Содержит основные теоретические положения, касающиеся построения и функционирования цифровых производств, а также примеры и основные характеристики автоматизированного оборудования, которое установлено и используется в центре прототипирования, созданном на базе Волгоградского государственного технического университета. Описаны лабораторно-практические работы, которые проводятся в виде мастер-классов или лабораторных работ с использованием вычислительной техники и оборудования кафедры АПП и центра прототипирования. Предназначено для студентов всех форм подготовки, обучающихся по направлениям 15.03.04, 15.04.04 «Автоматизация технологических процессов и производств», 27.03.04, 27.04.04 «Управление в технических системах», 15.04.06 «Мехатроника и робототехника».
Содержит теоретические основы функционального моделирования по стандарту IDEF0. Рассмотрены принципы построения функциональных моделей бизнес-процессов. Приведены основные сведения о программном пакете «Ramus Educational», который является компьютерным инструментом для анализа, моделирования и разработки систем по стандарту IDEF0. Предложен ряд лабораторных работ по созданию функциональных моделей в программном пакете «Ramus Educational», выполнение которых позволит закрепить практические навыки по разработке моделей в нотации IDEF0. Предназначено для студентов всех форм подготовки, обучающихся по направлению 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств».
Приводятся результаты исследований оптических свойств наноструктурированных образцов алюмооксидной керамики. Установлено, что лазерная обработка поверхности образцов приводит к существенному изменению состава и структуры приповерхностного слоя. Методами оптической спектроскопии, катодолюминесценции и термолюминесценции выявлена генерация в алюмооксидной керамике, в процессе лазерной обработки, повышенной концентрации F-центров и их производных. Показана возможность использования наноструктурированной алюмооксидной керамики при создании высокочувствительных дозиметров ультрафиолетового и рентгеновского излучения.
Описывается поведение многослойного фотодетектора с квантовыми точками германия в кремнии и его параметры при различных рабочих режимах. Рассматриваются вопросы оптимизации условий роста в методе молекулярно-лучевой эпитаксии для повышения эффективности инфракрасных фотоприемников с квантовыми точками. В качестве модельной материальной системы для теоретических исследований выбраны многослойные гетероструктуры с квантовыми точками германия на поверхности кремния. В представленной работе разработана теоретическая модель для учета наличия в фотодетекторах нескольких слоев квантовых точек, а также рассогласования квантовых точек по размерам. Проведены расчеты шумовых и сигнальных характеристик инфракрасных фотоприемников на основе гетероструктур с квантовыми точками германия на кремнии. Оценены темновые токи в таких структурах, вызванные тепловой эмиссией и барьерным туннелированием носителей. Для проверки модели мы сравнили теоретические значения темнового тока с экспериментальными результатами, полученными в работах других исследователей.
Приведен расчет фоточувствительности кремниевых фотодиодов с учетом поглощения на свободных носителях в диффузионных слоях, позволяющий определить требования к их параметрам для снижения этого эффекта.
Показано, что величина пропускания длинноволнового излучения в кремниевых структурах может также уменьшаться за счет поглощения на свободных носителях в диффузионных слоях.
В квантоворазмерных частицах полупроводников CdSe, PbS, HgSe, InSb наблюдается высокая, с кратностью до двух порядков, фотопроводимость для межзонных переходов неравновесных носителей, обусловленная снятием или ослаблением блокировки кулоновским ограничением и одноэлектронным током. В условиях размерного квантования наблюдаемые резонансные токовые пики обнуляются или сдвигаются в сторону меньших энергий. Энергетический минимум регистрируемых при этом квантов равен примерно 100 мэВ. Полученные результаты могут иметь применение в неохлаждаемых ИК-детекторах, в том числе однофотонных.
Установлена связь между мощностью электромагнитного излучения плазмы дуги и величиной потока излучения, падающего на поверхность фотоприёмника. С этой целью решено уравнение переноса излучения в плазме дуги для случаев, когда поверхности электродов полностью отражают либо полностью поглощают падающее на них излучение. Рассматривается случай, когда газоразрядная плазма является аксиально-симметричной, однородной и находится в состоянии локального термодинамического равновесия. Получены формулы для мощности Ppl излучения дуги и мощности Pd излучения, падающего на фотоприёмник. Установлено соотношение, связывающее мощности Ppl и Pd. Выполнен численный анализ этого соотношения в широком диапазоне значений геометрических параметров задачи. Результаты расчётов представлены в удобной графической форме. Получены простые асимптотические формулы, связывающие Ppl и Pd в широкой области параметров эксперимента.
Выполнено численное моделирование влияния отражательного электрода на ионный состав плазмы планарного магнетрона, в разрядную область которого инжектируется электронный пучок с независимыми током и энергией электронов. Результаты численного моделирования свидетельствуют о том, что в такой конфигурации, более высокие значения концентрации ионов рабочего газа (аргона) и катода-мишени (меди) магнетрона достигаются за счет более высокой степени удержания в области гене-рации плазмы инжектированных электронов вследствие их частичного отражения и отклонения в тормозящем поле отражательного электрода. Результаты расчетов удовлетворительно согласуются с экспериментальным масс-зарядовым составом ионов плазмы такого магнетрона.
Представлен анализ формирования войда в установке ПК3 в пылевой плазме с частицами меламин формальдегида диаметром 3,4 мкм в ВЧ-разряде в аргоне при давлении 12–50 Па в условиях микрогравитации на МКС. Однородное состояние плазмы удаётся получить только при напряжении, близком к напряжению погасания разряда. Наложение низкочастотного напряжения с частотой 20–50 Гц стабилизирует состояние пылевой плазмы и сдвигает порог образования войда в сторону более высоких ВЧ-напряжений. Показано, что образование войда связано с нелокальной ионизацией плазмы в центре разряда быстрыми электронами, которые нагреваются в приэлектродных слоях.
Приведены результаты экспериментального исследования воздействия на поверхность плоского заземленного электрода плазмы импульсного высоковольтного разряда наносекундной длительности в воздухе атмосферного давления, возбуждаемого в резко неоднородном электрическом поле. Показано, что при относительно больших межэлектродных расстояниях между острийным катодом и плоским анодом реализуется диффузный разряд, обеспечивающий однородное воздействие плазмы разряда на поверхность анода.