Category Archives:

(Русский)

Архив номеров

Идентификация магнитостатических мод в пленках ЖИГпо распределению высокочастотного магнитного поля / Identification of Magnetostatic Modes in YIG Films by the Distribution of a High-Frequency Magnetic Field

Бабичев Р.К. / Babichev, R.K.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Синявский Г.П. / Sinyavsky, G.P.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Тахтамышьян В.В. / Takhtamyshyan, V.V.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Выпуск в базе РИНЦ
Бабичев Р.К., Синявский Г.П., Тахтамышьян В.В. Идентификация магнитостатических мод в пленках ЖИГпо распределению высокочастотного магнитного поля // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 3–10. DOI: 10.25210/jfop-1904-003010
Babichev, R.K., Sinyavsky, G.P., Takhtamyshyan, V.V. Identification of Magnetostatic Modes in YIG Films by the Distribution of a High-Frequency Magnetic Field // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 3–10. DOI: 10.25210/jfop-1904-003010


Аннотация: Представлена методика идентификации магнитостатических мод в прямоугольной пленке железо-иттриевого граната (ЖИГ). Рассмотрена экспериментальная структура, состоящая из пленки ЖИГ, расположенной на микрополосковой линии. Для анализа был использован пакет CST Microwave Studio, основой расчетов в котором является метод конечных элементов. Частотные зависимости вносимых потерь и обратных потерь были проанализированы и сравнены с экспериментальными. Идентификация мод была проведена с помощью визуализации распределений магнитного поля на резонансных частотах. Каждая мода описывается числами полуволн в соответствующих направлениях.
Abstract: The technique of identification of magnetostatic wave modes in a rectangular yttrium iron garnet (YIG) films is presented. The experimental structure consisted of a YIG film placed on a microstrip transmission line has been studied. To analyze this electrodynamic problem CST Microwave Studio based on finite element method was used. While simulating this structure, frequency dependencies of insertion loss and return loss have been analyzed and compared to the ones obtained experimentally. Modes identification was performed by visualizing magnetic fields distributions at the resonant frequencies. Every mode was described by the numbers of half-wavelengths along corresponding direction.
Ключевые слова: магнитостатические моды, микрополосковая линия, yttrium iron garnet, magnetostatic modes, магнитостатические моды


Литература / References
  1. Натхин И. И., Бабичев Р. К., Иванов В. Н., Тутченко А. А. Исследование перестраиваемого полосно-заграждающего фильтра на магнитостатических волнах // Электронная техника. Серия 1. Электроника СВЧ. 1986. № 9. С. 13-16.
  2. Mar, D.J., Carroll, T.L., Pecora, L.M., Heagy, J.F., and Rachford, F.J. Dual driving of magnetostatic modes in yttrium-iron-garnet film experiments // J. Appl. Phys. 1996. Vol. 80. No. 3. P. 1878-1882. DOI: 10.1063/1.363001

Система регистрации интерферограмм в двухзондовом (двухканальном) фурье-спектрометре / System for Recording Interferograms in a Two-Probe(Two-Channel) Fourier Spectrometer

Вагин В.А. / Vaguine, V.A.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS
Хорохорин А.И. / Khorokhorin, A.I.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS
Выпуск в базе РИНЦ
Вагин В.А., Хорохорин А.И. Система регистрации интерферограмм в двухзондовом (двухканальном) фурье-спектрометре // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 11–15. DOI: 10.25210/jfop-1904-011015
Vaguine, V.A., Khorokhorin, A.I. System for Recording Interferograms in a Two-Probe(Two-Channel) Fourier Spectrometer // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 11–15. DOI: 10.25210/jfop-1904-011015


Аннотация: Описаны возможности и преимущества двухзондового фурье-спектрометра. Рассмотрена структурная схема системы регистрации интерферограмм. Рассмотрен приём одновременной регистрации интерферограмм по двум каналам в реальном времени и рафинирование результирующего массива. Описаны средства регистрации и квитирования с персональным компьютером. Приведены параметры и темп передачи данных. Описана подпрограмма регистрации с привязкой отсчётов к оптической разности хода интеферометра спектрометра.
Abstract: Features and benefits of a two-probe Fourier spectrometer are described. The block diagram of the system of registration of interferograms is considered. The method of simultaneous registration of interferograms in real time and refining the resulting array is considered also. Means of registration and acknowledgement with personal computers are described. The parameters and rate of data transmission are given. The registration subroutine with reference of samples to optical difference of path difference of the interferometer is described.
Ключевые слова: двухканальная система регистрации интерферограмм, референтный канал, инфракрасный КРТ приемник, аналого-цифровой преобразователь, two-probe Fourier spectrometer, two-channel interferogram registration system, the reference channel, infrared МСТ receiver, двухканальная система регистрации интерферограмм


Литература / References
  1. Вагин В. А., Гершун М. А., Жижин Г. Н., Тарасов К. И. Светосильные спектральные приборы / Под ред. К.И.Тарасова. М.: Наука., 1988.
  2. Вагин В. А., Даниелян Г. Л. Многозондовая фурье-спектроскопия // Физические основы приборостроения. 2016. Т. 5. № 4(21). С. 96-103.
  3. Вагин В. А., Хорохорин А. И. Система управления, регистрации и обработки спектральной информации многозондового ИК фурье-спектрометра // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 3(29). С. 8-15. DOI: 10.25210/jfop-1803-008015
  4. Вагин В. А., Хорохорин А. И. Эквидистантность точек регистрации интерферограммы в фурье-спектрометре // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 3(33). С. 8-15. DOI: 10.25210/jfop-1903-097102

Достижение углового сверхразрешения на основе априори известной информации / Achievement of Angular Superresolution Based on the Priority of Known Information

Лаговский Б. А. / Lagovsky, B.A.
Российский технологический университет (МИРЭА) / Russian Technological University (MIREA)
Самохин А. Б. / Samokhin, A.B.
Российский технологический университет (МИРЭА) / Russian Technological University (MIREA)
Выпуск в базе РИНЦ
Лаговский Б. А., Самохин А. Б. Достижение углового сверхразрешения на основе априори известной информации // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 16–22. DOI: 10.25210/jfop-1904-016022
Lagovsky, B.A., Samokhin, A.B. Achievement of Angular Superresolution Based on the Priority of Known Information // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 16–22. DOI: 10.25210/jfop-1904-016022


Аннотация: Обоснована эффективность использования априорной информации при решении обратных задач формирования радиоизображений со сверхразрешением на основе алгебраических методов. Представлены результаты численных экспериментов на математических моделях, показавшие устойчивость получаемых решений с угловым разрешением, превосходящим критерий Рэлея в 3-10 раз. На примерах продемонстрирована высокая помехоустойчивость получаемых приближённых решений, превышающая зарубежные аналоги.
Abstract: The efficiency of using a priori information in solving inverse problems of forming radio images with superresolution based on algebraic methods is substantiated. The results of numerical experiments on mathematical models are presented, which showed the stability of the obtained solutions with angular resolution exceeding the Rayleigh criterion by 3-10 times. The examples demonstrate the high noise immunity of the obtained approximate solutions, exceeding foreign analogues.
Ключевые слова: устойчивость обратной задачи, параметризация обратной задачи, регуляризующий фактор, регуляризация двумерной обратной задачи, angular superresolution, the stability of inverse problems, data mining, regularizing factor, устойчивость обратной задачи


Литература / References
  1. Bertero, M., Boccacci, P. Super-resolution in computational imaging // 2003. Micron, Vol. 34. P. 265-273. DOI: 10.1016/S0968-4328(03)00051-9
  2. Лаговский Б. А. Сверхразрешение на основе синтеза апертуры цифровыми антенными решетками // Антенны. 2013. № 6. С. 9-16.
  3. Lagovsky, B.A., Samokhin, A.B., and Shestopalov, Y.V. Regression Methods of Obtaining Angular Superresolution // 2019 URSI Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC), New Delhi, India. Publisher: IEEE. Conference Paper. 2019.
  4. Лаговский Б. А., Самохин А. Б. Устойчивость алгебраических методов восстановления изображений источников с повышенным угловым разрешение // Электромагнитные волны и электронные системы. 2011. № 4. T.16. С. 6-12.
  5. Lagovsky, B.A., Samokhin, A.B. Superresolution in signal processing using a priori information // International Conference Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA). Verona, Italy, 2017. P. 779-783. DOI: 10.1109/ICEAA.2017.8065365
  6. Lagovsky, B., Samokhin, A., and Shestopalov, Y. Increasing Effective Angular Resolution Measuring Systems Based on Antenna Arrays // Proceedings of the 2016 URSI International Symposium on Electromagnetic Theory (EMTS), Espoo, Finland, 2016. P. 432-434. DOI: 10.1109/URSI-EMTS.2016.7571418
  7. Lagovsky, B.A. Superresolution in signal processing using smart antenna // Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS). 2017. P. 471-474.
  8. Lagovsky, B.A., Chikina, A.G. Superresolution in signal processing using a priori information // Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS). 2017. P. 944-947.
  9. Lagovsky, B. A., Samokhin, A. B., and Shestopalov, Y.V. Creating Two-Dimensional Images of Objects with High Angular Resolution // 2018 IEEE Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP). P. 114-115. DOI: 10.1109/CRMICO.2014.6959825

Особенности разработки программно-аппаратных комплексов для микрофокусной рентгеновской компьютерной томографии / Features of the Development of Software and Hardware Systems for MicroCT

Бессонов В. Б. / Bessonov, V.B.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Ларионов И. А. / Larionov, I.A.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Ободовский А. В. / Obodovsky, A.V.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Выпуск в базе РИНЦ
Бессонов В. Б., Ларионов И. А., Ободовский А. В. Особенности разработки программно-аппаратных комплексов для микрофокусной рентгеновской компьютерной томографии // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 23–33. DOI: 10.25210/jfop-1904-023033
Bessonov, V.B., Larionov, I.A., Obodovsky, A.V. Features of the Development of Software and Hardware Systems for MicroCT // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 23–33. DOI: 10.25210/jfop-1904-023033


Аннотация: Представлены особенности создания программно-аппаратных комплексов для микротомографии. Описаны ключевые требования к источникам рентгеновского излучения для микротомографии. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований факторов, влияющих на качество томографической реконструкции, в том числе: дрейф фокусного пятна по мишени анода рентгеновской трубки, нестабильность мощности дозы рентгеновского излучения, уровень шумов на проекционных данных, нестабильность геометрических параметров схемы съемки, наличие битых пикселей и пикселей с неравномерным коэффициентом усиления на приемнике рентгеновского излучения. Предложены методы компенсации указанных факторов.
Abstract: The features of creating software and hardware systems for microtomography are presented. The key requirements for X-ray sources for microtomography are described. The results of theoretical and experimental studies of factors affecting the quality of tomographic reconstruction are presented, including: drift of the focal spot on the anode target of X-ray tube, instability of the dose rate of X-ray radiation, noise level on the projection data, instability of the geometric parameters of the scheme of shooting, the presence of dead pixels and pixels with nonuniform gain on the receiver of X-ray radiation. Methods of compensating these factors are proposed.
Ключевые слова: микротомография, микротомограф, коррекция артефактов, дрейф фокусного пятна, микрофокусная рентгеновская трубка, томографическая реконструкция, tomography, microtomography, micro-tomograph, artifact correction, focal spot drift, microfocus X-ray tube, микротомография


Литература / References
  1. Loyer, J., Murphy, E., Ruppe, M., Moiseyev, V., Khartanovich, V., Zammit, J., Rottier, S., Potrakhov, N.,.Bessonov, V., and Obodovskiy, A. Co-morbidity with hypertrophic osteoarthropathy: A possible Iron Age Sarmatian case from the Volga steppe of Russia // International Journal of Paleopathology 2019. Vol. 24. P. 66-78. DOI: 10.1016/j.ijpp.2018.09.007
  2. Obodovskiy, A.V., Bessonov, V.B., and Larionov, I.A. Features of the practical application of microfocus x-ray tomograph in biomedical engineering // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2140. No. 020049. DOI: 10.1063/1.5121974
  3. Blinov, N.N., Vasilyev, A.Y., Bessonov, V.B., Gryaznov, A.Y., Zhamova, K.K., Potrakhov, E.N., and Potrakhov, N.N. Effect of X-Ray Tube Focal Spot Size on Radiovisiograph Resolution // Biomedical Engineering. 2014. Vol. 48. I. 2. P. 58-61
  4. Potrakhov, N.N., Podymskii, A.A., Bessonov, V.B., Obodovskii, A.V., Gryaznov, A.Y., Potrakhov, E.N., and Zhamova, K.K. 0.2BPM64-200 microfocus X-ray tube for projection radiography // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2017. Vol. 53. Iss. 3. P. 227-230. DOI: 10.1134/S106183091703007X
  5. Потрахов Н.Н., Бессонов В.Б., Ободовский В.В., Грязнов А.Ю., Клонов В.В., Мазуров А.И. Установки для рентгеновского контроля (обзор) // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 10. С. 35-42. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-10-35-42
  6. Подымский А.А., Потрахов Н.Н. Микрофокусные рентгеновские трубки нового поколения // Контроль. Диагностика. 2017. № 4. С. 4-8. DOI: 10.14489/td.2017.04.pp.004-008.

Метод повышения резкости и контрастности деталей рентгеновских изображений / Method for Sharpening and Contrasting Details of X-Ray Images

Грязнов А. Ю. / Gryaznov, A.Yu.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Гук К. К. / Guk, K.K.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Староверов Н. Е. / Staroverov, N.E.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Холопова Е. Д. / Kholopova, E.D.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Выпуск в базе РИНЦ
Грязнов А. Ю., Гук К. К., Староверов Н. Е., Холопова Е. Д. Метод повышения резкости и контрастности деталей рентгеновских изображений // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 34–37. DOI: 10.25210/jfop-1904-034037
Gryaznov, A.Yu., Guk, K.K., Staroverov, N.E., Kholopova, E.D. Method for Sharpening and Contrasting Details of X-Ray Images // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 34–37. DOI: 10.25210/jfop-1904-034037


Аннотация: Рассмотрен алгоритм повышения резкости и контрастности деталей рентгеновских изображений, основанный на математической морфологии и высокочастотной фильтрации изображения. Показано, что применение алгоритма позволяет значительно повысить резкость и контрастность деталей рентгеновских изображений, при этом практически не увеличивая шум на изображении. Проведено исследование разработанного алгоритма на выборке из 100 рентгеновских изображений. В 84% случаев при помощи алгоритма удалось увеличить резкость деталей изображения.
Abstract: The article considers an algorithm for sharpening and contrasting parts of X-ray images, based on mathematical morphology and high-frequency image filtering. It is shown that the application of the algorithm can significantly increase the sharpness and contrast of the details of X-ray images, while practically not increasing the noise in the image. A study of the developed algorithm on a sample of 100 X-ray images was carried out. In 84% of cases, using the algorithm, it was possible to increase the sharpness of image details.
Ключевые слова: математическая морфология высокочастотная фильтрация, microfocus X-ray, математическая морфология высокочастотная фильтрация


Литература / References
  1. Потрахов Н. Н. Метод и особенности формирования теневого рентгеновского изображения микрофокусными источниками излучения // Вестник новых медицинских технологий. 2007. № 3. С. 167-169.
  2. Staroverov N. E., Kholopova E. D., Gryaznov A. Yu., and Zhamova K. K. Development of digital processing method of microfocus X-ray images // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 808. No. P 1-4. DOI: 10.1088/1742-6596/808/1/012001
  3. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений / М.: Техносфера, 2006. 1104 с. ISBN978-5-94836-331-8
  4. Sobel, I., Feldman, G. A 3×3 Isotropic Gradient Operator for Image Processing. Pattern Classification and Scene Analysis. 1973. P. 271-272.
  5. Vincent, L. Morphological grayscale reconstructions in image analysis: applications and efficient algorithms // IEEE Trans. of Image processing. 1993. Vol. 2. P. 176-201.

Источник импульсного рентгеновского излучения и способ беспроводной передачи данных на его основе / High Frequency x-Ray Pulsed Source and the Method for Wireless Data Transmission

Гребенщиков В. В. / Grebenshchikov, V.V.
ООО «Индиком» / INDIKOM LLC
Дмитриев А. С. / Dmitriev, A.S.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Нечаев А. И. / Nechaev, A.I.
ОАО «НИИЭС» / NIIES JSC
Потрахов Н. Н. / Potrakhov, N.N.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Тимофеев Г. А. / Timofeev, G.A.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина); ЗАО «ЭЛТЕХ-Мед» / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg; ELTECH-Med JSC
Выпуск в базе РИНЦ
Гребенщиков В. В., Дмитриев А. С., Нечаев А. И., Потрахов Н. Н., Тимофеев Г. А. Источник импульсного рентгеновского излучения и способ беспроводной передачи данных на его основе // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 38–47. DOI: 10.25210/jfop-1904-038047
Grebenshchikov, V.V., Dmitriev, A.S., Nechaev, A.I., Potrakhov, N.N., Timofeev, G.A. High Frequency x-Ray Pulsed Source and the Method for Wireless Data Transmission // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 38–47. DOI: 10.25210/jfop-1904-038047


Аннотация: Известно, что беспроводная передача данных в настоящее время осуществляется преимущественно в радио и СВЧ диапазонах электромагнитного излучения. Также достаточно успешно используются лазерные системы связи, позволяющие, в том числе в условиях Космоса, выйти на новые скорости и объемы передачи данных. В последнее время возобновлены работы по освоению еще более высокочастотного, рентгеновского, диапазона для передачи информации. Данная статья посвящена теоретическому и практическому исследованию системы передачи данных в рентгеновском диапазоне на основе отечественной рентгеновской трубки с фотокатодом, а также поиску способов улучшения ее характеристик.
Abstract: It is known that wireless data transmission is currently carried out mainly in the radio and microwave ranges of electromagnetic radiation. Also, laser communication systems successfully using in our time, allowing in space conditions to reach new speeds and volumes of data transfer. Recently, work has been resumed the development of X-ray systems, working at higher frequency range for transmitting information. This article is devoted to theoretical and practical study of the data transmission system in the X-ray range based on the X-ray tube with a photocathode, as well as the search for ways to improve its characteristics.
Ключевые слова: система передачи информации, импульсное рентгеновское излучение, X-ray tube with photocathode, pulse X-ray source, система передачи информации


Литература / References
  1. Алымов О. В., Левко Г. В., Лукьянов В. Н. и др. Катодный узел электровакуумного прибора для работы при высоких напряжениях // Патент РФ на изобретение № 2487433. Заявл. 29.12.2011, опубл. 10.07.2013.
  2. Keith, C. Gendreau, Next-Generation Communication Demonstrating the World`s First X-ray Communication System // NASA 2016 news, www.nasa.gov
  3. Связь в космосе: как это работает, URL: https://habr.com/company/yota/blog/350168/
  4. Космические радиолинии // Журнал «Вокруг света». Октябрь 2007 г. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/5956/
  5. Picosecond fluorescence lifetime measurement system. URL: https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/sys/SHSS0008E_C11200.pdfhttps://www.hamamatsu.com/resources/pdf/sys/SHSS0008E_C11200.pdf
  6. 155 MHz laser switch, URL: https://www.ichaus.de/upload/pdf/HK_datasheet_F2en.pdf
  7. Зарипова Л. Д. Защита от ионизирующего излучения // Методическое пособие. 2008. Казань: Изд-во Казанск. гос. ун-та. 48 с.
  8. Бегидов А. А., Фурсей Г. Н., Поляков М. А. Внешняя фокусировка наносекундного импульсного рентгеновского излучения // Письма в ЖТФ. 2016. Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. Т. 42.
  9. Герчиков Ф. Л. Управляемое импульсное рентгеновское излучение в приборостроении / М.: Энергоатомиздат. 1987. 88 с.
  10. The european x-ray Free-electron laser facility, URL: https://www.xfel.eu/sites/sites_custom/site_xfel/content/e35178/e56171/e56378/xfel_file56382/Council-Paper_Broschuere_XFEL_14412_lowres_eng.pdf
  11. Song Shi-Bin, Xu Lu-Ping, Zhang Hua and Gao Na. X-ray communication based simultaneous communication and ranging // Chinese Physical Society and IOP Publishing Ltd. 2015. Vol. 24. No. 9.
  12. Гребенщиков В. В., Лобанов М. В., Егоров А. Г., и др. Экспериментальная оценка прохождения рентгеновского сигнала в условиях осадков и других условий распространения // VI Всероссийская научно-практическая конференция производителей рентгеновской техники. Программа и материалы конференции. 2019. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Особенности спектров колебаний, возбуждаемых в магнитоактивной плазме / Features of the Spectra of Oscillations Excited in a Magnetoactive Plasma

Антонов А. Н. / Antonov, A.N.
Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт” / National Science Center Kharkov Institute of Physics and Technology
Буц В. А. / Buts, V.A.
Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт”; Радиоастрономический институт Национальной академии наук Украины; Харьковский национальный университет им. В. Н. Каразина / National Science Center Kharkov Institute of Physics and Technology; Institute of Radio Astronomy of the National Academy of Sciences of Ukraine (IRA NASU); V. N. Karazin Kharkiv National University
Выпуск в базе РИНЦ
Антонов А. Н., Буц В. А. Особенности спектров колебаний, возбуждаемых в магнитоактивной плазме // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 48–56. DOI: 10.25210/jfop-1904-048056
Antonov, A.N., Buts, V.A. Features of the Spectra of Oscillations Excited in a Magnetoactive Plasma // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 48–56. DOI: 10.25210/jfop-1904-048056


Аннотация: Предложен новый механизм формирования высокочастотной компоненты спектра колебаний магнитоактивной плазмы. Показано, что наличие невзаимных свойств такой плазмы открывает канал преобразования энергии низкочастотных колебаний в энергию высокочастотных колебаний. Этот механизм приводит к обогащению спектра колебаний плазмы в ее высокочастотной области. Экспериментальные результаты качественно согласуются с результатами теоретического рассмотрения.
Abstract: A new mechanism is proposed for the formation of the high-frequency component of the oscillation spectrum of magnetoactive plasma. It is shown that the presence of nonreciprocal properties of such plasma opens a channel for converting the energy of low-frequency oscillations into the energy of high-frequency oscillations. This mechanism leads to the enrichment of the plasma oscillation spectrum in its high-frequency region. The experimental results are in qualitative agreement with the results of theoretical consideration.
Ключевые слова: магнитоактивная плазма, невзаимность, гиротропия, флуктуации, спектры колебаний, магнитоактивная плазма, невзаимные, гиротропия, магнитоактивная плазма


Литература / References
  1. Александров А. В., Богданкевич Д. С., Рухадзе А. А. Основы электродинамики плазмы / М.: Высшая школа, 1988. 351с.
  2. Кадомцев Б. Б. Коллективные явления в плазме / М.: Наука, 1988. 240с.
  3. Вильхельмссон Х., Вейланд Я. Когерентное нелинейное взаимодействие волн в плазме / М.: Энергоиздат, 1981. 223 с.
  4. Цытович В. Н. Нелинейные эффекты в плазме / М.: Наука, 1967. 240 с.
  5. Антонов А. Н., Буц В. А., Ковальчук И. К., Ковпик О. Ф., Корнилов Е. А., Свиченский В. Г., Тарасов Д. В. Регулярные и стохастические распады волн в плазменном резонаторе // Физика плазмы. 2012. Т. 38. № 8. С. 693-708.
  6. Файнберг Я. Б. Плазменная электроника // Атомная энергия. 1961. Т. 11. № 4. С. 31.
  7. Шустин Е. Г., Исаев Н. В., Темирязева М. П., Тараканов В. П., Федоров Ю. В. Пучково-плазменный разряд в слабом магнитном поле как источник плазмы для плазмохимического реактора // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения. 2008. № 4 (6). С. 114-118.
  8. Мешков И. Н., Нагайцев С. С., Селезнев И. А., Сыресин Е. М. / М.: Препринт 90-12. Новосибирск. Институт ядерной физики 630090. 1990.
  9. Buts, V.A., Vavriv, D.M., Nechayev, O.G., Tarasov, D.V. A Simple Method for Generating Electromagnetic Oscillations // IEEE Transactions on Circuits and Systems II. Express Briefs. 2015. Vol. 62. No. 1. P. 36-40.
  10. Буц В. А., Ваврив Д. М. Роль невзаимности в теории колебаний // Радиофизика и радиоастрономия. 2018. Т. 23. № 1. С. 60-71. DOI: 10.15407/Rpra23.01.060
  11. Buts, V.A., Vavriv, D.M. The Effect of Nonreciprocity on the Dynamics of Coupled Oscillators and Coupled Waves. Problems of Atomic Science and Technology // ISSN 1562-6016. Kharkov. Problems of Atomic Science and Technology. 2018. No. 4 (116). P. 213-2016.
  12. Заславский Г. М., Чириков Б. В. Стохастическая неустойчивость нелинейных колебаний / УФН. 1971. Т. 105. № 1. С. 3-40. DOI: 10.3367/UFNr.0105.197109a.0003
  13. Кляцкин В. И. Статистическое описание динамических систем с флуктуирующими параметрами / М.: Наука. 1975. 235 с.
  14. Козлов О. В. Электрический зонд в плазме / М.: Атомиздат. 1969.
  15. Каган Ю. М., Перель В.И Зондовые методы исследования плазмы // Успехи физических наук. 1963. Т. 81. № 3. С. 409-452.
  16. Прокошев В. Г., Прокошева Н. С., Скоробогатова Т. В., Шишин С. И. Методические указания к лабораторным работам по физике. Физика атомов и молекул // Владимирский государственный университет. 2002.
  17. Миллер Р. Введение в физику сильноточных пучков заряженных частиц. // М.: Москва: Мир. 1984. 432 с.
  18. Буц В. О., Ковальчук І. К. Елементарний механізм збудження коливань електронним пучком в резонаторі // УФЖ. 1999. Т. 44. № 11. С. 1356-1363.

Технические средства интраоперационной контактной лучевой терапии. Источник рентгеновского излучения / Intraoperative Contact Radiation Therapy Technical Equipment. X-Ray Source

Дмитриев А. С. / Dmitriev, A.S.
ЗАО «ЭЛТЕХ-Мед» / ELTECH-Med JSC
Потрахов Н. Н. / Potrakhov, N.N.
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) / State Electrotechnical University “LETI”, St. Petersburg
Тимофеев Г. А. / Timofeev, G.A.
ЗАО «ЭЛТЕХ-Мед» / ELTECH-Med JSC
Выпуск в базе РИНЦ
Дмитриев А. С., Потрахов Н. Н., Тимофеев Г. А. Технические средства интраоперационной контактной лучевой терапии. Источник рентгеновского излучения // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 57–61. DOI: 10.25210/jfop-1904-057061
Dmitriev, A.S., Potrakhov, N.N., Timofeev, G.A. Intraoperative Contact Radiation Therapy Technical Equipment. X-Ray Source // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 57–61. DOI: 10.25210/jfop-1904-057061


Аннотация: В настоящей статье описывается метод интраоперационной лучевой терапии (ИОЛТ) для лечения рака легких и технические средства его реализации. В основном, внимание уделено источнику рентгеновского излучения на основе рентгеновской трубки с прострельным анодом и некоторыми модификациями, которые позволят улучшить метод ИОЛТ, используемый в современной медицине.
Abstract: This paper will give a description of intraoperative radiation therapy (IORT) lung cancer treatment method and the technical equipment used for its implementation. Mainly, attention is paid to X-ray source based on transmission target X-tube with some modifications that will improve the IORT method that used in present medicine.
Ключевые слова: контактная лучевая терапия, рентгеновская трубка, прострельная мишень, рентгеновский аппарат, intraoperative radiation therapy, contact radiotherapy, X-tube, transmission target, контактная лучевая терапия


Литература / References
  1. Линденбратен Л.Д., Лясс Ф.М. Медицинская радиология: учеб. литература / М.: Медицина, 1986. 368 с. 3-е изд. ISBN 9785458389693
  2. Gerard, J.P., Sun Myint, A, Lindegaard, J. et.al. Renaissance of contact x-ray therapy for treating rectal cancer // Expert Rev. Med. Devices 2011. Vol. 8(4). P. 483-492. DOI: 10.1586/erd.11.28
  3. Calvo, F.A., Meirino, R.M., and Orecchia, R. Интраоперационная лучевая терапия: обоснование метода, технические аспекты, результаты клинического применения / М.: Онкохирургия. Онкохирургия Инфо. 2010. ISSN: 2077-4230. eISSN: 2077-4249
  4. Клонов В.В., Потрахов Н.Н. Интраоперационная лучевая терапия и современные технические средства для реализации. Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии / М.: ООО «Графика». 2018. С. 92-94.

Антропоморфное управление протезом предплечья на основе электроимпедансной миографии / Antropomorphic Prothesis Control Based on Electric Impedance Myography

Кобелев А. В. / Kobelev, A.V.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Щукин С. И. / Shchukin, S.I.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Выпуск в базе РИНЦ
Кобелев А. В., Щукин С. И. Антропоморфное управление протезом предплечья на основе электроимпедансной миографии // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 62–68. DOI: 10.25210/jfop-1904-062068
Kobelev, A.V., Shchukin, S.I. Antropomorphic Prothesis Control Based on Electric Impedance Myography // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 62–68. DOI: 10.25210/jfop-1904-062068


Аннотация: Проведённые исследования показали, что совместное использование электроимпедансного и электромиографического сигналов, зарегистрированных с одной системы электродов, позволяет получить не только информацию о параметрах электрической активности мышцы, но и оценить степень её сокращения. В совокупности, представляется возможным организовывать антропоморфное управление, пропорциональное степени сокращения мышцы, с временными задержками не более, чем в организме, то есть порядка 100 мс. Экспериментально установлено отличие сигналов схвата-раскрытия кисти от ротации, которое позволяет реализовать управление этими движениями кисти и отличать их в реальном времени.
Abstract: Studies have shown that the combined use of electrical impedance and electromyographic signals recorded from one system of electrodes, allows to get not only information about the parameters of the electrical activity of the muscle, but also to assess the degree of its contraction. It seems possible to organize anthropomorphic control proportional to the degree of muscle contraction, with time delays of no more than in the body, that is, about 100 ms. The difference between the gripping-opening signals of the hand and rotation, which allows to control these hand movements and distinguish them in real time, has been experimentally established.
Ключевые слова: протез, антропоморфный, управление, electrical impedance, prosthesis, протез


Литература / References
  1. Петров В. Г., Замилацкий Ю. И., Буров Г. Н. и др. Технология изготовления протезов верхних конечностей. / Спб.: Гиппократ. 2008. 128с. ISBN: 5-8232-0260-1
  2. Славуцкий Я. Л. Физиологические аспекты биоэлектрического управления протезами / М.: Медицина, 1982. (288). C. 20.
  3. Almström, C., Herberts, P., and Körner, L. Experience with Swedish Multifunctional Prosthetic Hands Controlled by Pattern Recognition of Multiple Myoelectric Signals // International Orthopaedics. 1981. No. 1 (5). P. 15-21.
  4. Amsuess, S. et al. A Multi-Class Proportional Myocontrol Algorithm for Upper Limb Prosthesis Control: Validation in Real-Life Scenarios on Amputees // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2014. No. 5 (23). P. 827-836.
  5. Amsüss, S. et al. Long Term Stability of Surface EMG Pattern Classification for Prosthetic Control IEEE. 2013. P. 3622-3625.
  6. Castellini, C., Van Der Smagt, P. Surface EMG in Advanced Hand Prosthetics // Biological Cybernetics. 2009. No. 1 (100). P. 35-47.
  7. Chappell, P.H. et al. Control of a Single Degree of Freedom Artificial Hand // Journal of Biomedical Engineering. 1987. No. 3 (9). P. 273-277.
  8. Cipriani, C. et al. Influence of the Weight Actions of the Hand Prosthesis on the Performance of Pattern Recognition Based Myoelectric Control: Preliminary Study IEEE. 2011. P. 1620-1623.
  9. Engdahl, S.M. et al. Surveying the Interest of Individuals with Upper Limb Loss in Novel Prosthetic Control Techniques // Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 2015. P. 1-11.
  10. Englehart, K., and Hudgins, B. A Robust, Real-Time Control Scheme for Multifunction Myoelectric Control // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2003. No. 7 (50). P. 848-854.
  11. Fougner, A. et al. Resolving the Limb Position Effect in Myoelectric Pattern Recognition // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2011. No. 6 (19). P. 644-651.
  12. Fougner, A. et al. Control of Upper Limb Prostheses: Terminology and Proportional Myoelectric Control – a Review // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2012. No. 5 (20). P. 663-677.
  13. Garcia, M.A.C., Baffa, O. Magnetic Fields From Skeletal Muscles: a Valuable Physiological Measurement? // Frontiers in Physiology. 2015. (6). P. 228.
  14. Hahne, J.M. et al. Simultaneous Control of Multiple Functions of Bionic Hand Prostheses: Performance and Robustness in End Users // Science Robotics. 2018. No. 3630 (3).
  15. Hahne, J.M., Graimann, B., and Muller, K.-R. Spatial Filtering for Robust Myoelectric Control // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2012. No. 5 (59). P. 1436-1443.
  16. Hwang, H.-J., Hahne, J. M., and Müller, K.-R. Real-Time Robustness Evaluation of Regression Based Myoelectric Control Against Arm Position Change and Donning/Doffing // PloS One. 2017. No. 11 (12). P. e0186318.
  17. Jiang, N. et al. Myoelectric Control of Artificial Limbs – is There a Need to Change Focus? // IEEE Signal Processing Magazine. 2012. No. 5 (29). P. 150-152.
  18. Krasuk, G. et al. Upper Limb Functional Prosthesis Control System Via Analog Signal Microprocessor. 1987.
  19. Kyberd, P.J. et al. MARCUS: a Two Degree of Freedom Hand Prosthesis with Hierarchical Grip Control // IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering. 1995. No. 1 (3). P. 70-76.
  20. Kyberd, P. J. et al. The ToMPAW Modular Prosthesis: a Platform for Research in Upper-Limb Prosthetics // JPO: Journal of Prosthetics and Orthotics. 2007. No. 1 (19). P. 15-21.
  21. Kyberd, P. J., Chappell P. H. The Southampton Hand: an Intelligent Myoelectric Prosthesis // Journal of Rehabilitation Research and Development. 1994. No. 4 (31). P. 326-334.
  22. Lovely, D. F. Signals and Signal Processing for Myoelectric Control Springer, 2004. P. 35-54.
  23. Miller, R. B. Response Time in Man-Computer Conversational Transactions 1968. P. 267-277.
  24. Muzumdar, A. Powered Upper Limb Prostheses: Control, Implementation and Clinical Application; 11 Tables / A. Muzumdar, Springer Science & Business Media, 2004.
  25. Nakamura, T. Impedance Characteristics and Data Processing for Analysis of Human Movement 2001.
  26. Nightingale, J. M. Microprocessor Control of an Artificial Arm // Journal of Microcomputer Applications. 1985. No. 2 (8). P. 167-173.
  27. Ohnishi, K., Weir, R. F., and Kuiken, T. A. Neural Machine Interfaces for Controlling Multifunctional Powered Upper-Limb Prostheses // Expert Review of Medical Devices. 2007. No. 1 (4). P. 43-53.
  28. Oskoei, M. A., Hu, H. Myoelectric Control Systems – a Survey // Biomedical Signal Processing and Control. 2007. No. 4 (2). P. 275-294.
  29. Parker, P., Englehart, K., and Hudgins, B. Myoelectric Signal Processing for Control of Powered Limb Prostheses // Journal of Electromyography and Kinesiology. 2006. No. 6 (16). P. 541-548.
  30. Peerdeman, B. et al. Myoelectric Forearm Prostheses: State of the Art From a User-Centered Perspective. // Journal of Rehabilitation Research & Development. 2011. No. 6 (48).
  31. Radmand A., Scheme E., Englehart K. High-Density Force Myography: a Possible Alternative for Upper-Limb Prosthetic Control // Journal of Rehabilitation Research & Development. 2016. No. 4 (53).
  32. Ramachandran, V. S., Hirstein, W. The Perception of Phantom Limbs. The DO Hebb Lecture. // Brain: a Journal of Neurology. 1998. No. 9 (121). P. 1603-1630.
  33. Rutkove, S. B. Electrical Impedance Myography: Background, Current State, and Future Directions // Muscle & Nerve. 2009. № December (40). P. 936-946.
  34. Sarillee, M. et al. Non-Invasive Techniques to Assess Muscle Fatigue Using Biosensors: a Review IEEE, 2014. P. 187-192.
  35. Sears, H.H., Shaperman, J. Proportional Myoelectric Hand Control: an Evaluation // American Journal of Physical Medicine & Rehabilitation. 1991. No. 1 (70). P. 20-28.
  36. Sherman, E.D. A Russian Bioelectric-Controlled Prosthesis: Report of a Research Team From the Rehabilitation Institute of Montreal // Canadian Medical Association Journal. 1964. No. 24 (91). P. 1268.
  37. Simon, A. M. et al. A Decision-Based Velocity Ramp for Minimizing the Effect of Misclassifications During Real-Time Pattern Recognition Control // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2011. No. 8 (58). P. 2360-2368.
  38. Simon, A. M., Stern, K., and Hargrove, L. J. A Comparison of Proportional Control Methods for Pattern Recognition Control IEEE. 2011. P. 3354-3357.
  39. Spanias, J. A., Perreault, E. J., and Hargrove, L. J. Detection of and Compensation for EMG Disturbances for Powered Lower Limb Prosthesis Control // IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 2015. No. 2 (24). P. 226-234.
  40. Wu, Y. et al. A Human-Machine Interface Using Electrical Impedance Tomography for Hand Prosthesis Control // IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems. 2018. No. 6 (12). P. 1322-1333.
  41. Young, A. J. et al. Classification of Simultaneous Movements Using Surface EMG Pattern Recognition // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2012. No. 5 (60). P. 1250-1258.
  42. Young, A. J. et al. A Comparison of the Real-Time Controllability of Pattern Recognition to Conventional Myoelectric Control for Discrete and Simultaneous Movements. // Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 2014. No. 1 (11). P. 5.
  43. Young, A. J., Hargrove, L. J., and Kuiken, T. A. The Effects of Electrode Size and Orientation on the Sensitivity of Myoelectric Pattern Recognition Systems to Electrode Shift // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2011. No. 9 (58). P. 2537-2544.
  44. Zheng, Y. P. et al. Sonomyography: Monitoring Morphological Changes of Forearm Muscles in Actions with the Feasibility for the Control of Powered Prosthesis // Medical Engineering & Physics. 2006. No. 5 (28). P. 405-415.
  45. Ziegler-Graham, K. et al. Estimating the Prevalence of Limb Loss in the United States: 2005 to 2050 // Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 2008. No. 3 (89). P. 422-429.
  46. Liberating Technologies, Inc. [Электронный ресурс]. URL: https://www.liberatingtech.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  47. Motion Control, Inc. [Электронный ресурс]. URL: http://www.utaharm.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  48. Otto Bock Duderstadt, Germany [Электронный ресурс]. URL: https://www.ottobock.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  49. Steeper Group [Электронный ресурс]. URL: https://www.steepergroup.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  50. Össur Global [Электронный ресурс]. URL: https://www.ossur.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  51. Shanghai Kesheng Prosthese, Shanghai, China [Электронный ресурс]. URL: http://www.keshen.com/ (дата обращения: 10.10.2019).
  52. Coapt Complete Control [Электронный ресурс]. URL: http://coaptengineering.com (дата обращения: 07.10.2019).

Электроимпедансная окклюзная визализация периферических венозных сосудов / Occlusive Electric Impedance Visalization of Peripheral Venous Vessels

Аль Харош М. Б. / Al-Harosh, M.B.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Щукин С. И. / Shchukin, S.I.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Выпуск в базе РИНЦ
Аль Харош М. Б., Щукин С. И. Электроимпедансная окклюзная визализация периферических венозных сосудов // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 4(34). С. 69–73. DOI: 10.25210/jfop-1904-069073
Al-Harosh, M.B., Shchukin, S.I. Occlusive Electric Impedance Visalization of Peripheral Venous Vessels // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 4(34). P. 69–73. DOI: 10.25210/jfop-1904-069073


Аннотация: Работа содержит результаты теоретических и экспериментальных исследований на добровольцах для определения механизмов формирования электрического импеданса при венозной окклюзии. Сформулированы требования к параметрам электродных систем обеспечивающие необходимую чувствительность измеряемых данных к локализации вен. Проведено экспериментальное исследование для определения локализации периферических венозных сосудов на 11добравольцах. Сделан вывод о диапазоне визуализации периферических венозных сосудов. Определенна точность проекции венозных сосудов на поверхность кожных покровов.
Abstract: The work contains the results of theoretical and experimental studies on volunteers to determine the mechanisms of formation of electrical impedance during venous occlusion. The requirements to the parameters of electrode systems are formulated that provide the necessary sensitivity of the measured data to the localization of veins. An experimental study was conducted to determine the localization of peripheral venous vessels in 11 volunteers. The conclusion is drawn on the range of visualization of peripheral venous vessels. The accuracy of the projection of venous vessels on the skin surface is determined.
Ключевые слова: венозная окклюзия, диаметр вены, электродная система, electrical impedance, vein diameter, venous occlusion, венозная окклюзия


Литература / References
  1. Martinsen, Ø.G. et al. Invasive Electrical Impedance Tomography for Blood Vessel Detection // The Open Biomedical Engineering Journal. 2010. 135 p. DOI: 10.2174/1874120701004010135
  2. Кудашов И. А. и др. Разработка метода для контроля венепункции // Биомедицинская радиоэлектроника. 2013. № 10. С. 8-12.
  3. Кирпиченко Ю. Е. Разработка биотехнической системы прекардиальной векторной электроимпедансной реографии: дис. канд. техн. наук. Москва. 2012. 141 с.
  4. Тимохин Д. П. Разработка биотехнической системы многоканального электроимпедансного картирования биомеханической деятельности сердца: дис. канд. техн. наук. Москва, 2012. 141 с.
  5. Аль-Харош М.Б. и др. Численное моделирование электроимпедансного метода локализации периферических вен // Биомедицинская радиоэлектроника. 2014. № 10. С. 4-8.
  6. Al-Harosh, M.B., Shchukin, S.I. Numerical Modeling of the Electrical Impedance Method of Peripheral Veins Localization // World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering. Toronto (Canada). 2015. P. 1683-1686. DOI: 10.1007/978-3-319-19387-8_409