Передача информации в рентгеновском диапазоне частот электромагнитного излучения

Introduction.  Data transmission systems using the  X-ray frequency range of electromagnetic radiation  –  X-ray communication system (XCS) have a number of advantages in comparison with radio or optical communication systems. The most significant advantages for practical use are their higher stealth and external interferences resistance, as well as stability against interception and decryption. It is of importance to develop a method for calculating the main parameters of an X-ray communication system: the range and speed of data transmission. In addition, the construction design and results of experimental research of the current X-ray communication system should be provided.Aim.  To develop physical and technical foundations of data transmission systems using the X-ray frequency range of electromagnetic radiation.Materials and methods.  We used an original method of calculating the X-ray emission spectrum, taking into account the attenuation coefficient in the propagation medium.Results.  A technique for data transmission using the X-ray frequency range of electromagnetic radiation was suggested, including a method for calculating basic parameters e.g. the transmission range and speed, as well as the construction design of the current X-ray communication system model. Relations between these parameters and the operating modes of the X-ray tube were shown. The calculated and experimental data were in good agreement, sufficient for practical use. On their basis, it can be expected that at a voltage across the X-ray tube of 200 kV and the tube current of 1A in a 1-μs pulse, data transmission range in free air will be about 250 m. The maximum possible data transmission rate when using the developed X-ray tube will be 5 Mbit/s.Conclusions.  The results of analytical and experimental investigations showed that the range and rate of data transmission of the XCS are exclusively determined by the transmitter energetic capabilities: by voltage and average the X-ray tube current during the generation of packages  (series) of the X-ray pulses, as well as by the duration of a single X-ray pulse. It is concluded that the prospects of XCS depend on the development of specialized X-ray sources generating a series of pulses with the minimum possible duration of every single pulse in a series. Taking into account the specific features, XCS can become an alternative to conventional radio and optical systems for communication and navigation.Введение.  Системы передачи информации в рентгеновском диапазоне частот электромагнитного излучения – рентгеновские системы связи (РСС) обладают рядом преимуществ по сравнению с радио- и оптическими системами связи. Наиболее существенными из них с точки зрения практического использования являются: более высокая скрытность и устойчивость к внешним помехам, а также к перехвату и дешифровке. Актуальна разработка методики расчета основных параметров системы рентгеновской связи дальности и скорости передачи информации, а также описание конструкции и результатов экспериментальных исследований действующего макета системы рентгеновской связи.Цель работы. Разработка физико-технических основ систем передачи информации в рентгеновском диапазоне частот электромагнитного излучения.Материалы и методы.  Использована оригинальная методика расчета спектров рентгеновского излучения с учетом коэффициента ослабления в среде распространения.Результаты.  Предложена технология передачи информации в рентгеновском диапазоне частот электромагнитного излучения, включая методику расчета основных параметров: дальности  и скорости передачи, а также конструкцию действующего макета системы рентгеновской связи. Показана зависимость между этими параметрами и режимами работы рентгеновской трубки. Расчетные и экспериментальные данные совпадают с удовлетворительной для практического использования точностью. На их основании можно ожидать, что при напряжении на рентгеновской трубке 200 кВ и токе трубки 1 А в импульсе длительностью 1 мкс дальность передачи информации на воздухе составит около 250 м. Максимально возможная скорость  передачи  информации  при  использовании  разработанной  рентгеновской  трубки  составит 5 Мбит/с.Заключение. Результаты аналитической оценки и экспериментальных исследований показали, что дальность и скорость передачи информации РСС определяются исключительно энергетическими возможностями передатчика: напряжением и средним током рентгеновской трубки во время генерирования пакета (серии) импульсов рентгеновского излучения, а также длительностью отдельного импульса рентгеновского излучения. Сделан вывод о том, что дальнейшее развитие РСС обусловлено, в первую очередь, разработкой специализированных источников рентгеновского излучения, генерирующих серии импульсов с минимально возможной длительностью каждого импульса в серии. С учетом специфических особенностей РСС могут составить реальную конкуренцию традиционным радио-  и оптическим системам связи для связи и навигации

РЕНТГЕНСЕПАРАТОР – ДАЛЬНЕЙШИЙ ШАГ В РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИИ ОПТИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ

Presently the X-ray separation is used not only for research program, but it is also elaborated and applied for different sectors of economy. The seeds as biological objects that possess the complicated microstructure are very difficult to be exanimated by x-ray technology. The application of x-rays and further elaboration of optical  separators, principle  of action, basic specifications, way of their use and their efficiency was shown in the article. The x-ray separator may distinguish all hidden seed defects as it was described by a programmer, where owing to the use of the optical separating block in visual range it is possible to add some more details as a shape, brightness and a color of object surface being exanimated. The elaboration of such separation equipment is scientifically hard work requiring time and expenses. Last year researchers of ‘LETI’ developed the working model of industrial x-ray separator for examination of grains and nuts in different crops. This model was made on the basis of photoseparator F-5 manufactured at OAO ‘Voronezhselmash’. The instrument state and its mechanism operation are highlighted on monitor. In the regime of processing (separation and examination) of each controlled batch, the passport is produced with  following  information on identification  code,  time of material receiving, time of test passed, number of grains or seeds tested. The code of receiver of material is given to each of established characteristics when working the regime of separation, determination of number of objects with characteristics tested and number of unidentified objects. The application of x-ray separators constructed on the basis of photoseparator F-5 enables to carry out the complex estimation on seed quality and separation in only instrument with the development of electronic protocol with many characteristics.Сегодня рентгенсепарация применяется не только в исследовательских целях, она находится в разработке и уже применяется в различных отраслях экономики. Нужно отметить, что биологические объекты, в частности, семена,  обладая  сложной микроструктурой, трудны для рентгенографического распознавания. В статье рассматривается сепарирование с применением  рентгеновского  излучения,  дальнейшее развитие оптических сепараторов, принцип их действия, основные  технические характеристики,     сфера     применения    и     эффективность работы. Рентгенсепаратор может распознать все ранее описанные программистом  скрытые дефекты семян, к которым добавляются форма, яркость и цвет поверхности  исследуемого   объекта за счет применения блока оптической сепарации в видимом диапазоне. Разработка  такого рода сепарирующих машин ‒ наукоемкая, долгая и достаточно дорогая  работа. В прошлом году учеными ЛЭТИ был разработан  рабочий макет промышленного рентгенсепаратора для очистки зерна и орехов различных культур. За основу макета был взят фотосепаратор  Ф-5 производства ОАО «Воронежсельмаш». Режимы работы сепаратора устанавливаются органами управления с компьютерного пульта прибора. Состояние оборудования  прибора и его исполнительных механизмов  высвечивается на мониторе. В режимах обработки (сепарации и диагностики) каждой контролируемой  партии создается паспорт, включающий в себя идентификационный номер; фиксацию времени получения материалов;  время проведения контроля; количество  зерен или семян, прошедших контроль, каждому из установленных признаков присваивается номер приемника  материала (для режима сепарации); установление числа объектов с установленными признаками;  количество неидентифицируемых объектов.  Применение рентгенсепараторов  на основе фотосепаратора  Ф-5 дает возможность   комплексной оценки качества семян и сепарация в одном устройстве с созданием электронного протокола со множеством характеристик

РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД В ОПРЕДЕЛЕНИИ РАЗНОКАЧЕСТВЕННОСТИ СЕМЯН ЗЕЛЕННЫХ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

Results of X-Ray diffraction analysis of inner structure of seeds of green vegetable crops are shown. The advantage of this method over conventional analysis is the informative value, safe-keeping and integrity of tested seeds.Приведены результаты рентгенографического анализа внутренней структуры семян зеленных овощных культур, показано преимущество метода над традиционными, заключающееся в его большей информативности, быстроте исполнения и сохранности исследуемой пробы семян

АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЦИФРОВОГО АНАЛИЗА КАЧЕСТВА СЕМЯН ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

The seed fund is considered as a basis of food independence of the country and seed certification in many developed countries, including the Russian Federation, is care of the state. Seed farming of vegetable cultures in our country is complicated by adverse soil-climatic conditions of the majority of regions. The quality of the made seeds which does not conform to requirements of the modern agriculture providing uses of the homogeneous seeds with high field viability remains the main problem of branch. The modern level of development of scientific knowledge provides application of instrumental methods of the analysis of quality of the seeds differing in high informational content, speed and ease of execution. We developed and approved a method X-ray analysis of quality of vegetable seeds. Now programming, automation of this method is conducted. The way of the digital analysis of x-ray images in the automatic mode comes to replacement of earlier applied visual analysis of radiographs of seeds. The modernized hardware and software system is developed and approved, the program algorithm consisting of several stages is developed. There is a completion and approbation of the new software for the automatic analysis of graphic files of X-ray image of seeds of vegetable cultures under the name "Sortsemkontrol-1.0". Development and deployment of a method of the automatic analysis of x-ray images of vegetable seeds is essential to accelerate process, will increase its informational content and will allow to get rid of subjectivity, connected by the visual analysis of radiographs.Семенной фонд рассматривают как основу продовольственной независимости страны, и семенной контроль во многих развитых странах, в том числе Российской Федерации, является заботой государства. Семеноводство овощных культур в нашей стране затруднено неблагоприятными почвенно-климатическими условиями большинства регионов. Главной проблемой отрасли остается качество производимых семян, которое не соответствует требованиям современного земледелия, предусматривающего использования однородных семян с высокой полевой всхожестью. Современный уровень развития научных знаний предусматривает применение инструментальных методов анализа качества семян, отличающихся высокой информативностью, быстротой и легкостью исполнения. Нами разработан и апробирован метод рентгенографического анализа качества семян овощных культур. В настоящее время ведется программирование, автоматизация данного метода. В замену ранее применяемого визуального анализа рентгенограмм семян приходит способ цифрового анализа рентгеновских изображений в автоматическом режиме. Разработан и апробирован модернизированный программно-аппаратный комплекс, разработан алгоритм программы, состоящий из нескольких этапов. Идет доработка и апробация нового программного обеспечения для автоматического анализа графических файлов рентгенобразов семян овощных культур под названием «СортСемКонтроль-1.0». Разработка и внедрение метода автоматического анализа рентгеновских изображений семян овощных культур существенно ускорить сам процесс, повысит его информативность и позволит избавиться от субъективизма, связанной визуальным анализом рентгенограмм

Способ оценки качества точечного сварного соединения

The method of spot weld quality assurance of assemblies of sheets of high-strength stainless steels is developed. The X-ray optical scheme of shooting of a welding point is described. The algorithm of definition of a depth of a cast core of a spot weld is offered.Разработан способ оценки качества точечного сварного соединения сборок листов высокопрочных нержавеющих сталей. Описана рентгенооптическая схема съемки сварной точки. Предложен алгоритм определения глубины залегания литого ядра сварной точки

РЕНТГЕНО-ГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАЧЕСТВА СЕМЯН ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

The possibility of application of radiography in production and study of vegetable seeds and its advantages (rapid test method, multipurpose application etc.) are described in the articleПоказаны возможность применения метода рентгенографии в семеноводстве и семеноведении овощных культур, и его достоинства, заключающиеся в его экспрессности, неразрушаемом характере и многоцелевом применении

RADIATION LOAD IN THE PROCESS OF X-RAY DIAGNOSTICS WITH THE USE OF MICROFOCUS METHODS

The article regards the perspectives of microfocus X-ray equipment implementation in the medical X-ray diagnostics. It demonstrates the advantages of suggested equipment in comparison with traditional X-ray diagnostic machines with the big focus in the terms of dental X-ray diagnostics. The article shows the significant patient's exposure doses reduction with improving of diagnostic quality of the obtained images. It emphasizes the need of the regulatory basis of the enhancement for microfocus machines application in X-ray diagnostics

ABOUT TECHNOLOGIES OF X-RAY SYSTEMS FOR CONTROL OF ELECTRONIC COMPONENTS

Introduction. X-ray methods are currently widely used in manufacturing of various products and components of the electronics industry, including micro- and nano-electronics. One of the most informative and illustrative methods is projection X-ray microscopy. Specialized X-ray systems for process control are developed and used in industry. The key element in the design of an X-ray inspection system is an X-ray tube. In the overwhelming majority of cases, X-ray inspection systems are based on collapsible microfocus x-ray tubes with constant pumping. This greatly complicates the design of the installation, increases its dimensions, weight and cost. Objective. Analysis of possible technical and technological solutions that improve the availability of the X-ray system for monitoring of electronic components while maintaining the information content of the control. Materials and methods. The article presents the results of analytical studies of assessment of the degree of influence of the main parameters of the X-ray tube – the size of the focal spot and the focal length – on the resolution of the resulting X-ray images. The advantages and disadvantages of two variants of the construction of the X-ray inspection systems are described: based on collapsible and based on sealed X-ray tubes. The dependence of the size of the focal spot on the voltage on the X-ray tube and on the power supplied by the electron beam to the target of the X-ray tube is analyzed. It is shown that sealed (from a vacuum pumping system) micro focus X-ray tubes can be successfully used as a radiation source in installations for X-ray inspection. It is concluded that in most cases, sealed tubes are more practical. Results. In solving of most problems of non-destructive testing of electronic components in the composition of the Xray system, X-ray sources based on sealed X-ray tubes can be successfully used. Due to this, dimensions, weight, and the cost of an X-ray system for monitoring of electronic components are substantially reduced. Conclusion. Sealed X-ray tubes are an effective alternative in the development of an X-ray system for monitoring of electronic components, which enables to fundamentally increase the availability of such a system

X-RAYS SEPARATOR: FORWARD STEP IN TECHNOLOGY OF OPTICAL SEPARATION

Presently the X-ray separation is used not only for research program, but it is also elaborated and applied for different sectors of economy. The seeds as biological objects that possess the complicated microstructure are very difficult to be exanimated by x-ray technology. The application of x-rays and further elaboration of optical  separators, principle  of action, basic specifications, way of their use and their efficiency was shown in the article. The x-ray separator may distinguish all hidden seed defects as it was described by a programmer, where owing to the use of the optical separating block in visual range it is possible to add some more details as a shape, brightness and a color of object surface being exanimated. The elaboration of such separation equipment is scientifically hard work requiring time and expenses. Last year researchers of ‘LETI’ developed the working model of industrial x-ray separator for examination of grains and nuts in different crops. This model was made on the basis of photoseparator F-5 manufactured at OAO ‘Voronezhselmash’. The instrument state and its mechanism operation are highlighted on monitor. In the regime of processing (separation and examination) of each controlled batch, the passport is produced with  following  information on identification  code,  time of material receiving, time of test passed, number of grains or seeds tested. The code of receiver of material is given to each of established characteristics when working the regime of separation, determination of number of objects with characteristics tested and number of unidentified objects. The application of x-ray separators constructed on the basis of photoseparator F-5 enables to carry out the complex estimation on seed quality and separation in only instrument with the development of electronic protocol with many characteristics