations, that lead to formation of the massive dipole clusters in vicinity of the ferroelectric phase transition at lower concentrations of chromium. Increasing of its concentration is followed by fragmentation of the clusters and corresponding decrease of the dispersion of the relaxation times distribution and Vogel-Fulcher temperature, that correlates with the Curie temperature decrease. At the same time, the aforementioned local deformations hinder reorientation of the DMA dipoles responsible for the domain walls motion. This leads to increasing of the relaxation time and activation energy with increasing of Cr3+ ions concentration.It is shown that DMAAl0,8Cr0,2S crystals possess a significant proton conductivity. It was concluded that similarly to initial DMAAlS crystals, the conductivity is realized through the Grotthus mechanism. A detailed analysis of absorption spectra of DMAMe1-xSrxS crystals (Me = Al, Ga) allowed to refine the energy diagram of Cr3+ ions in the octahedral coordination and to calculate the parameters of the crystal field and the Racah parameters. It has been shown that [Cr(H2O)6]3+ complexes in all investigated crystals possess a considerably distorted octahedral shape. The determined parameters describing the crystalline field, as well as electron-electronic repulsion, were found to be very close for all considered compounds. This allowed to conclude that [Cr(H2O)6]3+ octahedra in considered DMAMe1-xCrxS crystals are very similar by sizes (metal-distance distances) and even by a character of distortion. This conclusion is confirmed by investigations of Raman spectra. According to the performed analysis of symmetry, all metal-hydrate complexes in the investigated solid solutions and in the initial crystals possess an inversion center at room temperature. On the basis of analysis of the absorption spectra temperature evolution and the Raman spectroscopy data it was concluded that the ferroelectric phase transition is associated with a significant distortion of the [Cr(H2O)6]3+ complex and even with removing of the inversion centre.

Роботу присвячено вирішенню актуальної проблеми пошуку та вивченню властивостей кристалічних діелектриків з метою їхнього використання у класичних оптичних пристроях, різних галузях сучасної оптоелектроніки та сенсорики, а також розробки методики прогнозування та синтезу матеріалів із наперед заданими, керованими і стабільними рефрактивними властивостями та наявністю точок інверсії знаку двопроменезаломлення (ІЗД) в широкому температурному та спектральному діапазонах. Робота містить результати експериментальних досліджень рефрактивних властивостей діелектричних кристалів групи сульфатів АВSO4 (де А, В = Lі, К, Na, Rb, NH4) та хлороцинкатів А2ZnCl4 (де А = К, Rb), їх температурно-спектрально-баричних змін та теоретичних розрахунків зонно-енергетичної структури, на основі яких проаналізовано спектри оптичних констант цих кристалів.З'ясовано природу баричних змін показників заломлення nі та двопроменезаломлення nі в широкому температурному (77–1000 К) і спектральному (300–800 нм) діапазонах та встановлено, що баричне зростання nі кристалів зумовлене зменшенням ширини забороненої зони Eg і зміщенням максимуму смуги УФ поглинання в область менших частот та зміною густини ефективних осциляторів кристалів. Виявлена якісна кореляція характеру поведінки експериментально виміряних і отриманих на основі розрахунків зонно-енергетичної структури та з експериментальних ІЧ-спектрів відбивання характеристик оптичної індикатриси кристалів, що дає можливість використовувати методи теоретичних розрахунків оптичних констант в області прозорості поблизу фундаментальної смуги та вакуумного ультрафіолету, яка є складною для експериментальних досліджень кристалічних діелектриків. Розрахунки зонно-енергетичної структури монокристалів, а також повної та парціальної густин електронних станів та природи основних енергетичних груп підтверджено дослідженнями Х-променевих фотоелектронних та Х-променевих емісійних спектрів їх електронної структури.На основі температурно-спектрально-баричних діаграм одновісного стану кристалів запропоновано використання їх в якості п'єзооптичних та термооптичних елементів для кристалооптичних датчиків тиску та температури. Запропоновано та запатентовано пристрій для дослідження оптичної якості монокристалів.^UThe work is devoted to the solving of the actual problem of searching and studying of the crystalline dielectrics properties for their use in classical optical devices and different fields of modern optoelectronics and sensorics; to the development of methods for prediction and synthesis of materials with predetermined, controlled and stable refractive properties possessing points of birefringence sign inversion (BSI) in a wide temperature and spectral ranges. The work contains results of experimental studies of the refractive properties of dielectric crystals of the АВSO4 (where А, В = Li, К, Na, Rb, NH4) sulfates group and А2ZnCl4 (where А = К, Rb) chlorozincates group, as well as doped crystals of triglycine sulfate; their temperature-spectral-baric changes and theoretical calculations of the band-energy structure, on the basis of which spectra of the optical constants of these crystals are analyzed.It is established that the increase of the refractive indices of crystals due to the isomorphic cationic-anionic substitution is caused by the increase of their average ionic radius and the density of the crystal, which causes an increase in the polarization action of the cations and anionsThe isotropic points at the temperature of 300 K and λ0 ≈ 683 nm (α-LiNH4SO4 crystal), and in the short-wavelength spectrum region (β-LiNH4SO4 crystal) are revealed.The nature of the baric changes of the refractive indices ni and birefringence ni in a wide temperature (77–1000 K) and spectral (300–800 nm) ranges is elucidated. It is shown that uniaxial compression increases refraction R and polarizability i of crystals. Baric growth of refractive indices of crystals is caused by the decrease in the effective power of the ultraviolet oscillator and a slight increase in the power of the infrared oscillator caused by the decrease in the band gap Eg and shift of the UV absorption band maximum towards lower frequencies, as well as by change in effective oscillators density of crystals. The factor characterizing the change in the dispersion frequency (change in the type of chemical bond), ie the polarizability itself in comparison with the geometric factor (compression of the sample) is dominant in the total baric increment of refraction R, and, therefore, in the change of refractive index.It is established that the uniaxial pressures can induce the "pseudoisotropic" states in crystals, shift isotropic points along spectral and temperature ranges, and change the temperature interval of existence of the intermediate phase of the K2SO4 crystal. The disappearance of incommensurate phase and the occurrence of paraelectric-ferroelectric PT ("triple point") in chlorozincate crystals under the action of uniaxial pressure is revealed. The mechanism of influence of uniaxial pressures of different geometry on temperature points of PT is presented. The effect of uniaxial pressures on the mechanism of structural phase transitions in ferroics of the sulfate and chlorozincate groups, which consists in various variants of ordering the orientations of tetrahedral groups, is elucidated, and the infrared (IR) reflection spectra of mechanically free and uniaxially loaded crystals are analyzed.Calculations of the band-energy structure of single crystals, as well as the total and partial densities of electronic states and the nature of the main energy groups are confirmed by studies of X-ray photoelectron spectra (XPS) and X-ray emission spectra (XES) of their electronic structure.The method of calculation of spectral dependences of the refractive indices n(λ), birefringence Δn(λ) and absorption k(E) of crystals using Kramers–Kronig dispersion ratios on the basis of the dependences of the real and imaginary part of the complex dielectric function, obtained from band-energy structure and experimental IR reflection spectra, was tested. The qualitative correlation of experimental and calculated curves is revealed. This gives grounds for the use of theoretical methods for calculating optical functions, primarily in spectral regions that are difficult to access for the experiment.Based on the temperature-spectral-baric diagrams of the uniaxial state of α-LiNH4SO4, (NH4)2SO4 and K2SO4 crystals, it is proposed to use them as piezo-optic and thermo-optic elements for crystal-optic pressure and temperature sensors. For experimental optical measurements of the refractive parameters, the device for investigation of the optical quality of single crystals was proposed.Key words: dispersion, refractive index, birefringence, birefringence sign inversion (isotropic point), phase transitions, temperature-spectral-baric diagrams, uniaxial mechanical pressures, IR reflection spectra, piezo-optic coefficients, band-energy structure, density of states, dielectric function, X-ray photoelectron and X-ray emission spectra.

У роботі синтезовано кристали сульфату (СК) калію з концентрацією домішки іонів міді 1,7 та 3%. Досліджено структуру домішкових кристалів методом X-променевої порошкової дифракції. Встановлено, що цю структуру можна розглядати як результат кратного (два атоми калію на один атом міді) гетеровалентного заміщення. Уперше проведено дослідження дисперсійних залежностей показників заломлення імерсійним методом Обреїмова у спектральному діапазоні 300…700 нм для кристалів сульфату калію із концентрацією домішки 1,7 % та 3%, відповідно для трьох кристалофізичних напрямків. Встановлено, що введення домішки призводить до зменшення абсолютних величин показників заломлення і не змінює характеру їх дисперсії. Досліджено спектральні (300…700 нм) залежності двозаломлення спектроскопічним методом кристалів сульфату калію з домішкою іонів міді у концентраціях 1,7 % та 3 %, відповідно. Досліджено вплив одновісного навантаження та температури на двозаломлення. Встановлено, що введення домішки змінює абсолютні величини двозаломлення. Також встановлено, що одновісні навантаження змінюють величину абсолютних значень двозаломлення. У кристалах СК з домішкою іонів міді виявлено виникнення двох ізотропних точок. Показано, що введення домішок призводить до зміщення ізотропних точок у бік нижчих температур, порівняно із чистим кристалом. Побудовано узагальнені температурно-спектрально-баричні діаграми ізотропного стану домішкових кристалів СК, що може мати практичне значення при використанні даного кристала у якості кристалооптичного датчика. Проведено дослідження термічного розширення, диференціального термічного аналізу та двозаломлення кристалів сульфату калію із домішками іонів міді у температурному діапазоні, що охоплює точку фазового переходу. Показано суттєву зміну величини стрибка під час ФП та зміщення точки ФП у бік нижчих температур. Досліджено величини комбінованих і абсолютних п'єзооптичних коефіцієнтів домішкових кристалів СК. Виявлено їх незначне зменшення порівняно з чистим кристалом, що свідчить про збільшення механічної жорсткості домішкових кристалів. Проведено розрахунки зонно-енергетичної структури кристалів сульфату калію із домішкою міді концентрацією 3% з використанням теорії функціоналу густини. З'ясовано, що у забороненій зоні присутні рівні d-електронів міді які внаслідок дії кристалічного поля знімають їх виродження. Проведено дослідження X-променевих фотоелектронних та X-променевих емісійних спектрів домішкового кристала СК. Показано, що експериментальні результати добре узгоджуються із результатами теоретичних розрахунків зонно-енергетичної структури. Запропоновано використовувати ізоморфний кристал K1.75[NH4]0.25SO4 у якості термочутливого елемента у пристрої для вимірювання температури. Також запропоновано використовувати кристал фторберилату амонію у якості п'єзооптичного елемента у пристрої для вимірювання тиску.^UPotassium sulfate (PS) crystals doped with copper ions with concentrations of impurity of 1.7% and 3% were synthesized. The structure of impurity crystals was studied by the X-ray powder diffraction method. It is established, that it can be considered as a result of multiple (two potassium atoms per copper atom) heterovalent substitution. Dispersions of refractive indices of potassium sulfate crystals doped with copper ions with the 1.7 and 3% impurity concentration are studied for the first time by the Obreimov method in the spectral range 300… 700 nm and for thre principal crystal optics directions. It is established that the introduction of impurity leads to a decrease in the absolute values of the refractive indices and does not change the nature of the dispersion. The spectral (300… 700 nm) dependences of birefringence of potassium sulfate crystals doped with copper ions with different concentrations of impurity (1.7 and 3%) are investigated by the spectroscopic method. The influence of uniaxial pressures and temperature changes on birefringence is investigated. It is established that the introduction of impurity changes the absolute values of birefringence. It is also established that uniaxial pressure changes the magnitude of the absolute values of birefringence. It is found the presence of two birefringence-sign-inversion points in doped with copper ions PS crystals. It is shown that the introduction of impurity leads to the shift of birefringence-sign-inversion points towards low temperatures if compared with that of pure crystal. Generalized temperature-spectral-baric diagrams of the isotropic state of doped with copper ions PS crystals are constructed, which may be of practical importance when using this crystal as a crystal-optical sensor. The study of thermal expansion, differential thermal analysis, and birefringence of potassium sulfate crystals doped with copper ions is carried out in the wide temperature range, covering the phase transition point. The values of the combined and absolute piezooptical coefficients of doped PS crystals are investigated. Slight decrease of the coefficients in comparison with that of pure crystal was revealed, which indicates an increase in the mechanical stiffness of impurity crystals. Calculations of the band-energy structure of PS crystals doped with copper ions with the 3% impurity concentration were performed using density functional theory. It was found that there are levels of copper d-electrons in the band gap, which remove their degeneration due to the action of the crystal field. In order to confirm the calculated band-energy structure, the X-ray photoelectron and X-ray emission spectra of the PS crystals doped with copper were studied. The experimental results have confirmed the results of theoretical calculations of the band-energy structure. It is proposed to use the K1.75[NH4]0.25SO4 crystal as a thermosensitive element in a device for measuring temperature. It is also proposed to use the ammonium beryllium fluoride crystal as a piezoelectric element in the pressure measuring device.

Робота присвячена дослідженню впливу модифікації неорганічних аніонів та ізоморфного заміщення алкіламонієвих катіонів на структуру, фазові переходи, оптико-фізичні і магнітні властивості кристалічних фероїків, які містять у своїй структурі комплекси іонів перехідних металів. На основі рентгеноструктурних досліджень підтверджено хімічний склад монокристалів [(CH3)3NH]MnC13×2H2O (TrMAMnCl) і уточнені параметри їхньої кристалічної гратки. Вимірювання температурної та польової залежності магнітних параметрів показали, що TrMAMnCl є одновимірним антиферомагнетиком з прихованим нахилом спінів вздовж осі b. На основі дослідження температурної залежності спонтанної поляризації встановлено існування невласної сегнетоелектричної фази в кристалі [N(C2H5)4]2CoCl2Br2 (ТЕАССВ-2) нижче температури Т2=227,7 K. Наявність аномалій магнітної сприйнятливості при Т2 підтверджує як феромагнітні взаємодії в околі цієї точки, так і спонтанний магнітоелектричний ефект. Запропоновано модель ємнісного датчика магнітного поля на основі кристала [N(C2H5)4]2CoClBr3, який володіє магнітодіелектричним ефектом. Методом атомно-силової мікроскопії продемонстровано, що кристали [(CH3)2CHNH3]4Cd3Cl10 (IPACC) характеризуються сегнетоеластоелектричною (СЕЕ) доменною структурою. Виявлено специфічне травлення зразка IPACC з різною швидкістю для сусідніх СЕЕ доменів, зумовлене вологою, яка конденсується з атмосфери на поверхні кристала. Встановлено, що морфологія поверхні кристалів IPACC, які зберігаються протягом тривалого часу на відкритому повітрі, зазнає значних змін порівняно зі свіжосколотими зразками. Зокрема, на першому етапі спостерігається ріст нанокристалів, які перетворюються у мікрокристали на наступних стадіях старіння зразка. Інший тип елементів, які ростуть на поверхні монокристала – це нано- або мікростержні. На основі дослідження коливних спектрів кристала IPACCC зроблено висновок, що його структура близька до структури вихідного кристала IPACC. В обох випадках аніонний комплекс має однакову симетрію і складається з трьох метал-галогенних октаедрів з різною орієнтацією їхніх осей відносно головних кристалографічних напрямів. Іон Cu2+ у кристалі IPACCC статистично заміщує іон Cd2+. Аналіз частот та інтенсивності коливних мод при різних температурах підтвердив наявність фазових переходів в ІРАССС при T1 = 358 К, T2 = 293 K і T3 = 253 K. Проведений аналіз молекулярних спектрів як вихідних кристалів ІРАСС, так і кристалів, легованих міддю, дозволив однозначно ідентифікувати реальні фонони, переважно залучені у формування краю поглинання. Проведені спектральні дослідження засвідчили істотний вплив електрон-фононної взаємодії на положення та форму краю поглинання в кристалах (NH4)2CuCl4×2H2O та підтвердили існування сегнетоеластоелектричного фазового переходу при температурі Tc = 200,5 К. В результаті, для фази, яка лежить вище від Tc, і температурної області нижче 100 К, низькоенергетичний «хвіст» крайової смуги описується емпіричним правилом Урбаха. На основі дослідження абсорбційних спектрів з використанням теорії кристалічного поля проаналізовані температурні зміни форми і симетрії октаедра, сформованого навколо іона Cu2+ в кристалах (NH4)2CuCl4×2H2O. Показано, що сегнетоеластоелектричний фазовий перехід супроводжується аномальною зміною ступеня тетрагонального і ромбічного спотворення октаедрів. Теоретичні розрахунки аb initio в рамках теорії функціоналу густини методом GGA+U забезпечили адекватну ідентифікацію смуг поглинання та відповідних електронних переходів. Проведено дослідження прояву розмірних ефектів у спектральних властивостях нано- та мікрокристалів [NH2(C2H5)2]2CuCl4 (DEACC), впроваджених у полімерні матриці. Встановлено, що композит з середніми розмірами нанокристалів 160 нм зазнає неперервного термохромного ФП. Продемонстровано, що мікрокомпозити на основі кристалів DEACC мають термохромні властивості, дуже подібні до властивостей монокристала. Вони зазнають дещо розмитого термохромного ФП першого роду в околі 316 К (при нагріванні) у випадку латексної матриці. Мікрокомпозити з полістирольною матрицею демонструють дуже різкий термохромний ФП при значно вищій температурі ‒ 337 К. Запропоновано спосіб отримання термохромного мікрокомпозита на основі кристалів DEACC.^UThe work is devoted to study of the influence of inorganic anions' modification and isomorphic substitution of alkylammonium cations on the structure, phase transitions, optical-physical and magnetic properties of the crystalline ferroics, containing complexes of the transition metal ions in their structure. X-ray diffraction study confirmed the chemical composition and symmetry of the investigated [(CH3)3NH]MnC13×2H2O (TrMAMnCl) single crystals and refined their lattice parameters. Measurements of the temperature and field dependences of the magnetic parameters have shown that TrMAMnCl behaves as a canted one-dimensional antiferromagnetic with a hidden canting of the spin along the b axis. Investigations of the temperature dependence of spontaneous polarization confirmed existence of the improper ferroelectric phase in [N(C2H5)4]2CoCl2Br2 (ТЕАССВ-2) crystal below T2=227,7 K. Presence of the anomaly of magnetic susceptibility at T2 confirms both ferromagnetic interactions around this point and the spontaneous magnetoelectric effect. A model of a capacitive magnetic field sensor based on [N(C2H5)4]2CoClBr3 crystal, which possesses a magnetodielectric effect, was proposed. Using the AFM methods it was confirmed that [(CH3)2CHNH3]4Cd3Cl10 (IPACC) crystals are characterized by the ferroelastoelectric domain structure. The observed specific etching of a sample with a different rate for the neighboring domains is caused by water condensed from atmosphere on the crystal surface. It has been found that the surface morphology of IPACC crystals kept for a long time in the open air undergoes the considerable changes in comparison with the freshly cleaved samples. Particularly, the samples are characterized by growth of the nanocrystals on the first stage and larger microcrystals on the next stages of the sample aging. Another type of the elements observed on the surface would be considered as nano- or microrods. On the basis of the investigation of vibrational spectra of IPACCC crystal, it has been found that it`s structure is very similar to the structure of initial IPACC crystal. In all cases the anionic complex possesses the same symmetry and consists of the three distorted metal-halogen octahedra with different orientation of their axes in respect to the main crystallographic directions. Cu2+ ion in IPACCC crystal statistically replaces Cd2+ ion. The analysis of frequencies and intensities of the vibration modes at different temperatures confirmed the phase transitions in ІРАССС at T1=358, T2=293 K and T3=253 K. Performed analysis of the vibrational spectra of the initial IPACC and doped with copper crystal allowed identification of the real phonons most of all involved into formation of the absorption edge. Performed spectral investigations confirmed a strong influence of the electron-phonon interaction on the position and shape of the absorption edge in (NH4)2CuCl4×2H2O crystals and existence of the ferroelastoelectric phase transition at temperature Tc=200,5 K. As a result, for the phase lying above Tc and the temperature region below 100 K the low energy tail of the edge band follows the empirical Urbach's rule. On the basis of study of (NH4)2CuCl4×2H2O crystals' absorption spectra the temperature changes of the shape and symmetry of the octahedron formed around Cu2+ ion were analyzed using the crystal field theory. It was shown that the ferroelastoelectric phase transition is accompanied by an anomalous change of the level of tetragonal and rhombic distortion of the octahedra. Ab initio theoretical calculations within the density functional theory using GGA+U method provided adequate identification of the absorption bands and corresponding electronic transitions. The detailed study of the size effects' manifestation in the spectral properties of the nano- and microcrystals of [NH2(C2H5)2]2CuCl4 (DEACC) embedded into the polymer matrices were performed. It has been found that the composite with the average nanocrystals' sizes of 160 nm undergoes a continuous thermochromic PT. It was shown that the microcomposites on the basis of DEACC crystals possess the thermochromic properties very similar to those in a bulk crystal. They undergo clear but a little diffused thermochromic PT of the first order in vicinity of 316 K (at heating) in the case of a latex matrix. The microcrystals with a polystyrene matrix show a very sharp thermochromic PT at 337 K. A method of producing of the thermochromic microcomposite based on DEACC crystals was proposed.

Розглянуто температурні (77 - 800 К), спектральні (300 - 850 нм) та баричні залежності показників заломлення, двопроменезаломлення та інверсії знака двопроменезаломлення (ІЗД) кристалів. Виявлено нові точки ІЗД та нові фазові переходи, баричне витіснення несумірної фази, баричне зміщення точки інверсії знака двопроменезаломлення та досліджено баричні залежності точок фазових переходів. Розраховано параметри формули Зельмейєра, електронну поляризованість, питомі рефракції та їх залежності від зміщень у підгратці катіонів та аніонів. Запропоновано матеріал для кристалооптичного датчика температури та метод для вимірювання тиску на базі інверсії знака двопроменезаломлення.

  Скачати повний текст

Сучасні інформаційні технології потребують нових та ефективних рішень в області запису та зберігання інформації. Ключовим напрямом для вирішення цих задач є розробка нових функціональних матеріалів. Одними із таких матеріалів є халькогенідні стекла, для яких властиві: прозорість в ІЧ області спектру, відносно великі значення лінійного і нелінійного показника заломлення та прояв різноманітних фотоіндукованих явищ. Це робить їх перспективними матеріалами для створення приладів ІЧ оптики, середовищ для запису інформації, елементів фотоніки, оптоелектроніки та ін.Відомо, що фізико-хімічні властивості халькогенідних стекол можна змінювати шляхом зміни складу, легування та дії зовнішніх чинників. Детальне вивчення структурних властивостей ХС дозволить краще зрозуміти процеси утворення поверхневих рельєфів на тонких плівках та багатошарових халькогенідних наноструктурах і розширить можливості використання даних матеріалів в якості середовищ для запису інформації. Тому вивчення взаємозв'язку атомної структури та локальних, інтегральних фізичних властивостей модифікованих халькогенідних стекол є необхідним для вирішення ряду фундаментальних проблем фізики неупорядкованого стану, що визначає актуальність та практичну цінність даної роботи. Метою дисертаційної роботи є встановлення впливу складу, легування на структурні властивості об'ємних халькогенідних стекол і можливості прикладного застосування тонких халькогенідних плівок і багатошарових наноструктур на їх основі в якості матеріалів для голографії та отримання елементів фотоніки.У дисертації було отримано наступні наукові результати:• Виявлено, що для розрізів As-S-Sb, As-Se-S, As2Se3:Mn відбуваються зміни у структурі ближнього порядку. Для систем As2S3:Ag, As-S-Ge – зміни неістотні.• З'ясовано, що в композиційних розрізах As-S-Sb, As-Se-Ge, As-Se-S, As-S-Ge, As2Se3:Mn, As2S3:Ag при зміні композиції або легуванні сріблом і марганцем відбувається відносна зміна концентрації основних структурних одиниць та нестехіометричних молекулярних фрагментів.• Вперше показано можливість прямого електронно-променевого запису на халькогенідних плівках As38S36Se26 та As3S77Ge20. Формування рельєфу добре описується експоненційною залежністю від часу експозиції та може бути пояснено зарядовою моделлю.• Показано, що композитні багатошарові наноструктури As2S3:Ag/Se дають можливість реалізувати одностадійний оптичний запис поверхневого рельєфу голографічних граток без стадії селективного травлення.Практична цінність дисертаційної роботи полягає у тому, що проведені дослідження розширюють наукове підґрунтя щодо розуміння структури халькогенідних стекол, дають змогу оптимізувати процеси утворення поверхневого рельєфу на тонких плівках та багатошарових халькогенідних наноструктурах. Отримані результати показують перспективність використання даних матеріалів в якості середовищ для запису інформації та виготовлення оптичних елементів.^UModern information technologies need new and effective solutions in the field of recording and storage of information. The key direction for solving these problems is the development of new functional materials. One of such materials are chalcogenide glasses, that are characterized by: transparency in the IR range of the spectrum, relatively large values of linear and nonlinear refractive indices and the manifestation of various photoinduced phenomena. It makes them promising materials for the designing of devices for infrared optics, information recording, photonics and optoelectronics, etc.It is known that the physicochemical properties of chalcogenide glasses can be varied by changing the composition, doping and by influence of external factors. Detailed study of the structural properties of chalcogenide glasses will provide a deeper understanding of the processes of surface relief formation on thin films and multilayer chalcogenide nanostructures and will expand the possibilities of using these materials as media for information recording. Therefore, the study of the relationship between atomic structure and local, integral physical properties of modified chalcogenide glasses is necessary to solve an amount of fundamental problems in the disordered state physics, that determines the relevance and practical value of this work.The aim of the dissertation is to analyze the influence of composition, doping on the structural properties of bulk chalcogenide glasses and the possibility of application of thin chalcogenide films and multilayer nanostructures based on them as materials for holography and photonics.The following scientific results were obtained in the dissertation:• It was found the changes in short-range order for the glasses As-S-Sb, As-Se-S, As2Se3: Mn. At the same time for As2S3: Ag, As-S-Ge systems these changes are insignificant.• It was found the relative change in the concentration of basic structural units and non-stoichiometric molecular fragments of As-S-Sb, As-Se-Ge, As-Se-S, As-S-Ge, As2Se3:Mn, As2S3:Ag due to the changing of the composition or doping with silver and manganese.• For the first time it was shown the possibility of direct electron beam recording on chalcogenide films As38S36Se26 and As3S77Ge20. The relief formation was described by the exponential dependence on the exposure time and can be explained by the charge model.• It was shown that composite multilayer nanostructures As2S3:Ag/Se are suitable for realization of the one-stage optical recording of the surface relief of holographic gratings without the stage of selective etching.The practical value of the dissertation is that the research expands the scientific basis for better understanding the structure of chalcogenide glasses, allows to optimize the processes of surface relief on thin films and multilayer chalcogenide nanostructures. The obtained results show the prospects of using these materials as media for information recording and optical elements manufacturing.

Запропоновано нове розв'язання задачі геометричного моделювання кінематичної кривої точки стопи крокуючого механізму за допомогою оптико-мехнічного пристрою ідентифікації рельєфу шляху крокування. Побудовано множини траєкторій стопи залежно від вхідних параметрів з метою виявлення особливостей їх форми. Наведено метод опису процесу крокування як опис кінематичної кривої точки стопи залежно від параметрів ланок механізму крокування. Це дало змогу розширити множину описів різновидів об'єктів прикладної геометрії. Складено програму розв'язання системи рівнянь Лагранжа II роду для аналізу впливу параметрів механізму на геометричну форму ділянок кінематичної кривої за заданих початкових умов. На підставі знайдених розв'язків запропоновано метод визначення диференціальних характеристик кінематичної кривої та виконано силові розрахунки крокуючого механізму. Проаналізовано кінематичні криві, що дало змогу доповнити множину анімаційних зображень прикладної геометрії. Розроблено спосіб відновлення форми опорної поверхні стопи крокуючого механізму за допомогою оптико-механічного пристрою ідентифікації рельєфу шляху крокування, що дозволило суттєво формалізувати аналіз форми кінематичної кривої точки стопи крокуючого механізму у процесі крокування.

  Скачати повний текст