CC BY
11значение скорости морского течения и большая мутность воды. Риск несчастных случаев при выполнении работ очень высок. Следовательно, очень важны навыки и опыт профессиональных дайверов.
Компании Республики Корея имеют богатый опыт строительства морских трубопроводов по методу протягивания на береговых участках Желтого моря. Также в Корее работают большое количество опытных профессиональных дайверов. Следовательно, суровые условия береговых участок острова Пэннендо не будут сильно влиять на проект укладки сооружения газопровода через Желтое море.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. MinHee Cho, Eunil Lee, HakYoel You, Nyen-Gun Kang, and Dong-Geun Yoo. Late Quaternary Sedimentation in the Yellow Sea off Baegryeong Island,
УДК 677.016.41
Korea / Jigu-Mulli-wa-Mulli-Tamsa, Vol 16, No 3, 2013, p. 145-153 - 2013.
2. RaeHyung Hong. Study of Korea's Marine/ Korea Hydrographic and Oceanographic Agency, p. 166183 - 2006.
3. Byeong-Nam Choi. The National Atlas of Korea, Vol 2 / National Geographic Information Institute, 2013, p. 166-183 - 2013.
4. Cheol-Hee Cho. Offshore Pipeline/ Daesun/ ISBN 978-89-88944-24-0 (93500) p.187-192 - 2001.
5. Японское Море/ База знаний / URL: http://proznania.ru/?page_id=2390.
6. Желтое Море/ База знаний / URL: http://proznania.ru/?page_id=2396.
7. Крапивский Е.И., Ли Донхи, Красников А.А. / Анализ сейсмической активности в Японском море для строительства газопровода / Булатовские чтения, УДК 622.692.4:550.344 с.79-81 - 2018.
INVESTIGATION OF DENTAL POLYMERIZED SAMPLES OF RGB NANOCOMPOSITE BY COLORIMETER WITH TWO-BAND INTEGRATING SPHERE
Maiorov E.
Candidate of technical sciences, associate professor Head of the department of mathematics and information technology University at the inter-parliamentary Assembly of EurAsEC, Saint Petersburg
Guliyev R. Candidate of technical sciences Associate professor at the department of mathematics and information technology, University at the inter-parliamentary Assembly of EurAsEC, Saint Petersburg
Arefiev A.
Candidate of physical and mathematical sciences Associate professor at the department of mathematics and information technology, University at the inter-parliamentary Assembly of EurAsEC, Saint Petersburg
Chernya T.
Candidate of economic sciences Associate professor at the department of higher mathematics and mechanics, Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation (GUAP), Saint Petersburg
Khokhlova M.
Candidate of pedagogical sciences, associate professor at the department of physics, Military space Academy named after A. F. Mozhaisky, Saint Petersburg
Shalamay L.
Candidate of medical sciences Associate professor at the department of therapeutic dentistry and periodontology Academician I.P. Pavlov First Saint-Petersburg State Medical University, Saint Petersburg
Dagaev A.
Candidate of technical sciences, associate professor at the department of applied mathematics Informatics and information customs technologies, Ivangorodskii Humanitarian-Technical Institute (branch of) State educational institution for higher professional education «Saint-Petersburg University of Aerospace Instrumentation», Ivangorod
Pisareva E.
Senior lecturer at the department of mathematical natural science and general professional disciplines Mikhailovsky military artillery academy, Saint Petersburg
ИССЛЕДОВАНИЕ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРИЗОВАННЫХ ОБРАЗЦОВ
НАНОКОМПОЗИТА RGB КОЛОРИМЕТРОМ С ДВУХПОЛОСНОЙ ИНТЕГРИРУЮЩЕЙ
СФЕРОЙ
Майоров Е.Е.
Кандидат технических наук, доцент Заведующий кафедрой математики и информационных технологий Университет при Межпарламентской Ассамблее ЕврАзЭС, г. Санкт-Петербург
Гулиев Р.Б.
Кандидат технических наук, доцент кафедры математики и информационных технологий Университет при Межпарламентской Ассамблее ЕврАзЭС, г. Санкт-Петербург
Арефьев А.В.
Кандидат физико-математических наук Доцент кафедры математики и информационных технологий Университет при Межпарламентской Ассамблее ЕврАзЭС, г. Санкт-Петербург
Черняк Т.А.
Кандидат экономических наук, доцент кафедры высшей математики и механики Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического
приборостроения (ГУАП), г. Санкт-Петербург
Хохлова М.В.
Кандидат педагогических наук, доцент кафедры физики Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, г. Санкт-Петербург
Шаламай Л.И.
Кандидат медицинских наук, доцент кафедры стоматологии терапевтической и пародонтологии Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П.Павлова, г. Санкт-Петербург
Дагаев А.В.
Кандидат технических наук, доцент кафедры прикладной математики информатики и информационных таможенных технологий Ивангородский гуманитарно - технический институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»
г. Ивангород Писарева Е.А.
Старший преподаватель кафедры математических, естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин Михайловская военная артиллерийская академия, г. Санкт-Петербург
Abstract
This article RGB colorimeter with two-band integrating sphere for the study of dental polymerized samples of nanocomposite is presented. The distribution of illumination inside the two-cavity integrating sphere, as well as on the surface of the sample is given. The appearance of a two-beam polychromator with an electronic unit and its block diagram, which is part of the above device, are shown. Experimental studies of polymerized samples of nanocomposite Filtek Supreme XT transparent shade YT, which had a cylindrical shape, a diameter of 17...20 mm and a height of 1.05...3.15 mm. are conducted. The huge prospect of using RGB colorimeter with two-band integrating sphere in the study of not only nanocomposites, but also the color of the enamel of human teeth is shown.
Аннотация
В настоящей статье представлен RGB колориметр с двухполосной интегрирующей сферой для исследования стоматологических полимеризованных образцов нанокомпозита. Приведено распределение освещенности внутри двухполостной интегрирующей сферы, а также на поверхности образца. Показан внешний вид двухлучевого полихроматора с электронным блоком и его структурная схема, который входит в состав приведенного прибора. Проведены экспериментальные исследования полимеризованных образцов нанокомпозита Filtek Supreme XT прозрачного оттенка YT, которые имели цилиндрическую форму, диаметр 17...20 мм и высоту 1,05...3,15 мм. Показана огромная перспектива использования RGB колориметр с двухполосной интегрирующей сферой в исследовании не только нанокомпозитов, но и цветности эмали зубов человека.
Keywords: colorimeter, sphere, nanocomposite, collector, reflection coefficient, transmission coefficient, polychromator.
Ключевые слова: колориметр, сфера, нанокомпозит, коллектор, коэффициент отражения, коэффициент пропускание, полихроматор.
Колориметрия представляет значительный интерес для различных областей науки и техники, таких как химия, экология, медицина и биология и т.д. [1, 3]. В настоящее время колориметрические приборы все большую востребованность приобретают в медицине, в частности, стоматологии терапевтической [2, 4, 7]. Большинство колориметрических методов и средств основываются на измерениях оптических спектров пропускания или (и) отражения в области длин волн X = 380...760 нм и расчете на основе спектральных данных координат цвета объекта в интересующей колориметрической системе. Включение в состав колориметров спек-трофотометрических датчиков усложняет их конструкцию и необходимое регламентное техническое обслуживание, увеличивает массогабаритные характеристики прибора или системы, а также приводит к возрастанию общей стоимости изделия [5, 6], которая зачастую становится недоступной отечественному пользователю. Современные колориметрические приборы, удовлетворяющие требованиям МКО, как правило используют интегрирующую фотометрическую сферу, где излучатель и фотодетектор расположены за пределами ее полости. В целом применение такой сферы в спектроко-
лориметрических приборах приводит как к усложнению конструкции, так и возрастанию их общей стоимости [7].
В настоящей работе представлять интерес колориметр с RGB фотодетекторами и световыми излучателями и двухполосной интегрирующей сферой, который по своим техническим характеристикам может обеспечить измерения параметров цвета различных объектов.
Поэтому целью работы явилось исследование стоматологического полимеризованного образца RGB колориметром.
RGB колориметр с двухполостной интегрирующей сферой. Двухполостная интегрирующая сфера представляет особый интерес, так как позволяет одновременно получить данные по диффузному отражению и пропусканию исследуемого объекта. В работе рассчитано распределение освещённости для двухполостной интегрирующей сферы без экрана схематически изображенная на рис. 1. В этой конфигурации использовался внешний осветитель. В этой конструкции коллекторы на основе оптического волокна передавали отраженное и прошедшее излучение в электронную систему сбора и обработки данных. Оба коллектора располагались горизонтально и были закрыты диафрагмами.
Рис. 1 Конструкция двухполостной интегрирующей сферы без экрана
Интегрирующая сфера имела следующие оптико-геометрические характеристики: диаметр полостей 70 мм, диаметры входного (первая конфигурация) и выходных портов - 8 мм, коэффициент отражения внутренней поверхности сфер и экрана -97 %. Измерения спектров отражения Я(к) и пропускания Т(Х) исследуемых объектов посредством двухполостной интегрирующей сферы предполагали установку образца между обеими сферами. Каналы отражения и пропускания могли также быть разделены и использоваться независимо.
Распределение освещенности внутри двухпо-лостной интегрирующей сферы, а также на поверхности образца рассчитывалось также матричным
методом [8, 9]. На внутренней поверхности сферы, на поверхностях экрана и образца выделялись кольцевые зоны. Обмен излучением между элементами зон определялся конфигурационными факторами, которые задавали направление на соответствующие элементы зон. Поверхности, участвующие в обмене излучением, были разделены на верхнюю и нижнюю поверхности образца, верхнюю и нижнюю части первой и второй сфер, верхнюю и нижнюю поверхности экрана. Если обмена излучением между зонами не происходило, то соответствующие зонам конфигурационные факторы приравнивались нулю. Результаты расчетов показаны на рис. 2.
Номера зон
Рис. 2 Относительная разность освещенностей для двухполостной интегрирующей сферы без экрана; 1 - верхней части первой сферы, 2 - нижней части первой сферы, 3 - верхней поверхности образца, 4 - нижней поверхности образца, 5 - верхней части второй сферы, 6 - нижней части второй сферы. (Е^ - начальная освещенность)
Расчеты показали, что освещенность верхних и нижних частей сферы, и поверхности образца в представленной конфигурации оставалась практически равномерной.
RGB колориметр с двухполостной интегрирующей сферой может представлять интерес при исследовании «опаковыми» объективами, которые характеризуются одновременно коэффициентами отражения, пропускания и рассеяния света [7, 9].
В осветителе прибора использовался RGB све-тодиод. В состав прибора входил двухлучевой спектрофотометр на основе полихроматора и оптоволоконные коллекторы для передачи отраженного
и проходящего через объект в полихроматор. В по-лихроматоре применялись вогнутые дифракционные решетки (постоянная N = 300 штр./мм и радиусом кривизны r = 12.5 мм). Особенность полихро-матора заключалась в установке дифракционных решеток со смещением с кругом Роуланда и использовании одной ПЗС линейки SONY ILX 511 на оба канала измерений. Внешний вид двухлучевого полихроматора с электронным блоком и его структурная схема показаны на рис. 3 а и б.
Результирующие коэффициенты отражения и пропускания определялись по формулам:
R = rstd ■
R(rs
direct
, tfrect, ts ) - R(0,0,0,0)
R(rstd, rstd ,0,0) - R(0,0,0,0)
T =
T (rfrect, rs
tdirect, ts ) - T (0,0,0,0)
T (0,0,1,1) - T (0,0,0,0)
(1)
(2)
r
Определение оптических характеристик (коэффициент рассеяния, коэффициент поглощения, анизотропия) осуществлялось с помощью программы IAD (Inverse adding-doubling) [10].
Работа программы основана на методе Монте-Карло [11-14]. При вычислениях начальные приближения оптических характеристик сравнивались
с результатами вычислений этих характеристик по данным измерений Я и Т. Если они не совпадали, то предполагались новые приближения, и процесс повторялся. Если же они совпадали, то приближения принимались за действительные оптические характеристики объектов.
б
Рис. 3 Двухлучевой полихроматор с электронным блоком: а - внешний вид, б - структурная схема
Экспериментальное исследование. Представленный прибор с двухполостной интегрирующей сферой [15-17] был использован в ООО «Центр имплантации и комплексного лечения» при исследовании стоматологического полимеризованного образца нанокомпозита Filtek Supreme XT.
Были исследованы полимеризованные об-
разцы нанокомпозита Filtek Supreme XT прозрачного оттенка YT. Образцы имели цилиндрическую форму, диаметр 17.20 мм, высоту 1,05.3,15 мм. При измерениях отражения использовались белая, черная и серая подложки.
На рис. 4 показаны спектры отражения образцов оттенков YT.
Рис. 4. Спектры отражения образцов стоматологического материала оттенка УТ: 1 - образец толщиной 1,05 мм на белой подложке, 2 - образец толщиной 2,10 мм на белой подложке, 3 - образец толщиной 3,15 мм на белой подложке, 4 - образец толщиной 3,15 мм на серой подложке, 5 - образец толщиной 3,15 мм на черной подложке, 6 - образец толщиной 2,1 мм на черной подложке,
7 - образец толщиной 1,05 мм на черной
В целом полученные результаты удовлетворяли требованиям практического использования.
Заключение. В работе предложен RGB колориметр с двухполосной интегрирующей сферой для измерения цветности стоматологических материалов на соответствие. Экспериментальные результаты исследования показали, что полимеризован-ные образцы нанокомпозита Filtek Supreme XT прозрачного оттенка YT соответствуют практическому использованию в стоматологии терапевтической. Полученные результаты имеют огромную перспективу в исследовании не только нанокомпозитов, но и цветности эмали зубов человека.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Гуревич М. М. Цвет и его измерение. - М.-Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1950. 268 с.
2. Цвет в науке и технике / Д. Джадд, Г. Вышец-кий. М.: Мир, 1978. 592 с.
3. Белов Н.П., Грисимов В.Н., Майоров Е.Е., Смирнов Ю.Ю., Шерстобитова А.С., Яськов А.Д. Колометрический датчик на основе трехэлементного RGB-фотодиода для определения параметров цвета диффузно отражающих объектов. Materialy VII Miedzynarodowej naukowi-praktycznej konfer-encji «Perspektywiczne opracowania sa nauka I techikami - 2011» 2011. Vol. 50. P. 64-66.
4. Майоров Е.Е., Машек А.Ч., Цыганкова Г.А., Хохлова М.В., Курлов А.В., Черняк Т.А., Дагаев А.В., Фадеев А.О. Возможность использования колориметра с RGB-компонентами для исследований фотооптического отбеливания, тонирования и
окрашивания бумаги // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2017. № 3. С. 22-29.
5. Юстова Е. Н. Цветовые измерения (Колориметрия). - СПб: Издательство СПбГУ, 2000. 397 c.
6. Malacara-Hernandez D. Color vision and color-imetry: theory and applications // Proc. of SPIE. 2011. Pp. 410
7. Майоров Е.Е. Шаламай Л.И., Туровская М.С., Литвиненко А.Н., Черняк Т.А., Дагаев А.В., Пушкина В.П., Пономарев С.Е. Применение разработанного колориметрического прибора для измерения геометрических параметров цвета стоматологических отбеливателей и его технико-экономическое обоснование // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2018. №1. С. 54-59.
8. Tardy H. L. Matrix method for integrating-sphere calculations // Optical Society of America. 1991. Vol. 8. No. 9. Pp. 1411-1418.
9. Clare J. F. Comparison of four analytic methods for the calculation of irradiance in integrating spheres // Optical Society of America. 1998. Vol. 15. No. 12. Pp. 3086-3096.
10. Inverse Radiative Transport Calculator [Electronic program]: on-line calculator / S. Prahl // Oregon medical laser center. - Electronic data. - Mode of access: http://omlc.ogi.edu/calc/iad calc.html/ (date of access: 15.09.2018)
11. Wilson B.C., Adam G. A Monte Carlo model for the absorption and flux distributions of light in tissue // Med. Phys. 1983. Vol. 10. Pp. 824-830.
12. . Prahl A., Keijzer M., Jacques S.L., Welch A.J. A Monte Carlo model of light propagation in tissue // SPIE Institute Series. 1989. Vol. 5. Pp. 102-111.
13. Flock S.T., Patterson M.S., Wilson B.C., Wy-man D.R. Monte Carlo modeling of light propagation in high scattering tissue. I: Model predictions and comparison with diffusion theory // IEEE Transactions of Biomedical Engineering. 1989. Vol. BME-36. Pp. 1162-1168.
14. Prokhorov A.V., Mekhontsev S.N., Hanssen L.M. Monte Carlo modeling of an integrating sphere reflectometer // Appl. Opt. 2003. Vol. 42. No. 19. Pp. 3832-3842.
15. Wright W. D. The measurement of colour. London, 1964. 291 p.
16. Wyszecky G., Stiles W. S. Color science. New York, 1967/ 63 p.
17. Майоров Е.Е., В. Т. Прокопенко, Е. Е. Майоров, Л. И. Шаламай, Н.Э. Попова, Т.А. Черняк, А.В. Курлов, А.В. Дагаев, Г.А. Цыганкова Исследование in vivo зубной эмали человека колориметрическим прибором // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2019. Т. 62, .№ 2. С. 373379 DOI: 10.17586/0021-3454-2019-62-2-373-379
