Научная статья на тему 'Индентификация наночастиц серебра и золота на полиэфирных волокнах при контроле по поляризационным характеристикам составляющих рамановских спектров'

Индентификация наночастиц серебра и золота на полиэфирных волокнах при контроле по поляризационным характеристикам составляющих рамановских спектров Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
193
41
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
ПОЛИЭФИРНОЕ ВОЛОКНО / НАНОЧАСТИЦЫ СЕРЕБРА / НАНОЧАСТИЦЫ ЗОЛОТА / РАМАНОВСКИЕ СПЕКТРЫ / ИДЕНТИФИКАЦИЯ НАНОЧАСТИЦ / ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАМАНОВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ / МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СПЕКТРОВ / ФОНОВЫЕ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ РАМАНОВСКИХ СПЕКТРОВ / ДОСТОВЕРНОСТЬ КОНТРОЛЯ / ВЕРОЯТНОСТЬ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ РАЗБРОСОВ НОРМАЛЬНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ / POLYESTER FIBER / SILVER NANOPARTICLES / GOLD NANOPARTICLES / RAMAN SPECTRA / IDENTIFICATION OF NANOPARTICLES / THE POLARIZATION CHARACTERISTICS OF RAMAN SPECTROSCOPY / MATHEMATICAL MODELING OF THE SPECTRA / THE BACKGROUND FLUORESCENT COMPONENTS OF THE RAMAN SPECTRA / THE ACCURACY OF THE CONTROL / PROBABILITY OF CROSSING THE SCATTER OF NORMAL DISTRIBUTIONS

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Емельянов Виктор Михайлович, Добровольская Татьяна Александровна, Данилова Светлана Анатольевна, Емельянов Виктор Викторович, Бутов Константин Валерьевич

Применение современных методов обработки, повышение требований к качеству продукции легкой промышленности привели к необходимости создания наноструктурированных текстильных материалов. Поэтому имеются основательные предпосылки для разработки инновационной технологиии процесса нанесения наночастиц серебра или золота на текстильные материалы с целью увеличения срока службы металлизированных материалов. Для создания процесса управления технологическим режимом обработки материала коллоидным раствором серебра, золота необходимо построить математическую модель, характеризующую данное явление. Моделирование процессов подбора технологических режимов в текстильном производстве характеризуется некоторыми трудностями, обусловленными технологическими особенностями обработки. В статье приведены результаты оценки достоверности идентификации наночастиц коллоидного серебра и золота на полиэфирных волокнах по составляющим рамановских спектров при контроле по поляризационным характеристикам. Достоверность идентификации наночастиц оценивалась по совместной вероятности пересечения разбросов нормальных распределений интенсивностей рамановских спектрограмм как наночастиц серебра, так и наночастиц золота на полиэфирных волокнах в зависимости от продольной и поперечной поляризации лазерного излучения по всему диапазону изменений волновых чисел. Предлагаемая авторами методика моделирования позволит производить контроль и идентификацию малого количества различных наночастиц (серебра, золота) на текстильных волокнах с высокой достоверностью.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Емельянов Виктор Михайлович, Добровольская Татьяна Александровна, Данилова Светлана Анатольевна, Емельянов Виктор Викторович, Бутов Константин Валерьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Identification of nanoparticles of silver and gold on polyester fibers under the control of polarization characteristics on ingredients of the Raman spectra

The use of modern methods of treatment, increasing quality requirements of light industry have led to the need to create nanostructured textiles. Therefore, there is substantial preconditions for the development of innovative technologies application process silver or gold nanoparticles for textile materials in order to extend the life of metallic materials. To create a process of technological mode of processing the material colloidal solution of silver and gold to build a mathematical model that characterizes this phenomenon. Modeling of processes of selection of process conditions in the textile industry is characterized by some difficulties due to the technological features of processing. The results of evaluation of the reliability of the identification of colloidal nanoparticles of silver and gold on the polyester fibers on the components of the Raman spectra in the control of polarization characteristics. The reliability of the identification of nanoparticles was evaluated by the joint probability of intersection spreads normal distributions of intensities of Raman spectrogram as silver nanoparticles and gold nanoparticles on polyester fibers as a function of the longitudinal and transverse polarization of the laser radiation over a range of changes in wave numbers. The proposed modeling technique will allow the authors to make the control and identification of small amounts of various nanoparticles ( silver, gold ) on the textile fibers with high reliability.

Текст научной работы на тему «Индентификация наночастиц серебра и золота на полиэфирных волокнах при контроле по поляризационным характеристикам составляющих рамановских спектров»

УДК 51-74:677.03

Емельянов Виктор Михайлович

ФГБОУ «Юго-Западный государственный университет»

Россия, Курск Доктор технических наук, профессор Руководитель Научно-образовательного центра нанотехнологий в электронике

E-Mail: emelianov@nm.ru

Добровольская Татьяна Александровна

ФГБОУ «Юго-Западный государственный университет»

Россия, Курск Кандидат технических наук, доцент E-Mail: dobtatiana74@mail.ru

Данилова Светлана Анатольевна

ФГБОУ «Юго-Западный государственный университет»

Россия, Курск Кандидат технических наук, доцент E-Mail: da.swetl@yandex.ru

Емельянов Виктор Викторович

ФГБОУ «Юго-Западный государственный университет»

Россия, Курск

Ст. инженер Научно-образовательного центра нанотехнологий в электронике

E-Mail: wemelyanov@yandex.ru

Бутов Константин Валерьевич

ФГБОУ «Юго-Западный государственный университет»

Россия, Курск Аспирант E-Mail: koc_@mail.ru

Орлов Евгений Юрьевич

ФГБОУ «Юго-Западный государственный университет»

Россия, Курск Студент E-Mail: orlik.93@mail.ru

Индентификация наночастиц серебра и золота на полиэфирных волокнах при контроле по поляризационным характеристикам составляющих рамановских спектров

Аннотация: Применение современных методов обработки, повышение требований к качеству продукции легкой промышленности привели к необходимости создания наноструктурированных текстильных материалов. Поэтому имеются основательные предпосылки для разработки инновационной технологиии процесса нанесения наночастиц серебра или золота на текстильные материалы с целью увеличения срока службы металлизированных материалов. Для создания процесса управления технологическим режимом обработки материала коллоидным раствором серебра, золота необходимо построить математическую модель, характеризующую данное явление. Моделирование процессов подбора технологических режимов в текстильном производстве характеризуется некоторыми трудностями, обусловленными технологическими особенностями обработки.

В статье приведены результаты оценки достоверности идентификации наночастиц коллоидного серебра и золота на полиэфирных волокнах по составляющим рамановских спектров при контроле по поляризационным характеристикам. Достоверность идентификации наночастиц оценивалась по совместной вероятности пересечения разбросов нормальных распределений интенсивностей рамановских спектрограмм как наночастиц серебра, так и наночастиц золота на полиэфирных волокнах в зависимости от продольной и поперечной поляризации лазерного излучения по всему диапазону изменений волновых чисел.

Предлагаемая авторами методика моделирования позволит производить контроль и идентификацию малого количества различных наночастиц (серебра, золота) на текстильных волокнах с высокой достоверностью.

Ключевые слова: Полиэфирное волокно; наночастицы серебра; наночастицы золота; рамановские спектры; идентификация наночастиц; поляризационные характеристики рамановской спектроскопии; математическое моделирование спектров; фоновые люминесцентные составляющие рамановских спектров; достоверность контроля; вероятность пересечения разбросов нормальных распределений.

Идентификационный номер статьи в журнале 58ТУЫ613

Victor Emelyanov

Southwest State University Russia, Kursk

E-Mail: emelianov@nm.ru

Tatyana Dobrovolskaya

Southwest State University Russia, Kursk E-Mail: dobtatiana74@mail.ru

Svetlana Danilova

Southwest State University Russia, Kursk E-Mail: da.swetl@yandex.ru

Victor Emelyanov

Southwest State University Russia, Kursk E-Mail: wemelyanov@yandex.ru

Konstantin Butov

Southwest State University Russia, Kursk

E-Mail: koc_@mail.ru

Evgeny Orlov

Southwest State University Russia, Kursk E-Mail: orlik.93@mail.ru

Identification of nanoparticles of silver and gold on polyester fibers under the control of polarization characteristics on ingredients of the Raman spectra

Abstract: The use of modern methods of treatment , increasing quality requirements of light industry have led to the need to create nanostructured textiles. Therefore, there is substantial preconditions for the development of innovative technologies application process silver or gold nanoparticles for textile materials in order to extend the life of metallic materials. To create a process of technological mode of processing the material colloidal solution of silver and gold to build a mathematical model that characterizes this phenomenon . Modeling of processes of selection of process conditions in the textile industry is characterized by some difficulties due to the technological features of processing.

The results of evaluation of the reliability of the identification of colloidal nanoparticles of silver and gold on the polyester fibers on the components of the Raman spectra in the control of polarization characteristics. The reliability of the identification of nanoparticles was evaluated by the joint probability of intersection spreads normal distributions of intensities of Raman spectrogram as silver nanoparticles and gold nanoparticles on polyester fibers as a function of the longitudinal and transverse polarization of the laser radiation over a range of changes in wave numbers.

The proposed modeling technique will allow the authors to make the control and identification of small amounts of various nanoparticles ( silver, gold ) on the textile fibers with high reliability .

Keywords: Polyester fiber; silver nanoparticles; gold nanoparticles; Raman spectra; identification of nanoparticles; the polarization characteristics of Raman spectroscopy; mathematical modeling of the spectra; the background fluorescent components of the Raman spectra; the accuracy of the control; probability of crossing the scatter of normal distributions.

Identification number of article 58TVN613

Поляризационные характеристики комбинационного рассеивания света (КРС) или рамановской спектроскопии позволяют значительно увеличить достоверность идентификации при контроле наночастиц, находящихся на волокнах тканей.

Проведенные работы [1-11] позволяют оценить наличие наночастиц на волокнах полиэфира, но определить их принадлежность к серебру или золоту затруднено из-за их малого количества.

Предлагаемые исследования позволяют с высокой достоверностью различить волокна, покрытые наночастицами серебра или золота, по поляризационным характеристикам рамановских спектров с использованием многомерных методов оценки достоверности и векторно-матричной корреляции и автокорреляции.

При проведении эксперимента выбраны полиэфирные (ПЭ) волокна, на которые были нанесены наночастицы серебра из коллоидного раствора наночастиц серебра AgБион - 2 (ТУ 2499-003-44471019-2006, концерн «Наноиндустрия»), а также наночастицы золота из коллоидного раствора наночастиц золота (ТУ 9154-001-93099853-06 НПО БИОТЕСТ). Полиэфирное волокно было выбрано из-за малого количества пиков - главных составляющих рамановского спектра. Получены следующие виды образцов волокон: с наночастицами серебра 1 -6 и с наночастицами золота 1 Au - 6Au. Образцы с наночастицами серебра измерены с поляризацией вдоль волокон 1, 2 и 3; а образцы 4, 5 и 6 - с наночастицами серебра измерены с поляризацией поперек волокон. Образцы с наночастицами золота измерены с поляризацией вдоль волокон 1Au, 2Au и 3Au; а образцы с наночастицами золота 4Au, 5Au и 6Au измерены с поляризацией поперек волокон. Измерения были проведены на сканирующем зондовом микроскопе (СЗМ) с конфокальным рамановским и флюоресцентным спектрометром OmegaScope™ -. На каждом образце были проведены измерения с поляризацией лазерного луча вдоль и поперек волокон при расположении волокон с предметным столиком на столе микроскопа СЗМ.

Перевод рамановских спектрограмм из программы Spekwin32 в Mathcad осуществлялся через Excel compatible ASCII. В результате получены спектрограммы, изображенные на рисунке 1 и 2.

Е1,

6000

4000

2000

0 2000 4000 6000

Е1

а

Е3,

6000

4000

2000

||> *

■г

0 2000 4000 6000

Е31,0

в

2000

1500

Е51 11000

500

Г.

2000 4000 6000 Е51,0

д

8000

6000

Е21, 14000

2000

1 ч

0 2000 4000 6000

Е2

1,0

б

Е4,

2500

2000

1500

1000

500

. I

0 2000 4000 6000

Е41,0 г

2000

1500

Е61 11000

500

I

2000 4000 6000 Е61,0

е

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 1. Спектрограммы рамановского комбинационного рассеяния света в системе Ма^Саё: а, б, в - поляризация вдоль ПЭ волокон с наночастицами серебра; г, д, е - поляризация

поперек ПЭ волокон с наночастицами серебра

0

0

0

0

3GGG

2GGG

ElAu

і,!

lGGG

■ 4

G 2GGG 4GGG 6000

El

SGGG

6000

E2Au l4GGQ

2GGG

II 1' 1

G 2GGG 4GGG 6GGG

і,0

E2

1,Q

l5GG

lGGG

E3Au1 l

5GG

G 2GGG 4GGG 6GGG

E31, Q

в

25GG

2GGG

l5GG

E4Au1,l

lGGG

5GG

G 2GGG 4GGG 6GGG E41,q

г

2GGG

l5GG

E5Au1 llGGG

5GG

G 2GGG 4GGG 6GGG

E6Au

l -lG4

SGGG

6GGG

4GGG

2GGG

II

1 1 Л

G 2GGG 4GGG 6GGG

E5

1,Q

E6

1, о

Рис. 2. Спектрограммы рамановского комбинационного рассеяния света в системе MathCad: а, б, в - поляризация вдоль ПЭ волокон с наночастицами золота; г, д, е - поляризация

поперек ПЭ волокон с наночастицами золота

б

а

д

е

Оценка параметров распределения интенсивностей спектрограмм рис. 1 и 2 проведена по математическим ожиданиям, по средним квадратическим отклонениям интенсивностей и по достоверности контроля наличия наночастиц серебра (1) и золота (2) и совместную обработку по (3)-(5):

ME123ь= (Б1|,1+ E2i,l+ E3i,l)/3, ME456i:= (Б4ц+ E5i,l+ Б6ц)/3,

стА123ь= {[(Б1|,1- ME123i)2 + (Б2|,1- ME123i)2 + (Б3ц- ME123i)2 ]/3}05,

стА456ь= {[(В4|,1- ME456i)2 + (Б5|,1- ME456i)2 + (Б6ц- ME456i)2 ]/3}05. (1)

Для моделей параметров спектрограмм волокон с наночастичами серебра (1) построены для каждого значения 1 зависимости распределений интенсивностей спектра ME123i , ME456i , оА123; и оА456; от волновых чисел рис. 3.

6000

4000

МЕ1231 МЕ456,

2000

600

400

аАЩ

аА456,

200

['•У А

V1 1, ' ?! \

\ \ 1

2000 4000 6000

Е11 0

0 2000 4000 6000

Е1

1,0

а б

Рис. 3. Зависимости параметров распределений интенсивностей спектра ПЭ волокон с наночастицами серебра от волновых чисел: а - математические ожидания МЕ1231 при поляризации вдоль волокон и МЕ4561 при поляризации поперек волокон; б - средние квадратические отклонения <уА1231 при поляризации вдоль волокон и оА45б1 при поляризации

поперек волокон

ME123Auь= ^^^,1+ E2Aui,l+ E3Auц)/3, ME456Aщ= (E4Auц+ E5Auц+ E6Auц)/3,

стA123Aщ:= {[(£^^,1- ME123Aui)2 + (E2Auy- ME123Aui)2 + (E3Aui,l- ME123Aui)2 ]/3}05,

стA456Aщ:= {[(E4Aui,l- ME456Aui)2 + (E5Auy- ME456Aui)2 + (E6Aui,l- ME456Aui)2 ]/3}05. (2)

По моделям параметров спектрограмм волокон с наночастичами золота (2) построены для каждого значения ! зависимости распределений интенсивностей спектра ME123Aui , ME456Aui , aA123Aui и аА456Ащ от волновых чисел рис. 4.

0

0

5000

4000

3000

МЕ456Ли;

2000

1000

4000

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3000

0 2000 4000 6000

Е11,0

а

МЕ123Аи 12000

1000

0 2000 4000 6000

Е11 0

б

3000

2000

аА123Аи;

1000

1^1

2000

4000

Е1

4000

3000

аА456Аи12000

1000

6000

2000 4000

6000

1,0

Е1

1,0

Рис. 4. Зависимости параметров распределений интенсивностей спектра ПЭ волокон с наночастицами золота от волновых чисел: а, б - математические ожидания МЕ123Лп1 при поляризации вдоль волокон и МЕ456Ли при поляризации поперек волокон; в, г - средние квадратические отклонения аА123Ли\ при поляризации вдоль волокон и оА456Аы1 при

поляризации поперек волокон

Параметры распределений интенсивностей спектрограмм волокна как с наночастицами серебра, так и с наночастицами золота существенно различаются.

Здесь видно, что математические ожидания интенсивностей спектрограмм ПЭ волокон с наночастицами серебра при поляризации вдоль волокон ЫБ1231 в несколько раз превышают математические ожидания интенсивностей спектрограмм ПЭ волокон с наночастицами серебра при поляризации поперек волокон ЫБ4561 (рис. 3а). Причем, это явление относится как для фоновых составляющих, так и для пиков спектрограмм без фоновых составляющих.

Для средних квадратических отклонений интенсивностей спектрограмм ПЭ волокон с наночастицами серебра при поляризации вдоль волокон аА123; видно явное превышение по сравнению с оА456;.

Для наночастиц золота видно, что математические ожидания интенсивностей спектрограмм ПЭ волокон с наночастицами золота при поляризации вдоль волокон ME123Aui

0

0

0

0

в

г

различий практически не наблюдается с математическими ожиданими интенсивностей спектрограмм ПЭ волокон с наночастицами золота при поляризации поперек волокон ME456Aui (рис. 4 а, б). Причем, это явление относится как для фоновых составляющих, так и для пиков спектрограмм без фоновых составляющих.

Для средних квадратических отклонений интенсивностей спектрограмм ПЭ волокон с наночастицами золота при поляризации вдоль волокон аА123Ащ не видно явных различий по сравнению с аА456Ащ (рис. 4 в, г).

Для количественной оценки различий необходимо рассмотреть достоверность контороля по вероятности соприкосновения линий предельных отклонений с коэффициентом уь ME123i-yi. аА1231 с ME456i-yi. аА45б1, а также и для ME123Aui-yAui. аА123Ащ с ME456Aui-yAui. оА456Аи1 и их комбинаций [5-6].

Соприкосновение линий выявляется при моделировании путем определения коэффициентов У1 так, чтобы эти линии соприкасались в одной для каждой точки из 1=0.. .п:

Уь= (ЫБ1231 - ME456i ) / (<зА4561 + стА1230, уАи1:= (ЫБ123Аи1 - ME456Aui ) / (аА456Ащ +аА123 Ащ ), у123А§Аш:= (ЫБ1231 - ЫБ123Аи1 ) / (аА1231 + стА123Ащ), у456А§Аи1:= (ЫБ456Аи1 - ME456Agi ) / (аА456Ащ +аА456А§1 ),

у161 := (ME123i - ЫБ456Аи1 ) / (аА456Аи1 + стА1230, (3)

Оценка достоверности для наночастиц серебра проводится по следующим выражениям:

р11 = 1 - pnorm(ME123i - у1 . аА1231, ME123i , стА1230,

р21 = pnorm(ME456i + у1 . аА4561 , ЫБ4561 , аА4561). (4)

По уравнениям (5) оценивается достоверность для наночастиц золота:

р1Ащ = 1 - pnorm(ME123Aui - уАщ . аА123Ащ, ME123Aui , аА123Ащ),

р2Аи1 = pnorm(ME456Aui + уАщ . аА456Аи1 , ME456Aui , аА456АиО. (5)

Совместно для наночастиц серебра и золота при поляризации вдоль волокон

оценивается достоверность по следующим выражениям:

p1123AgAui = 1 - pnorm(ME123i - y123AgAui . аА1231, ЫБ1231 , стА1230,

p2123AgAui = pnorm(ME123Aui + y123AgAui . аА123Аи1 , ЫБ123Аи1 , оА123АиО. (6)

По уравнениям (7) оценивается достоверность совместно для наночастиц серебра и золота при поляризации поперек волокон:

p1456AgAui = 1 - pnorm(ME456Aui - y456AgAщ . аА456Ащ, ЫБ456Аи1 , аА456Ащ),

p2456AgAui = pnorm(ME456i + y456AgAui . аА4561 , ME456i , аА4561). (7)

Совместно для наночастиц серебра при поляризации вдоль волокон и наночастиц

золота при поляризации поперек волокон оценивается следующая достоверность:

p116AgAui = 1 - pnorm(ME123i - у16| . аА1231, ME123i , стА1230,

p216AgAui = pnorm(ME456Aui + у161 . аА456Аи1 , ЫБ456Аи1 , оА456АоО. (8)

Результаты определения достоверностей по выражениям (3)-(8) приведены на рисунках

5 и 6.

РІ23і

0.709

ЕІі , о

а

2000 4000

ЕІі , 0

б

6000

Рис. 5. Достоверность контроля наличия наночастиц серебра и золота: а - наночастицы серебра при поляризации вдоль и поперек волокон; б - наночастицы золота при поляризации

вдоль и поперек волокон

0

Е11,0

в

Рис. 6. Достоверность идентификации при совместном контроле наличия наночастиц серебра и золота: а - наночастицы серебра и золота при поляризации вдоль волокон; б -наночастицы серебра и золота при поляризации поперек волокон; в - наночастицы серебра при поляризации вдоль волокон и наночастицы золота при поляризации поперек волокон

Достоверность идентификации наночастиц серебра и золота при контроле показала высокие значения в локальных областях диапазона волновых чисел до 0.999999999999999. Однако достоверность идентификации наночастиц серебра и золота при контроле по средним значениям интенсивностей спектрограмм одновременно по всему диапазону волновых чисел дает низкие значения: p1_0=0.709, p1Au_0=0.5115, p1123AgAu_0=0.6813,

p1456AgAu_0=0.5324, pp116AgAu_0= 0.6586 (рис.5-6).

Поэтому было проведено моделирование достоверности идентификации наночастиц серебра и золота по оценке вероятности полной группы событий [12]:

р^ 1 := 1 - (1 - р1231) • (1 - р1Аи 1) • (1 - р1123 AgAu 1) • (1 - р1456 AgAu 1) • (1 - p116AgAu 1) т1п(р^) = 0.991

p£00 — 1 - (1 - 0.709>(1 - 0.5115)(1 - 0.6813)(1 - 0.5324)^(1 - 0.6586)

pZ00 = 0.992767679897238 (9)

Результаты оценки достоверности по моделям (9) приведены на рис. 7.

Данные достоверности контроля и индентификации наночастиц серебра и золота, выявленные по математическим моделям (3-8) лежат в пределах значений от 0.2 до 0.999999999999999 по всему диапазону для каждого значения волновых чисел с поляризацией лазера вдоль и поперек волокон. Это показывает высокую чувствительность метода выявления достоверности.

По модели (9) определены обобщенные значения параметров, общие для распределений по всему диапазону для каждого значения волновых чисел, и обобщенные достоверности контроля и идентификации наночастиц серебра и золота по оценке вероятности полной группы событий. В этом случае диапазон значений достоверности меняется от минимального значения 0.991 до максимального 0.999999999999999.

Достоверность идентификации наночастиц серебра и золота при контроле по средним значениям интенсивностей спектрограмм одновременно по всему диапазону волновых чисел с учетом оценки вероятности полной группы событий (9) дает высокое значение достоверности

0.993.

1 г

Р ^ !

р1230.995

0.993

0.99

'■ Г *7 £■

1

2000

4000 Е11,0

6000

а

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1000

1500

Е11,0 б

2000

Рис. 7. Достоверность идентификации при совместном контроле наночастиц серебра и золота по оценке вероятности полной группы событий: а - нормальный масштаб спектрограммы достоверности; б - увеличенный масштаб спектрограммы достоверности

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ на оборудовании регионального центра нанотехнологий в НОЦ-Наноэлектроника ЮЗГУ и института физики твердого тела РАН.

0

Выводы

1. В связи с большим разбросом значений информационных параметров при контроле наночастиц серебра и золота на полиэфирных волокнах и значительной неопределенностью в закономерностях их проявления наиболее подходящим является метод оценки достоверности контроля наличия наночастиц и их идентификации при учете поляризации лазерного излучения вдоль и поперек волокон.

2. Разработан метод определение параметров законов распределения интенсивностей рамановского спектра по каждому значению во всем диапазоне волновых чисел как для спектограмм вдоль, так и поперек волокон, содержащих наночастицы серебра и золота.

3. Для повышения достоверности идентификации наночастиц серебра и залота на волокнах проведено математическое моделирование данных спектрограмм по их обобщенным мамематическим ожиданиям и обобщенным средним квадратическим ожиданиям, а также и обобщенным вероятностям соприкосновения линий максимальных распределений составляющих спектрограмм.

4. Для устранения неопределенности и выявления закономерностей в

распределении параметров спектрограмм проведена оценка совместных параметров распределений интенсивностей спектрограмм в зависимости от волновых чисел (частоты) как составляющих спектрограмм при излучении лазера вдоль волокон, так и поперек при присутствии наночастиц серебра и золота.

5. Оценены многомерные параметры: математические ожидания, средние

квадратические отклонения спектральных составляющих для волокон с

наночастицами серебра и золота при поляризации лазера вдоль и поперек волокон.

6. Проведена оценка многомерной достоверности контроля и

индетификации наночастиц на ПЭ волокне по вероятности соприкосновения линий максимальных распределений данных составляющих спектрограмм и пиков интенсивностей для волокон с наночастицами серебра и золота при поляризации лазера вдоль и поперек волокон.

7. Выявлены по математическим моделям данные достоверности контроля и индентификации наночастиц серебра и золота в диапазоне значений от 0.2 до

0.999999999999999 по всему диапазону для каждого значения волновых чисел с поляризацией лазера вдоль и поперек волокон, что показывает высокую чувствительность метода.

8. Достоверность идентификации наночастиц серебра и золота при

контроле по средним значениям интенсивностей спектрограмм одновременно по всему диапазону волновых чисел дает низкие значения: р1_0=0.709, р1Аи_0=0.5115, р1123А§Аи_0=0.6813, р1456А§Аи_0=0.5324, р116А§Аи_0= 0.6586.

9. Обработка данных по математическим моделям контроля и

идентификации наночастиц серебра и золота по обобщенным значениям параметров общих для распределений средним значений интенсивностей спектрограмм одновременно по всему диапазону волновых чисел при оценке вероятности полной группы событий дает значение обобщенной достоверности 0.993. Это значение показывает высокую достоверность контроля и идентификации наночастицсеребра и золота на ПЭ волокнах.

10. Определены по обобщенным значениям параметров, общих для

распределений по всему диапазону для каждого значения волновых чисел, и обобщенных достоверностей контроля по достоверности идентификации наночастиц серебра и золота по оценке вероятности полной группы событий. Диапазон значений достоверности меняется от минимального значения 0.991 до максимального

0.999999999999999.

ЛИТЕРАТУРА

1. Jin Wang, LingTao Kong, Zheng Guo, JingYao Xu and JinHuai Liu. Synthesis of novel decorated one-dimensional gold nanoparticle and its application in ultrasensitive detection of insecticide/ J. Mater. Chem., 2010, V. 20, Issue 25, 5271-5279, DOI: 10.1039/C0JM00040J.

2. Ujjal Kumar Sur. Surface-Enhanced Raman Spectroscopy/ RESONANCE, February, 2010, 164 -164.

3. F. Schedin, E. Lidorikis, A. Lombardo, V. G. Kravets, A. K. Geim, A. N. Grigorenko, K. S. Novoselov and A. C. Ferrari. Surface Enhanced Raman Spectroscopy of Graphene/ http://www-g.eng.cam.ac.uk/nms/publications/pdf/Schedin Arxiv 2010.

4. Емельянов В.М., Ворначева И.В. Повышение точности математического моделирования фоновой составляющей рамановских спектров при контроле процесса нанесения нанозолота 10нм// Известия Юго-Западного университета, серия Физика и Химия. 2012. №2. С.121-124.

5. Емельянов В.М., Добровольская Т.А., Емельянов В.В., Орлов Е.Ю. Математическое моделирование составляющих рамановских спектрограмм при контроле процесса нанесения наночастиц золота 10 нм Au// Тезисы докладов на IX-ой Научно-практической конференции «Нанотехнологии-производству 2013». Москва, 10-12 апреля 2013г., С. 105-109.

6. Емельянов В.М., Добровольская Т.А., Емельянов В.В., Орлов Е.Ю. Математическое моделирование составляющих рамановских спектрограмм при контроле процесса нанесения наночастиц золота 10 нм Au// Нанотехника. 2013. № 2. С. 81-87

7. Victor M. Emeljanov, Tatiana Dobrovol’skaja, Svetlana Danilova, Viktor Emeljanov, Evgeny Orlov. Identification of silver nanoparticles on polyester fiber on Raman spectrograms of the in the conditions of information uncertainty// Open Journal of Metal, 2013// Open Journal of Metal. 2013. №3. С. 29-33.

8. Емельянов В.М., Шлыков В.А., Добровольская Т.А., Данилова С.А., Емельянов В.В., Шлыкова С.М. Выявление наночастиц серебра на полиэфирных волокнах по величине пиков рамановских спектров//Тезисы докладов XVIII Международной научно-технической конференции «Системные проблемы надежности, качества, компьютерного моделирования, кибернетических информационных и телекоммуникационных технологий в инновационных проектах (Инноватика-2013)». Сочи, 1-10 октября 2013 г.

9. Емельянов В.М., Шлыков В.А., Добровольская Т.А., Данилова С.А., Емельянов В.В., Шлыкова С.М. Выявление наночастиц серебра на полиэфирных волокнах по рамановских спектрограммам в условиях информационной неопределенности//Тезисы докладов XVIII Международной научно-технической конференции «Системные проблемы надежности, качества, компьютерного моделирования, кибернетических информационных и телекоммуникационных технологий в инновационных проектах (Инноватика-2013)». Сочи, 1-10 октября 2013г.

10. Емельянов В.М., Добровольская Т.А., Данилова С.А., Емельянов В.В., Орлов Е.Ю. Контроль наночастиц серебра на полиэфирных волокнах по фоновым составляющим рамановских спектрограмм в условиях информационной неопределенности//Тезисы докладов XVIII Международной научно-технической

конференции «Системные проблемы надежности, качества, компьютерного моделирования, кибернетических информационных и телекоммуникационных технологий в инновационных проектах (Инноватика-2013)». Сочи, 1-10 октября 2013г.

11. Емельянов В.М., Добровольская T.A., Данилова СА., Емельянов В.В., Орлов Е.Ю. Контроль наночастиц золота на полиэфирных волокнах по фоновым составляющим рамановских спектрограмм в условиях информационной неопределенности//Тезисы докладов XVIII Международной научно-технической конференции «Системные проблемы надежности, качества, компьютерного моделирования, кибернетических информационных и телекоммуникационных технологий в инновационных проектах (Инноватика-2013)». Сочи, 1-10 октября 2013г.

12. Вентцель Е.С., Овчаров ЛА. Теория вероятностей и её инженерные приложения. М.: Высшая школа. 2000. 480с.

Рецензент: Кузьменко Aлександр Павлович, доктор физико-математических наук, директор регионального центра нанотехнологий ФГБОУ «Юго-Западный государственный университет».

REFERENCES

1. Jin Wang, LingTao Kong, Zheng Guo, JingYao Xu and JinHuai Liu. Synthesis of novel decorated one-dimensional gold nanoparticle and its application in ultrasensitive detection of insecticide/ J. Mater. Chem., 2010, V. 20, Issue 25, 5271-5279, DOI: 10.1039/C0JM00040J.

2. Ujjal Kumar Sur. Surface-Enhanced Raman Spectroscopy/ RESONANCE, February, 2010, 164 -164.

3. F. Schedin, E. Lidorikis, A. Lombardo, V. G. Kravets, A. K. Geim, A. N. Grigorenko, K. S. Novoselov and A. C. Ferrari. Surface Enhanced Raman Spectroscopy of Graphene/ http://www-g.eng.cam.ac.uk/nms/publications/pdf/Schedin Arxiv 2010.

4. Emelyanov V. M., Vornacheva I.V. Increase of accuracy of mathematical modeling of

a background component of the Raman ranges at control of process of putting nanogold 10nm//News of the South Western university, the Physics and Chemistry series. 2012 . No. 2. Page 121-124.

5. Emelyanov V. M., Dobrovolskaya T.A., Emelyanov V. V., Orlov E.Yu.

Matematicheskoye's Eagles modeling of making Raman spectrograms at control of process of drawing nanoparticles of gold of 10 nanometers of Au//Theses of reports at the IX-th Scientific and practical conference "Nanotechnologies Productions 2013". Moscow, on April 10-12, 2013, Page 105-109.

6. Emelyanov V. M., Dobrovolskaya T.A., Emelyanov V. V., Orlov E.Yu.

Matematicheskoye's Eagles modeling of making Raman spectrograms at control of process of drawing nanoparticles of gold of 10 nanometers of Au//Nanoequipment. 2013 . No. 2. Page 81-87.

7. Victor M. Emeljanov, Tatiana Dobrovol’skaja, Svetlana Danilova, Viktor Emeljanov, Evgeny Orlov. Identification of silver nanoparticles on polyester fiber on Raman spectrograms of the in the conditions of information uncertainty// Open Journal of Metal, 2013// Open Journal of Metal. 2013. №3. P. 29-33.

8. Emelyanov V. M., Shlykov V.A. Dobrovolskaya T.A., Danilova S. A., Emelyanov V.

V., Shlykova S. M. Identification of nanoparticles of silver on polyester fibers in size of peaks of the Raman ranges//Theses of reports of the XVIII International scientific and technical conference "System Problems of Reliability, Quality, Computer Modelling, Cybernetic Information and Telecommunication Technologies in Innovative Projects (Innovatics-2013)". Sochi, on October 1-10, 2013.

9. Emelyanov V. M., Shlykov V.A., Dobrovolskaya T.A., Danilova S. A., Emelyanov V.

V., Shlykova S. M. Identification of nanoparticles of silver on polyester fibers on the Raman to spectrograms in the conditions of information uncertainty//Theses of reports of the XVIII International scientific and technical conference "System Problems of Reliability, Quality, Computer Modelling, Cybernetic Information and Telecommunication Technologies in Innovative Projects (Innovatics-2013)". Sochi, on October 1-10, 2013.

10. Emelyanov V. M., Dobrovolskaya T.A., Danilova S. A., Emelyanov V. V., Orlov

E.Yu. Kontrol's Eagles of nanoparticles of silver on polyester fibers on background components of the Raman spectrograms in the conditions of information uncertainty//Theses of reports of the XVIII International scientific and technical conference "System Problems of Reliability, Quality, Computer Modelling,

Cybernetic Information and Telecommunication Technologies in Innovative Projects (Innovatics-2013)". Sochi, on October 1-10, 2013.

11. Emelyanov V. M., Dobrovolskaya T.A., Danilova S. A., Emelyanov V. V., Orlov E.Yu. Kontrol's Eagles of nanoparticles of gold on polyester fibers on background components of the Raman spectrograms in the conditions of information uncertainty//Theses of reports of the XVIII International scientific and technical conference "System Problems of Reliability, Quality, Computer Modelling, Cybernetic Information and Telecommunication Technologies in Innovative Projects (Innovatics-2013)". Sochi, on October 1-10, 2013.

12. Venttsel E.S. Ovcharov L.A. Probability theory and its engineering appendices. M: The higher school. 2000. 480 s.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.