Введение к работе
Актуальность. С возникновения спектроскопии как науки, в частности спектроскопии високоионизованшіх атомов, ее развитие шло по двум направлениям: теоретические исследования, включатиме расчеты энергетических структур ионов, вероятностей переходов и т.п., и окспериментальноэ получение и изучение спектров. Применительно к олояшм атошшм спектрам эти два направления имеют следующие особенности. Чисто теоретические расчеты, как правило, имеют слишком большое рассогласование с экспериментом, чтобы их ііощо было использовать хотя би для нулевого приближения при отождествлении експериментальних спектров существующими методиками. Для устранения этого недостатка разработаны различные тюлуэмшрнческиа метода расчетов, учитывающие тем или иным образом накопленный експериментальний опит. Согласие с новшш експериментальними данными в втом случае тем лучше, чем больше информации нокно использовать из предыдущего опыта. Экспериментальные исследования в этой области можно разделить ча два класса: получение и регистрация спектров и отокдествленио спектров, определение бнергетичэскои структури ношв, вероятностей переходов и т.п. На датшл момент накоплен огромный материал по многим ионом элементов, являющийся результатом идентификации спектров. Но еще больше информации остается скрытой в большом количестве уже полученных и зпрегист-рпроватшх спектров, хранящихся в виде фотоспектрограмм. Это можно объяснить, во-первых, скачком в развитии методов получения и регистрации спектров еа последние десятилетня (источники, спектрографы, решетки и т.п.), во вторых, в процессе регистрации спектров експериментатори, как правило, брались за идентификаций наименее оломмх спектров, актуальных на тот момент. Это происходило, как по причине отсутствия или недостаточности необходимой для нолу&мпирического предсказания информации, так и по причине необходимости приложоїгая слишком больших нетворческих усилий. Процесс идентификации был И ООТРОТОЯ весьма трудоемким исследованием, содержащим значительную долю рутинних вичислений и порвборов. Достаточно скажіть, что ако-перимонтотору нужно из списка и насколько ivijivi а\'*кт]щ.пипик
линий иейги те несколько сотэн, которые удовлетворяют МНОГИМ связям, зачастую плохо определенным. Одним из важных факторов, необходимых для систематического изучения спектров высокоиони-эованяых атомов, является возможность быстрой я прецизионной обработки спектров, зарегистрированных на фотоспектрограммах, с целью получения информации о длинах волн, интенсивностях и профилях спектральных линии,
Цель работы. Поль» работы являлось: (а) формальное с точки зрения математики и логики описание данных и связей, используемых в задаче идентификации слоташх атошшх спектров; (0) разработка метода роаюния получаемых такій образом систем неравенств; (в) разработка негодо визуализации и редактирования данных и связей с цель» наиболее легкого использования тех из них, которые не поддаются формальному описанию; (г) разработка пакета программ, реализующего перечисленные метода; (д) разработка управляемого ЭВМ сканирующего микроденситометрв с лазерным измерителем перемещений, обеспечивающего сканирование фотоносителя о минимальным-шагом « 0.5 мкм, точностью * 0.1 мкм и измерение почернония в диапазоне 0 - 41) с погрешность « 0.02D; (е) разработка системы автоматической обработки фотоспевтрограмм, по-аволяпкен иметь в качестве результата обработки список длин вода, волновых чисел, интвисивностея и параметров профилей спектральних линии; (к) анализ, с помощью полученного метода идентификации п разработанных аппаратуру и пакета програми, конфигураций Зй*4'1 и заг5в пока Мп V и конфигураций 4dT и 4'J*E3p иона In VII ш переходам Зс1г4р - 4(1, - 5а и 4cf - 4de5p соответственно.
Научная новизна.
Предложен и развит новый подход к решению задачи идентификации слоетшх атомных спектров, основанннй на формальном описании данных и связей задачи я дальнейшей решении получаемых систем неравенств разработанным в работе методом распознавания образов.
Разработан управляемый ЭВМ сканирующий микродонситометр с лазерным измерителем перемещений, не ИМ9ППИЯ отечественных аналогов и не уступающий лучшим зарубекннм образцам, техничес-
кие решении защищены 4-ш авторскими свидетельствами на изоб-ретеїшя. На Сааз отого шіхроденсигомагра разработана система автоматической обработки фотоспектрогрвш, тнкке но имещая отечественных шіалогов.
Впврвие измерены и отождествлены 227 лштй пароходов 3d*4p - 4d, - 5в в ионе 11п V и 445 линий переходов 4d? - 4drf5p в ионе In VII. Определено полокение 10 уровней из 16 в конфигурации 3d26a и 46 уровней из 67 в конфигурации 3d*4d иона Мп V, а также 17 уровней из 19 в конфигурации ц7 ц 131 уровня ыз 180 в конфигурации 4de5p иона In VII.
Практическая ценность. Разработанный на основе предложенного метода распознавания пакет программ мокет Оить попользован для нденитификнции сложных атомних спектров. Разработашшй сканирующий шшроден-ситометр монет бить использован для ввода в ЭВМ изображения с фотоматериалов, где треОуется шаг оцифровки меньше 1 мкм. Разработашшй система автоматической обработки фотоспоктрограмм «олет бить использована для обработки спектров, зарегистрированных на фотоноснтеле.
Основные аащищаемне положения.
-
Натод раопознавашт образов для решения задачи идентификации олошшх атомних спектров, когда исходными данными и связям! являются: (а) система уровней конфигураций и предсказание величины энергий етих уровней; (0) ковариационная матрица предсказаний энергий уровней; (в) система искомых переходов U их предсказанные интенсивности; (г) список волнових чисел, шітеноиБНостей а параметров профилей експериментально наблюдаемых спектральних линий, возможно, состоящий из фрагментов; (д) ковариационная матрица измерений експериментальних волновых чисел.
-
Пакет прогрвш, раализущнй предложенный метод распознавания образов для решения задачи идентификации сложных атомных спектров.
-
Управляемый УВЫ сканирующий микроденситометр о лазерным измерителем перемещений. обеснечиваниий скани|ювиниа фото-носителя о мшшшшышм шагом 0.3,'-? мим, точностью отработки шага ие хука 0.05 мкн и измерении почернения в дннтккше U - 41)
- б -
с погрешностью не более 0.02D.
4. Система автоматической обработки фотоспектрограмм на
базе разреботашюго сканирующего микроденситометра, осуществ-
ладшя ввод изобретения спектра о фотоносиголя в память ЭВМ и
ОГфЭбОТКУ ВВбдаїІНОГО ИЗОбрВКЭНЛЯ ВОЛОТЬ ДО ПОЛУЧВІШЯ ДЛ5Ш воля
найденных спектральных линий. Точность и воспроизводимость, достигаемые в системо, - 0.3 мкм и 0.1 мкм соответствэгаю.
5. Измерение с помощью разработанной системы автоматичес-
кой обработки фотошгекгрограш длин волн переходов 3de4p - Ай,
- 5н и 4сГ - 4d"5p в нонах Мп V и In VII соответственно, а
также идентификация с помощью предложенного метода распознава-
ния образов этих переходов и определение энергий уровней кон
фигурации 3d*4d і! 34*58 в ионв Мп V и конфигурации 4d7 и 4d"5p
п ионе In VII.
Апробация работы. Результаты, составляющие содержите диссертации Сили до-ложшш на XXVI международном коллоквиума по спектроскопии (XXVI OSI SOPIA )989), на Всесоюзных семинарах но спектроскопии (Гостов Великий, 1990; Суздаль, 1991), на II Всесоюзном совещании "Автоматизация измерений и обработки дэгшых фотографических, методов спектрального анализа" (Обнинск, 1992).
Структура и объем диссертации.
