Browsing by Author "Політанський, Леонід Францович"
Now showing 1 - 5 of 5
- Results Per Page
- Sort Options
Item Методи і пристрої генерування та формування сигналів з регулярною й хаотичною динамікою для інфокомунікаційних систем(Вінницький національний технічний університет, 2019) Семенов, Андрій Олександрович; Осадчук, Олександр Володимирович; Вінницький національний технічний університет; Бондарєв, Андрій Петрович; Дружинін, Володимир Анатолійович; Політанський, Леонід ФранцовичДисертаційну роботу присвячено розв’язанню науково-прикладної проблеми, яка полягає у необхідності розроблення нових та вдосконалення відомих методів і пристроїв генерування та формування сигналів, що забезпечують керування регулярною та хаотичною динамікою сигналів при електричному перелаштуванні параметрів автоколивних систем таких пристроїв у широких межах зі збереженням стійкості режимів їх роботи, що оптимізовані за максимумом інформаційних властивостей, зокрема ентропією й фрактальною розмірністю. Отримали подальший розвиток метод Ван дер Поля для побудови генераторів сигналів з регулярною динамікою та методи Чуа, Кияшко-Піковського-Рабіновича й Аніщенко-Астахова для побудови генераторів сигналів з хаотичною динамікою, які, на відміну від відомих, полягають у застосуванні нелінійних і реактивних властивостей транзисторних структур із від’ємним диференційним опором. Удосконалені математичні моделі генераторів Ван дер Поля періодичних і квазіперіодичних електричних коливань на основі транзисторних структур із від’ємним диференційним опором. Удосконалені математичні моделі генераторів Кияшко-Піковського-Рабіновича й Аніщенко-Астахова хаотичних електричних коливань на основі транзисторних структур із від’ємним диференційним опором. Розроблено нові та удосконалено відомі схеми генераторів з електричним керуванням динамікою регулярних і хаотичних коливань. Досліджені динамічні процеси в автоколивних системах таких генераторів при електричному перелаштуванні їх параметрів у широких межах. Досліджено нелінійні та хаотичні режими роботи у розроблених схемах генераторів із електричним керуванням динамікою періодичних і хаотичних сигналів та оптимізовані параметри їх автоколивних систем по максимуму ентропії Колмогорова-Сіная. Досліджено динамічні процеси в генераторах Колпітца з однотранзисторним і двотранзисторним активними елементами із застосуванням керованих напругою транзисторних еквівалентів ємності та оптимізовані параметри їх автоколивних систем по максимуму ентропії Колмогорова-Сіная. Запропонований новий метод формування періодичних сигналів у неавтономних пристроях на основі транзисторних структур із від’ємним диференційним опором зі статичною ВАХ Λ-типу. Розроблена нова математична модель пристроїв формування періодичних сигналів та досліджені динамічні процеси, що мають місце в них, у режимах підсилення вхідних сигналів, ділення частоти та амплітудної модуляції. Розроблено нові та удосконалені відомі схеми електрично керованих помножувачів частоти, електричних фільтрів та фазообертачів сигналів з регулярною динамікою, принцип роботи яких заснований на використанні нелінійних і реактивних властивостей транзисторних структур із від’ємним диференційним опором. Диссертационная работа посвящена решению научно-прикладной проблемы, которая заключается в необходимости разработки новых и усовершенствования известных методов и устройств генерирования и формирования сигналов, обеспечивающих управление регулярной и хаотической динамикой сигналов при электрической перестройке параметров автоколебательных систем таких устройств в широких пределах с сохранением устойчивости режимов их работы, оптимизированных по максимуму информационных свойств, в частности энтропии и фрактальной размерности. Получили дальнейшее развитие метод Ван дер Поля для построения генераторов сигналов с регулярной динамикой и методы Чуа, Кияшко-Пиковского-Рабиновича и Анищенко-Астахова для построения генераторов сигналов с хаотической динамикой, которые, в отличие от известных, заключаются в применении нелинейных и реактивных свойств транзисторных структур с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Усовершенствованы математические модели генераторов Ван дер Поля периодических и квазипериодических электрических колебаний на основе транзисторных структур с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Усовершенствованы математические модели генераторов Кияшко-Пиковского-Рабиновича и Анищенко-Астахова хаотических электрических колебаний на основе транзисторных структур с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Разработаны новые и усовершенствованы известные схемы генераторов с электрическим управлением динамикой регулярных и хаотических колебаний. Исследованы динамические процессы в автоколебательных системах таких генераторов при электрической перестройке их параметров в широких пределах. Исследованы нелинейные и хаотические режимы работы в разработанных схемах генераторов с электрическим управлением динамикой периодических и хаотических сигналов и оптимизированы параметры их автоколебательных систем по максимуму энтропии Колмогорова-Синая. Исследованы динамические процессы в генераторе Колпитца с однотранзисторным и двухтранзисторным активными элементами с применением управляемых напряжением транзисторных эквивалентов емкости и оптимизированы параметры их автоколебательных систем по максимуму энтропии Колмогорова-Синая. Предложен новый метод формирования периодических сигналов в неавтономных устройствах на основе транзисторных структур с отрицательным дифференциальным сопротивлением со статической ВАХ Λ-типа. Разработана новая математическая модель устройств формирования периодических сигналов и исследованы динамические процессы, имеющие место в них, в режимах усиления входных сигналов, деления частоты и амплитудной модуляции. Разработаны новые и усовершенствованы известные схемы электрически управляемых умножителей частоты, электрических фильтров и фазовращателей сигналов с регулярной динамикой, принцип работы которых основан на использовании нелинейных и реактивных свойств транзисторных структур с отрицательным дифференциальным сопротивлением. The thesis is dedicated to solving the scientific and practical problem, that is creating new and improving well-known methods and devices of generating and forming signals, that provide regular and chaotic signal dynamics control at electric retuning self-oscillatory system parameters of such devices in a wide range, preserving stability of their operating modes, optimized by the maximum of informational properties, particularly entropy and fractal dimension. The Van der Pol method for constructing oscillators of signals with regular dy-namics and the Chua, Kiyashko-Pikovsky-Rabinovich, and Anishchenko-Astakhov methods for constructing oscillators of signals with chaotic dynamics have got a further development. They differ from well-known ones by applying non-linear and reactive properties of the transistor structures with negative differential resistance. Mathematic models of the Van der Pol oscillators of periodic and quasiperiodic electric oscillations based on transistor structures with negative differential resistance have been improved. Mathematic models of the Kiyashko-Pikovsky-Rabinovich and Anishchenko-Astakhov oscillators of chaotic electric oscillations based on transistor structures with negative differential resistance have been improved. For oscillators with electric control of periodic and chaotic signal dynamics new circuits have been developed and well-known ones have been improved. Dynamic processes in the self-oscillatory systems of these oscilla-tors have been examined at electric retuning their parameters in a wide range. Non-linear and chaotic operating modes in the developed oscillator circuits with electric control of periodic and chaotic signal dynamics have been examined. Parameters of self-oscillatory systems of these oscillators have been optimized by the maximum of the Kolmogorov-Sinai entropy. Dynamic processes in the Colpitts oscillators with one-transistor and two-transistor active element using voltage-controlled transistor capacitance equivalents have been examined. Parameters of self-oscillatory systems of these oscillators have been optimized by the maximum of the Kolmogorov-Sinai entropy. A new method for forming periodic signals in non-autonomous devices based on the transistor structures with negative differential resistance and a Λ-type static I-V curve has been proposed. A new mathematical model of devices for forming periodic signals has been developed, dynamic processes in them have been examines in modes of input signal amplification, frequency division, and amplitude modulation. There have been developed new and improved wellknown circuits of electrically-controlled frequency multipliers, electric filters, and phase shifters with regular dynamics, which operate using nonlinear and reactive properties of the transistor structures with negative resistance.Item Розроблення світловипромінювачів та фотодетекторів на основі гетерошарів II-VI сполук(Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, 2020) Сльотов, Олексій Михайлович; Політанський, Леонід Францович; Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича; Вербицький, Володимир Григорович; Осадчук, Олександр Володимирович; Когут, Ігор ТимофійовичДисертаційна робота присвячена проблемі розроблення високоефективних фотодетекторів та світловипромінювальних структур із розширеним діапазоном робочих температур 300-570 К і радіаційно стійких параметрів. Опановано методику отримання гетероструктур, визначено технологічні режими ізовалентного заміщення (ІВЗ) і отримано джерела випромінювання з високою квантовою ефективністю η = 7-20 % при 300 К у широкій спектральній області Δλ = 0,350-0,885мкм. Вперше виготовлено джерела високоефективного короткохвильового випромінювання з η ≈ 12-15 % на ГШ нетипових гексагональних модифікацій α-ZnSe, α-ZnS і твердих розчинів α-ZnSехS1-х, світловипромінювачі на основі яких генерують випромінювання у ближній УФ області. Встановлено стійкість люмінесцентних властивостей α-ZnSe до опромінення потоком електронів густиною D ≈ 7,5·1015 електрон/см2 з енергією Е ~ 2 МеВ. Запропоновано режими виготовлення гетероструктр α-ZnSe/α-CdSe зі спектрами люмінесценції у фіолетовому (Δλ = 0,41-0,47 мкм), синьому (Δλ = 0,46-0,49 мкм) і зеленому (Δλ = 0,49-0,55 мкм) діапазонах з повторюваними характеристиками, параметрами та високою спектральною чистотою кольору 92,3 %, 97,6 %, 98 % відповідно до максимумів при λm1 = 0,446 мкм, λm2 = 0,477 мкм, λm3 = 0,517 мкм. Вперше отримано поляризоване випромінювання на ГШ α-ZnSe. Розроблено конструкцію і виготовлено методом ІВЗ високоефективні джерела випромінювання з η ≈ 15% на гетероструктурах сульфоселенідів кадмію нетипової кубічної модифікації з стабільними параметрами і властивостями у короткохвильовому діапазоні. Виготовлені світловипромінювачі з наноструктурованою поверхнею відпалом на повітрі Cd1-xMnxTe при Ta ≈ 650 ± 20 °С та халькогенідів кадмію при Ta = 550-650 °С і хімічній обробці гетерошарів сульфоселенідів цинку у травнику H2SO4:H2O2 = 3:1. Отримано інтенсивне випромінювання в ближній УФ області з максимумом ћωm = 3,24 еВ і ефективністю η = 15-20 % на α-ZnSe внаслідок формування наноструктурованої поверхні. Отримано високоефективні фотоприймачі на основі твердих розчинів ZnSe-MgSe та гетеропереходів n-CdTe–p-ZnTe з широким діапазоном спектральної чутливості Δλ = 0,38-0,82 мкм, лінійності фотоструму при експлуатації в режимі короткого замикання і виявляючою здатністю не менше 10 13 В -1 см∙Гц ½ при 300 К. Визначено для гетеропереходів максимальну величину к.к.д. ≈5% при 300 К при освітленні АМ2. Виготовлено методом дифузії ізовалетної домішки Mg на отриманих гетерошарах α-ZnSe p-n-структури з областю фоточутливості при Δλ = 0,335-0,477 мкм. Диссертация посвящена проблеме разработки высокоэффективных фотодетекторов и светоизлучающих структур с расширенным диапазоном рабочих температур 300-570 К и радиационно стойких параметров. Освоено методику получения гетероструктур, определены технологические режимы изовалентного замещения (ИВЗ) и получено источника излучения с высокой квантовой эффективностью η = 7-20 % при 300 К в широкой спектральной области Δλ = 0,350-0,885 мкм. Впервые изготовлено источники высокоэффективного коротковолнового излучения с η ≈ 12-15 % в гетерослоях нетипичных гексагональных модификаций α-ZnSe, α-ZnS и твердых растворов α-ZnSехS1-х, светоизлучатели на основе которых генерируют излучение в ближней УФ области. Установлена стойкость люминесцентных свойств α-ZnSe к облучению потоком электронов плотностью D ≈ 7,5·1015 электрон/см2 с энергией Е ~ 2 МэВ. Предложено режимы изготовления гетеростуркутр α-ZnSe/α-CdSe со спектрами люминесценции в фиолетовом (Δλ = 0,41-0,47 мкм), синем (Δλ = 0,46-0,49 мкм) и зеленом (Δλ = 0,49-0,55 мкм) диапазонах с повторяющимися характеристиками, параметрами и высокой спектральной чистотой цвета 92,3%, 97,6%, 98% соответственно к максимумам при λm1 = 0,446 мкм, λm2 = 0,477 мкм, λm3 = 0,517 мкм. Впервые получено поляризованное излучение на ГС α-ZnSe. Разработана конструкция и изготовлены методом изовлентного замещения высокоэффективные источники излучения с η ≈ 15 % на гетероструктурах сульфоселенидов кадмия нетипичной кубической модификации со стабильными параметрами и свойствами в коротковолновом диапазоне. Изготовленны светоизлучатели с наноструктурированной поверхностью отжигом на воздухе Cd1-xMnxTe при Ta ≈ 650 ± 20 °С и халькогенидов кадмия при Ta = 550-650 °С и химической обработкой гетерослоев сульфоселенидов цинка в травителе H2SO4:H2O2 = 3:1. Получено интенсивное излучение в ближней УФ области с максимумом ћωm = 3,24 эВ и эффективностью η = 15-20 % на α-ZnSe в результате формирования наноструктурированной поверхности. Получены высокоэффективные фотоприемники на основе твердых растворов ZnSe- MgSe и гетеропереходов n-CdTe-p-ZnTe с широким диапазоном спектральной чувствительности Δλ = 0,38-0,82 мкм, линейности фототока при эксплуатации в режиме короткого замыкания и проявляющей способности не менее 10 13 В -1 см∙Гц ½ при 300 К. Определено для гетеропереходов максимальную величину к.п.д. ≈5% при 300 К при освещении АМ2. Изготовлено методом диффузии изовалетной примеси Mg на полученных гетерослоях α-ZnSe p-n-структуры с областью фоточувствительности при Δλ = 0,335-0,477 мкм. The dissertation is devoted to the development of highly effective photodetectors and light - emitting structures with the expanded range of operating temperatures and radiation hardness of parameters. The method for producing heterostructures was mastered, technological regimes of isovalent substitution (IVS) are determined, and heterostructures with high quantum efficiency η = 7-20% at 300 K in a wide spectral range Δλ = 0.350-0.885 μm are obtained. The design of devices was developed, photodiodes and light-emitters were produced by doping of isovalent impurities Mg, Ca and rare-earth element Yb, and radiation of these emitters is determined by interband recombination of free charge carriers and the dominant annihilation of bound excitons. For the first time, sources of highefficiency short-wavelength radiation with η ≈ 12-15% on the base of heterolayers of atypical hexagonal modifications α-ZnSe, α-ZnS, α-ZnSexS1-x were obtained by isothermal annealing in pairs of isovalent elements. The resistance of the luminescent properties of α-ZnSe to irradiation with electron flux of density D ≈ 7.5·10 15 electron/сm 2 or energy E ~ 2 MeV was defined. Modes of fabriactaion of α-ZnSe/α-CdSe heterostructures with luminescence spectra in violet (Δλ = 0.41-0.47 μm), blue (Δλ = 0.46-0.49 μm) and green (Δλ = 0.49-0.55 μm) ranges with repetitive characteristics, parameters and high spectral color purity 92.3%, 97.6%, 98% respectively to the maxima at λm1 = 0.446 μm, λm2 = 0.477 μm, λm3 = 0.517 μm has been patented. For the first time, the parameters of the band structure of α-ZnSe heterolayers Eg = 2.89 eV, ΔCR = 0.07 eV and ΔSO = 0.37 eV were determined and polarized radiation due to anisotropy of the hexagonal structure was obtained. A design has been developed and high-efficiency radiation sources with η ≈ 15% on heterolayers of cadmium sulfoselenides of atypical cubic modification with stable parameters and properties in the short-wave range were produced by isovalent substitution method. Short-wave optical radiation in the near-ultraviolet (UV) region with photon energy ћω = 3.05-3.30 eV with a maximum at ћωm = 3.18 eV and a quantum efficiency η = 5.8% at 300 K on ZnSexS1-x heterolayers was obtained. Solid solutions were obtained on α-CdS by consecutively diffusion of Zn and Se at T = 1100-1500 K. A design was developed, technological conditions were defined, and devices with a nanostructured surface were manufactured by annealing in air Cd1-xMnxTe at Ta ≈ 650 ± 20 °С and cadmium chalcogenides at Ta = 550-650 °С by chemical treatment of zinc sulfoselenide heterolayers in the etchant H2SO4 : H2O2 = 3 : 1. It have been defined the conditions of intense radiation obtaining in the near-ultraviolet region with a maximum at ћωm = 3.24 eV and an efficiency of η = 15-20% due to the formation of a nanostructured surface on α-ZnSe heterolayers, which leads to dimensional quantization of energy of charge carriers. For emitters with nanostructures, the spectrum significantly expands and is determined by two constituent at ћω ~ Eg and ћω >> Eg and an increase of η = 15-20%. Highly efficient photodetectors based on solid solutions of ZnSe-MgSe and n-CdTe-p-ZnTe heterojunctions with a wide range of spectral sensitivity Δλ = 0.38-0.82 μm, photocurrent linearity during operation in short-circuit mode and detection efficiency not less than 10 13 V-1 ∙ cm ∙ Hz½ at 300 K, were obtained. The maximum value of efficiency factor for heterojunction is ≈5% at 300 K under AM2 illumination. Photosensitive in the range Δλ = 0.335-0.477 μm of p-n-structures were fabricated by diffusion of isovalent impurity Mg into the obtained α-ZnSe heterolayers.Item Синтез генераторів псевдовипадкових послідовностей на основі багатовимірних нелінійних динамічних систем(Чернiвецький національний університет імені Юрія Федьковича, 2018) Круліковський, Олег Валерійович; Політанський, Леонід Францович; Чернiвецький національний університет імені Юрія Федьковича; Матвійчук, Ярослав Миколайович; Наконечний, Володимир СергійовичРоботу присвячено розв’язанню важливої науково-прикладної задачі синтезу та практичної реалізації генераторів псевдовипадкових та випадкових послідовностей на основі багатовимірних нелінійних динамічних систем. В результаті досліджень, що виконані у межах дисертаційної роботи показано, що використання багатовимірних систем із кільцевим зв’язком в якості бази генераторів псевдовипадкових послідовностей уможливлює генерування таких послідовностей із великим періодом повторення. Зокрема, проведено апаратну реалізацію запропонованих генераторів на програмованих логікових інтегральних схемах та показано, що генеровані ними послідовності відповідають вимогам статистичних тестів NIST SP 800-22. На базі гіперхаотичної системи Тратаса та двовимірного відображення Лоці реалізовано генератори випадкових послідовностей. Показано, що неперервний діапазон зміни параметрів керування системи Тратаса і відображення Лоці, в порівнянні із іншими системами, забезпечує роботу генераторів в хаотичному та гіперхаотичному режимах. Встановлено, що біфуркаційна діаграма системи Тратаса не має вікон періодичності, що є суттєвою перевагою в порівняні із іншими системами такого класу. Работа посвящена решению важной научно-прикладной задачи синтеза и практической реализации генераторов псевдослучайных и случайных последовательностей на основе многомерных нелинейных динамических систем. В результате исследований выполненных в рамках диссертационной работы показано, что использование многомерных систем с кольцевой связью в качестве базы генераторов псевдослучайных последовательностей позволяет генерировать последовательности с большим периодом повторения. В частности, проведено аппаратную реализацию предложенных генераторов на программируемых логических интегральных схемах и показано, что генерируемые ими последовательности соответствуют требованиям статистических тестов NIST SP 800-22. На базе гиперхаотичной системы Тратаса и двумерного отображения Лоци реализовано генераторы случайных последовательностей. Показано, что непрерывный диапазон изменения параметров управления системы Тратаса и отображения Лоци, по сравнению с другими системами, обеспечивает работу генераторов в хаотическом и гиперхаотическом режимах. Установлено, что бифуркационная диаграмма системы Тратаса не имеет окон периодичности, что является существенным преимуществом в сравнении с другими системами такого класса. The work is devoted to solving an important scientific and practical task of synthesis and practical implementation of pseudorandom and random sequence generators based on multidimensional nonlinear dynamical systems. As a result of the investagation carried within dissertation, it has been shown that the use of multidimensional ring-coupled maps as a base of pseudorandom sequence generators makes it possible to generate such sequences with a long period, this type generators were implemented in hardware and investigated experimentally. In particular, the hardware implementation of the proposed generators on field-programmable gate array (FPGA) was performed and it was shown that the generated sequences meet to the requirements of the NIST SP 800-22 statistical test siute. The generators of random sequences are implemented on the basis of the hyperchaotic Tratas system and the two-dimensional Lozi map. It is shown that the continuous range of changes in the control parameters of the Lozi and Tratas systems, in comparison with other systems, provides the operation of generators in chaotic and hyperchaotic modes. It has been established that the Tratas system bifurcation diagram does not have windows of periodicity, that is a significant advantage compared with other systems of this class.Item Структурний та функціональний синтез радіоелектронних засобів імпульсної спектроскопії матеріалів з квадрупольними ядрами атомів(Чернiвецький національний університет імені Юрія Федьковича, 2018) Саміла, Андрій Петрович; Політанський, Леонід Францович; Чернiвецький національний університет імені Юрія Федьковича; Дружинін, Володимир Анатолійович; Полікаровських, Олексій Ілліч; Голяка, Роман ЛюбомировичДисертацію присвячено розробленню наукового базису та апаратно-програмній реалізації принципово нових рішень для впровадження експериментальних методів імпульсної Фур’є та релаксаційної спектроскопії ядерного квадрупольного резонансу. Наукові дослідження і розробки, що представлені в дисертаційній роботі базуються на розв’язанні завдань аналізу, синтезу, оптимізації структурних та принципових схем і режимів їх роботи. Це уможливило досягнення мети дослідження – апаратно-програмної реалізації портативного радіоспектрометра ядерного квадрупольного резонансу із покращеними сигнальними та енергетичними характеристиками шляхом схемного синтезу та оптимізації режимів роботи. Розроблено імітаційну модель імпульсного методу спостереження ядерного квадрупольного резонансу на основі базової структури однокотушкового когерентного Фур’є-радіоспектрометра без перетворення несучої частоти. Проведено комп’ютерне моделювання сигнальних перетворень сигналу вільної індукції та спінової луни в радіочастотних трактах імпульсного радіоспектрометра при синусоїдальному та шумовому збудженні резонансу. Проведено розрахунок та розроблено лабораторний макет енергоефективного широкосмугового передавача, що може бути використаний при вивченні ізотопів з квадрупольними моментами 14N, 35Cl, 63Cu, 69Ga, 71Ga, 113In, 115In та інших. На основі програмного та апаратного забезпечення фірми “Altera” та систем автоматизованого проектування Quartus II і Altium Designer розроблено конфігураційні структури і принципові схеми синтезатора частот, програматора багатоімпульсних послідовностей, аналогових високочастотних модулів та системи керування радіоспектрометром. З метою дослідження якості та вивчення сенсорних властивостей проведено експериментальні спостереження ядерного квадрупольного резонансу в малих об’ємах шаруватих напівпровідникових кристалів GaSe та InSe з використанням когерентного лабораторного радіоспектрометра на основі багатофункціонального програмно-керованого цифрового обчислювального ядра. Диссертация посвящена разработке научного базиса и аппаратно-программной реализации принципиально новых решений для внедрения экспериментальных методов импульсной Фурье спектроскопии ядерного квадрупольного резонанса. Научные исследования и разработки, представленные в диссертационной работе, базируются на решении алгоритмических, схемотехнических, конфигурационно-структурных задач, что позволило достичь цели исследования – реализации аппаратно-программной комплексной радиотехнической системы регистрации сигналов ядерного квадрупольного резонанса путем усовершенствования метода импульсного возбуждения и алгоритмов информационных преобразований сигналов спада спиновой индукции для решения проблемы точности исследования полупроводниковых структур малых объемов. Разработана имитационная модель импульсного метода наблюдения ядерного квадрупольного резонанса на основе базовой структуры однокатушечного когерентного Фурье-радиоспектрометра без преобразования несущей. Проведено компьютерное моделирование сигнальных преобразований сигнала свободной индукции и спинового эха в радиочастотных трактах импульсного радиоспектрометра при синусоидальном и шумовом возбуждении резонанса. Проведен расчет энергоэффективности и разработан лабораторный макет широкополосного передатчика, который может быть использован при изучении изотопов с квадрупольными моментами 14N, 35Cl, 63Cu, 69Ga, 71Ga, 115In и прочих. На основе синтаксиса моделирования динамических режимов логических структур разработаны алгоритмы формирования многоимпульсных последовательностей Ханна, Карра-Паррселла, Мейбума-Гилла для релаксационной спектроскопии ядерного квадрупольного резонанса. Проведены экспериментальные испытания реализованного на основе многофункционального программно-управляемого цифрового вычислительного ядра когерентного лабораторного радиоспектрометра путем импульсного наблюдения ядерного квадрупольного резонанса в малых объемах слоистых полупроводниковых кристаллов GaSe и InSe с целью исследования их качества и изучения сенсорных свойств. The thesis is dedicated to development of scientific basis and hardware-software implementation of fundamentally new solutions for the experimental methods deployment of pulsed Fourier spectroscopy of nuclear quadrupole resonance (NQR). Scientific investigations and developments represented in the thesis are based on solving the algorithmic, circuit, configuration-structural problems whose solution allowed achieving the purpose of the study, namely implementation of hardware-software complex radio technical system of recording NQR signals by improving pulse excitation method and the algorithms of informational transformation of spin induction decay signals to solve the problem of accuracy of the study of semiconductor structures of small volumes. A simulation model of pulsed method for NQR observation was developed on the basis of single-coil coherent Fourier radio spectrometer without carrier frequency conversion. Computer simulation of signal transformations of the free induction signal and spin echo in radio frequency paths of pulsed radio spectrometer at sinusoidal and noise excitation of resonance was carried out. The dependences of parameters of signal energy spectra at the output of transmitter of NQR pulsed spectrometer on the duration of sine and noise excitation pulses were studied. The energy efficiency was calculated, and the laboratory model of energy-efficient broadband transmitter was developed that can be used in the study of isotopes with quadrupole moments 14N, 35Cl, 63Cu, 69Ga, 71Ga, 113In, 115In, etc. A parametric estimation of the efficiency of generation algorithms most suitable for synthesis of digital periodic signals on the basis of embedded hardware systems was performed. On the basis of modeling syntax of dynamic modes in logical structures, formation algorithms of multi-pulse Han, Carr-Purcell, and Meiboom-Gill sequences were developed for the relaxation spectroscopy of nuclear quadrupole resonance. A hardwaresoftware data collection system for pulsed NQR spectrometer was developed. Experimental testing of coherent laboratory radio spectrometer based on a multifunctional software-controlled digital computing core was performed by pulsed observation of nuclear quadrupole resonance in small volumes of layered semiconductor crystals GaSe and InSe for the purpose of studying their quality and sensor properties.Item Функціонально-інтегровані сенсори термічного аналізу на структурах твердотільної електроніки(Національний університет "Львівська політехніка", 2019) Бойко, Оксана Василівна; Готра, Зенон Юрійович; Національний університет «Львівська політехніка»; Вербицький, Володимир Григорович; Політанський, Леонід Францович; Осадчук, Олександр ВолодимировичДисертаційна робота спрямована на розроблення наукових і практичних засад побудови та дослідження функціонально-інтегрованих сенсорів термічного аналізу на основі компонентів твердотільної мікроелектроніки та багатофункціональних сигнальних перетворювачів. Розроблено нові підходи до побудови мікроелектронних сенсорів термічного аналізу на основі структур твердотільної електроніки (зокрема транзисторних), новизною якої є функціональне інтегрування – використання єдиної мікроелектронної структури перетворювача для керованого нагріву досліджуваного зразка чи середовища згідно заданого алгоритму модуляції теплового потоку, вимірювання температури чи різниці температур між досліджуваним та опорним зразками, а також вимірювання зміни магнітних, механічних, оптичних чи імпедансних характеристик досліджуваного зразка в процесі модуляції його температури. Запропоновано подальший розвиток методів електротеплової аналогії для синтезу схем заміщення SPICE моделей сенсорів термічного аналізу, інформативними величинами яких є температура фазових переходів (плавлення, склування, кристалізації тощо) досліджуваної речовини та кількість теплової енергії, яка поглинається чи виділяється в процесі такого переходу. Метод реалізовано на новому універсальному SPICE компоненті – Thermiсap, який моделює фазовий перехід досліджуваної сенсором речовини з можливістю акумуляції теплової енергії. Встановлено критерії оцінки точності функціонування сенсорів різницевої температури на транзисторних каскадах на основі мінімізації похибки лінійної апроксимації та розроблено методи оптимізації режиму роботи таких сенсорів. Вперше синтезовано структуру функціонально-інтегрованого сенсора температури на основі органічних світловипромінювальних та фоточутливих матеріалів, що поєднує джерело випромінювання, оптично-активне середовище та детектор випромінювання та характеризується високою температурною чутливістю (30 нм/°С). Розроблено нові функціонально-інтегровані сенсори термічного аналізу, що поєднують дослідження термічних і магнітних чи механічних властивостей досліджуваних об’єктів. Пристрої характеризуються високими значеннями роздільної здатності вимірювання температури (менше 0,001C) та відповідають критеріям та вимогам мікроелектронних пристроїв Інтернету речей: однополярне низьковольтне живлення (3–5 В), мiнiмальне енергоспоживання (10-5–10-2Вт), функціонування в широкому діапазоні вхідних та вихідних напруг (rail-to-rail режими роботи), універсальність та стабiльнiсть функцiонування при змiнi зовнішніх впливiв. Диссертационная работа направлена на разработку научных и практических основ построения и исследования функционально-интегрированных сенсоров термического анализа на основе компонентов твердотельной микроэлектроники и многофункциональных сигнальных преобразователей. Разработаны новые подходы к построению микроэлектронных сенсоров термического анализа на основе структур твердотельной электроники (в частности транзисторных), новизной которых является функциональное интегрирование - использование единой микроэлектронной структуры преобразователя для управляемого нагрева исследуемого образца или среды согласно заданному алгоритму модуляции теплового потока, измерения температуры или разницы температур между исследуемым и опорным образцами, а также измерения изменения магнитных, механических, оптических или импедансных харатеристик исследуемого образца в процессе модуляции его температуры. Предложено дальнейшее развитие методов электротепловой аналогии для синтеза схем замещения SPICE моделей сенсоров термического анализа, информативными величинами которых являются температура фазовых переходов (плавления, стеклования, кристаллизации и т.д.) исследуемого вещества и количество тепловой энергии, которая поглощается или выделяется в процессе такого перехода. Метод реализован на новом универсальном SPICE компоненте - Thermiсap, который моделирует фазовый переход исследуемого сенсором вещества с возможностью аккумуляции тепловой энергии. Установлены критерии оценки точности функционирования сенсоров разностной температуры на транзисторных каскадах на основе минимизации погрешности линейной аппроксимации и разработаны методы оптимизации режима работы таких сенсоров. Впервые синтезирована структура функционально-интегрированного сенсора температуры на основе органических светоизлучающих и фоточувствительных материалов, котороя сочетает источник излучения, оптически активную среду и детектор излучения, а также характеризуется высокой температурной чувствительностью (30 нм/°С). Разработаны новые функционально-интегрированные сенсоры термического анализа, сочетающие исследования термических и магнитных или механических свойств исследуемых объектов. Устройства характеризуются высокими значениями разрешающей способности измерения температуры (меньше 0,001C) и соответствуют критериям и требованиям микроэлектронных устройств Интернета вещей: однополярное низковольтное питание (3-5 В), минимальное энергопотребление (10-5-10-2Вт), функционирование в широком диапазоне входных и выходных напряжений (rail-to-rail режима работы), универсальность и стабильность функционирования при изменении внешних воздействий. The dissertation is devoted to the development of scientific and practical principles of construction and research of the functionally integrated sensors of a thermal analysis on the basis of components of solid-state microelectronics and multifunctional signal converters. New approaches to the construction of microelectronic sensors of thermal analysis based on structures of solid-state electronics (in particular transistor ones) have been developed. The novelty is the functional integration – the usage of a single microelectronic structure of the converter for the controlled heating of the sample or medium, according to a given algorithm of modulation of heat flow, the measurement of temperature or temperature difference between the sample and the reference, as well as measurement of changes in magnetic, mechanical, optical and impedance characteristics of the sample during its temperature modulation. The operation modes of two-functional transistor converters providing controlled heating and temperature measurements are analysed. The heating is carried out by the controlled thermal power, dissipated on the transistor, and the temperature measurement is appropriately measured by one of the temperature-dependent parameters. Functional principles are proposed, and parametric analysis of control circuits of two-function transistor converters is carried out. The proposed solutions are based on current sources and feedback circuits, which form independent control of the voltage and current in the transistor circuit. The further development of the method of thermal analogy is proposed for the synthesis of substitution schemes of SPICE models of thermal analysis sensors, whose informative quantities are the temperature of phase transitions (melting, glass transition, crystallization, etc.) of the investigated substance and the amount of thermal energy that is absorbed or released during such transition. The method of electro-thermal analogy is to substitute thermal characteristics with their electrical analogues: the temperature difference T(t) is replaced by the voltage difference U(t), the heat flux T or the power PT is replaced by the electric current IT, and the thermal resistance R and the heat capacity C – by their equivalent electrical resistance RT and capacitance CT. Thermal transition processes are described by Foster and Cauer equivalent circuits in the form of several RC units. The method is implemented on a new universal SPICE component - Thermicap, which simulates the phase transition of the investigated substance with the possibility of thermal energy accumulation. Research and optimization of operation modes of differential temperature sensor at transistor cascades are carried out. Differential temperature measurement transducers on elementary transistor cascades, transistor cascades of differential type and differential cascade with temperature dependent current source are considered. Inherent regularities of temperature characteristics are established, on the basis of which it is possible to optimize the operation mode of the differential temperature sensor. It is shown that the nonlinearity of the transition function of the differential temperature sensors on the transistor cascades depends to a great extent on such parameters of the transistors as a current amplification coefficient, the resistance of the regions of the integral structure, the Early voltage, etc. The criteria of accuracy estimation of differential temperature sensors’ functioning on transistor cascades are established on the basis of minimization of linear approximation error, and methods of optimization of an operation mode of such sensors are developed. For the first time, the structure of a functionally integrated temperature sensor, based on organic light-emitting and photosensitive materials, is synthesized. It combines a radiation source, an optically active medium and a radiation detector, and is characterized by high temperature sensitivity (30 nm /°С). A temperature monitoring system with space-based diversity of measurement points based on polymer-dispersed liquid crystal primary transducers is proposed. It is ensured by the use of liquid crystal materials with different temperature dependencies of selective reflection maxima, allowing the use of one optical channel. Methods and means of optimization of structural and circuit solutions of temperature sensors on thermo-resistive and thermoelectric converters have been developed. The proposed solutions reduce the nonlinearity error of the conversion function (0,01% within the range 0…800С) and temperature measurement time (less than 0,5 0 (0 - time constant of the RTD)). Approaches to the compensation of the impact of wire lines resistance are considered. The new structures of two-layer film RTD bridge circuits that have provided absolute and differential temperature measurement with a resolution of 2,5∙ 10-3 °С within the range -10…100°С have been developed. The examples of hardware and software implementation of microelectronic thermal analysis sensors are represented, in particular, the signal converter of functionally integrated thermomagnetic sensors, the differential temperature sensor with an integration function, and the signal converter of thermal analysis sensors based on a combination of thermal and capacitive investigation methods. The devices are characterized by high values of the resolution of temperature difference measurement (less than 0,001C), and meet the criteria and requirements of microelectronic devices of the Internet of Things: unipolar low-voltage power supply (3-5 V), minimum energy consumption (10-5-10-2W), functioning in a wide range of input and output voltages (rail-to-rail modes), versatility and stability of operation while changing the external influences.