Application of laser diodes and photodetectors on multiple-quantum wells at the hot-metal pyrometry

In the paper,the method of relative spectroreflectometry at using the infra-red photodetectors with a wide diapason of the spectral photosensitivity is suggested.Methodical errors at exponential and power dependencies of the emissivity of an object on the wavelength are analysed. Possible design of a pyrometer for measurements of temperature of hot metals is described and attractiveness of quantum-well laser diodes and superlattice photodetectors based on the GaSb compounds is discussed. Keywords: pyrometry, spectroreflectometry, near-infrared range, photodetector, laser diode, methodical erro

Squeezed colour states in gluon jet

The possibility of the formation of squeezed states of gluon fields in quantum chromodynamics due to nonlinear nonperturbative self interaction during jet evolution in the process of e(+)e(-) annihilation into hadrons, which are analogous to the quantum photon squeezed states in quantum electrodynamics, is demonstrated. Additionally, the squeezing parameters are calculated

Спектрофотометры диффузного отражения на основе мини-спектрометров C12880MA и C11708MA Hamamatsu

Diffuse reflection spectroscopy with spatial resolution is a promising direction of non-destructive control of the properties of a number of scattering fine-dispersed materials, including food products. It can find wide practical application only in the presence of compact, easy-to-use and inexpensive spectrophotometric equipment. The aim of the article is to investigate the possibility of creating portable spectrophotometers based on Hamamatsu mini-spectrometers, which work together with modern computing facilities.The schematics for connecting the C12880MA and C11708MA mini-spectrometers to portable computing devices are reviewed. Shows the feasibility of using a small-sized microprocessor board ARM STM32F103C8T6 (Blue pill) on the chip STM32F103C8T6. Its use in the connection scheme has simplified data exchange with the control computer via USB interface and the formation of all the signals that are needed to control the mini-spectrometer.Two experimental samples of spectrophotometers based on C12880MA and C11708MA mini-spectrometers and STM32 microprocessors were created and their characteristics were studied. The calibration procedure and features of the software for these spectrophotometers are presented. The described features ensure the efficiency of software modification for the spectrophotometric problem to be solved. The presence of distortions of the registered spectra in the short-wave part of the spectral range of C12880MA was revealed. They arise due to focusing by the concave diffraction grating of a part of the radiation scattered by it into zero order.Approbation of developed portable spectrophotometers based on Hamamatsu mini-spectrometers indicates the possibility of their use in portable spectrophotometric equipment and devices for spectral control of optical properties of scattering materials. The described calibration technique allows you to determine the range of the spectrum, in which the distortions of the recorded spectra are minimal. The proposed solutions significantly reduce the cost of diffuse reflectance spectroscopy devices with spatial resolution and expand the possibilities of their use in various branches of science and industry.Спектроскопия диффузного отражения с пространственным разрешением – перспективное направление неразрушающего контроля свойств ряда рассеивающих мелкодисперсных материалов, в том числе и продуктов питания. Она может найти широкое практическое применение только при наличии компактной, простой в применении и недорогой спектрофотометрической техники. Цель статьи – исследование возможности создания портативных спектрофотометров на основе мини-спектрометров Hamamatsu, которые работают в комплексе с современными вычислительными средствами.Рассмотрены схемы подключения мини-спектрометров C12880MA и C11708MA к портативным вычислительным устройствам. Показана целесообразность использования малогабаритной микропроцессорной платы ARM STM32F103C8T6 (Blue pill) на чипе STM32F103C8T6. Её использование в схеме подключения позволило упростить обмен данными с управляющим компьютером по USB интерфейсу и формирование всех сигналов, которые необходимы для управления работой мини-спектрометра.Созданы два экспериментальных образца спектрофотометров на основе мини-спектрометров C12880MA и C11708MA и микропроцессоров STM32 и исследованы их характеристики. Приведены методика градуировки и особенности программного обеспечения этих спектрофотометров. Описанные особенности обеспечивают оперативность модификации программного обеспечения под решаемую спектрофотометрическую задачу. Выявлено наличие искажений регистрируемых спектров в коротковолновом участке спектрального диапазона C12880MA. Они возникают за счёт фокусировки вогнутой дифракционной решеткой части рассеиваемого ей излучения в нулевой порядок.Апробация созданных портативных спектрофотометров на основе мини-спектрометров Hamamatsu указывает на возможность их применения в портативной спектрофотометрической технике и устройствах спектрального контроля оптических свойств рассеивающих материалов. Описанная методика градуировки позволяет определять диапазон спектра, в котором искажения регистрируемых спектров минимальны. Предлагаемые решения позволяют существенно снизить стоимость устройств спектроскопии диффузного отражения с пространственным разрешением и расширить возможности их использования в различных отраслях науки и производства

Методика определения диаметра и площади внутреннего просвета видимых сосудов глаза

The study of the effects on the microvasculature of various vasoactive drugs requires appro-priate methods and equipment for determining the basic physiological parameters of small blood vessels: their internal diameter and cross-sectional area, specific density, and blood flow velocity. Therefore, the purpose of the article is to study the possibilities of improving the reliability of determining the internal diameter and cross-sectional area of the visible blood vessels of bulbar con-junctival of the eye.A technique for obtaining digital video recordings of the bulbar conjunctiva of the eye, based on the pulse illumination of the study area, is proposed. A prototype of the equipment with a spatial resolution of 2 µm video is described, which allows to trace all visible blood vessels, including capillaries. An algorithm for stabilizing the position of a sequence of digital images of the bulbar conjunctiva relative to the first frame is discussed. It is based on the use of subpixel interpolation when searching for a global minimum of the standard deviation of the differences in brightness of the first and selected frame.The proposed algorithms for tracing the vascular pattern and determining the internal diameter and cross-sectional area of the blood vessels are described. An original method for calculating them is proposed, which is based on determining the area and height of a cross section of a blood vessel image. The problem of verification of the obtained results is discussed.The described approach to make it possible to create diagnostic images of the visible blood vessels of the bulbar conjunctiva, including the capillaries, with an indication of their diameters. Examples of the construction of histograms of the distribution of the internal diameter and cross-sectional area of these blood vessels are presented.The proposed technique and hardware solutions have the prospect of being used in creating equipment for complex non-invasive diagnostics of the microvasculature and monitoring the effectiveness of treating various diseases of the cardiovascular system, since the conditions of the eye blood vessels correlate with the state of the blood vessels in other organs.При контроле воздействия на микроциркуляторное русло различных сосудоактивных препаратов необходимы методика и соответствующая аппаратура определения их основных физиологических параметров: диаметра и площади внутреннего просвета, их удельной плотности, а также скорости кровотока. Поэтому цель данной работы – исследование возможностей повышения достоверности определения диаметра и площади внутреннего просвета видимых сосудов бульбарной конъюнктивы глаза. Предложена методика получения цифровых видеозаписей бульбарной конъюнктивы глаза, основанная на импульсной подсветке исследуемого участка. Описан макетный образец аппаратуры, обеспечивающей пространственное разрешение видеосъемки 2 мкм, что позволяет прослеживать все видимые сосуды, включая и капилляры. Обсуждается алгоритм стабилизации положения последовательности цифровых изображений бульбарной конъюнктивы относительно первого кадра, основанный на применении субпиксельной интерполяции при поиске глобального минимума среднеквадратического отклонения разностей яркостей первого и обрабатываемого кадра.Рассматриваются предлагаемые алгоритмы трассировки сосудистого рисунка и определения диаметра и площади внутреннего просвета сосудов. Предложен оригинальный способ их вычисления, основанный на определении площади и высоты поперечного сечения изображения сосуда. Обсуждается проблема верификации получаемых результатов.Описанный подход позволяет формировать диагностические изображения видимых сосудов бульбарной конъюнктивы, включая и капилляры, с указанием их диаметра и построением гистограмм их распределения по площади внутреннего просвета.Учитывая корреляцию состояния сосудов глаз с состоянием сосудов в других органах, предлагаемая методика и аппаратурные решения имеют перспективу использования при создании аппаратуры для комплексной неинвазивной диагностики состояния микроциркуляторного русла и контроля эффективности лечения различных заболеваний сердечно-сосудистой системы

Small-Size Resonant Photoacoustic Cell of Inclined Geometry for Gas Detection

A photoacoustic cell intended for laser detection of trace gases is represented. The cell is adapted so as to enhance the gas-detection performance and, simultaneously, to reduce the cell size. The cell design provides an efficient cancellation of the window background (a parasite response due to absorption of laser beam in the cell windows) and acoustic isolation from the environment for an acoustic resonance of the cell. The useful photoacoustic response from a detected gas, window background and noise are analyzed in demonstration experiments as functions of the modulation frequency for a prototype cell with the internal volume ~ 0.5 cm^3. The minimal detectable absorption for the prototype is estimated to be ~ 1.2 10^{-8} cm^{-1} W Hz^{-1/2}.Comment: 11 pages, 5 figure

Методы лазерной спектроскопии в средствах непрерывного контроля содержания О2 и СО в дымовых газах котлов

Application efficiency of various absorption laser spectroscopy methods for determination of gas component concentration in boiler smoke gases has been studied in the paper, O2 and CO absorption spectra have been analyzed, optimum absorption lines in near IR spectral range (about 0.76 µm for O2 and 1.56 µm for CO) have been selected and graphical dependences of intensity and half-width of the selected lines on the investigated medium temperature and pressure have been shown. Processes of monitoring CO and O2 content in boiler smoke gases while using basic laser spectroscopy methods have been simulated and measuring errors have been analyzed. It has been found out that in order to decrease methodical errors of concentration measuring it is necessary to take into account the investigated medium temperature and pressure. The paper shows that the least errors of continuous CO and O2 concentration monitoring at the presence of variations in dissipative losses have been ensured by the modified correlation method though its threshold sensitivity is less than integral and correlation ones.Исследована эффективность применения различных методов абсорбционной лазерной спектроскопии для определения концентрации газовых компонент в дымовых газах котлов. Проанализированы спектры поглощения О2 и СО, выбраны оптимальные линии поглощения в ближней ИК области спектра (в районе 0,76 мкм для О2 и 1,56 мкм для СО) и приведены графические зависимости интенсивности выбранных линий и их полуширины от температуры контролируемой среды и давления в ней. Смоделированы процессы контроля содержания СО и О2 в дымовых газах котлов при использовании основных методов лазерной спектроскопии и проанализированы погрешности измерений. Выяснено, что для уменьшения методических погрешностей измерений концентрации необходимо учитывать температуру контролируемой среды и давление в ней. Показано, что наименьшие погрешности непрерывного контроля концентрации СО и О2 при наличии вариаций диссипативных потерь обеспечивает модифицированный корреляционный метод, хотя его пороговая чувствительность меньше, чем интегрального и корреляционного

МЕТОДЫ И ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ КРОВЕНОСНЫХ СОСУДОВ И ТКАНЕЙ ГЛАЗА ЧЕЛОВЕКА

The article provides the reader with a number of strategies to the research of blood vessels and tissues of human eye by contactless optical methods. Techniques and apparatus for measuring of geometric parameters of the blood vessels, blood flow velocity and concentrations of ocular tissues chromophores are described. The research is aimed to reveal the most effective diagnostic criteria of vascular abnormalities by means of affordable to measure indicators.Предлагается ряд подходов к исследованию кровеносных сосудов и тканей глаза человека in vivo бесконтактными оптическими методами. Описаны методики и средства измерения геометрических параметров сосудов, скорости кровотока и концентраций хромофоров в тканях глаза. Исследования направлены на поиск новых эффективных технологий получения in vivo диагностических признаков сосудистых патологий

СВЕТОДИОДНЫЕ И ЛАЗЕРНЫЕ ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ

The paper contains estimation of threshold sensitivity of correlation measuring methods in light-emitting diode and laser devices for continuous control of boiler smoke gas composition. Proposals are given to eliminate influence of dissipation losses and instability of optic and electronic path parameters on the results of control process. It is shown that application of non-dispersion and modified correlation methods for measuring CO and O2 concentration and infra-red light-emitting diodes lasers make it possible to conduct continuous control of smoke gas composition. This control is made by means of smoke flow exposure without taking samples and ensuring small errors and operational reliability. Оценена пороговая чувствительность корреляционных методов измерений в светодиодных и лазерных средствах непрерывного контроля состава дымовых газов котлов. Предложены пути устранения влияния диссипативных потерь и нестабильности параметров оптико-электронного тракта на результаты контроля. Показано, что применение недисперсионного и модифицированного корреляционных методов измерений концентрации CO и O2 и инфракрасных светодиодов и лазеров позволяет вести непрерывный контроль состава дымовых газов путем просвечивания дымового потока, т. е. без забора проб, обеспечивая малые погрешности и эксплуатационную надежность

Technique for Measuring the Internal Diameter and Area of Visible Vessels of the Eye

The study of the effects on the microvasculature of various vasoactive drugs requires appro-priate methods and equipment for determining the basic physiological parameters of small blood vessels: their internal diameter and cross-sectional area, specific density, and blood flow velocity. Therefore, the purpose of the article is to study the possibilities of improving the reliability of determining the internal diameter and cross-sectional area of the visible blood vessels of bulbar con-junctival of the eye.A technique for obtaining digital video recordings of the bulbar conjunctiva of the eye, based on the pulse illumination of the study area, is proposed. A prototype of the equipment with a spatial resolution of 2 µm video is described, which allows to trace all visible blood vessels, including capillaries. An algorithm for stabilizing the position of a sequence of digital images of the bulbar conjunctiva relative to the first frame is discussed. It is based on the use of subpixel interpolation when searching for a global minimum of the standard deviation of the differences in brightness of the first and selected frame.The proposed algorithms for tracing the vascular pattern and determining the internal diameter and cross-sectional area of the blood vessels are described. An original method for calculating them is proposed, which is based on determining the area and height of a cross section of a blood vessel image. The problem of verification of the obtained results is discussed.The described approach to make it possible to create diagnostic images of the visible blood vessels of the bulbar conjunctiva, including the capillaries, with an indication of their diameters. Examples of the construction of histograms of the distribution of the internal diameter and cross-sectional area of these blood vessels are presented.The proposed technique and hardware solutions have the prospect of being used in creating equipment for complex non-invasive diagnostics of the microvasculature and monitoring the effectiveness of treating various diseases of the cardiovascular system, since the conditions of the eye blood vessels correlate with the state of the blood vessels in other organs

Preparation and processing of digital images of vessels of the eye sclera

Method and apparatus for obtaining of contrasting digital images conjunctival blood vessels are described. Pulsed LED lights are used to illuminate the sclera. The applicability of the proposed approach for studying in vivo vascular response to various impacts is shown