CC BY
1
6. Чекмарев Д.Ю., Борзенкова С.Ю. Проблемы идентификации пользователей в информационных системах // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 3. С. 509 - 515.
7. Как повысить безопасность в системах идентификации личности и контроля доступа // Хабр — Текст: непосредственный, 2019. [Электронный ресурс] URL: https://habr.com/ru/companies/ivideon/articles/442524 (дата обращения: 03.11.2023).
8. Как свести риски при работе на удаленке к нулю / Марина Крицкая // Журнал Контур, 2020. [Электронный ресурс] URL: https://kontur.ru/articles/1822 (дата обращения: 05.11.2023).
9. Протокол удаленного рабочего стола: основные принципы работы / ivablog.ra[Электронный ресурс] URL: https://ivablog.ru/protokol-udalennogo-rabocego-stola-osnovnve-principv-rabotv (дата обращения: 07.11.2023).
10. RDP. Игра в три буквы / Хабр [Электронный ресурс] URL: https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/358630 (дата обращения: 07.11.2023).
Чекмарев Дмитрий Юрьевич, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Борзенкова Светлана Юрьевна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Баранова Елизавета Михайловнва, канд. техн. наук, доцент, elisafine@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
METHODS OF AUTHENTICATION AND INFORMATION PROTECTION AT REMOTE WORKPLACES D.Y. Chekmarev, S.Y. Borzenkova, E.M. Baranova
Within the framework of the article the research of technologies of remote access organization was carried out, the main emphasis was on the study of access punctures, their functions and the essence of their work were considered. Risks that arise when organizing remote access were determined, identification methods and existing problems on information protection at remote workplaces were investigated. The work is aimed at identifying specific problems in the field of information protection that arise during remote connections to local computer networks of the organization and proposing solutions to these problems.
Key words: authentication, remote access, information security protocol, information systems, information protection.
Chekmarev Dmitry Yurievich, masters, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Borzenkova Svetlana Yurievna, candidate of technical sciences, docent, tehnol@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Baranova Elizaveta Mihailovna, candidate of technical sciences, docent, tehnol@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 681.787
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-3-113-114
ИЗУЧЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТИ МИКРОКАНАЛОВ МИКРОЧИПОВ,
ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ФТОРИДА КАЛЬЦИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМОЙ
Е.Е. Майоров, Г.А. Костин, В.В. Курлов, Н.Е. Баранов
В работе рассмотрены вопросы изучения геометрических параметров поверхности микроканалов микрочипов, изготовленных из фторида кальция оптико-электронной системой. В настоящее время ставятся задачи различной сложности и, в связи с этим исследователи используют преимущественно оптические и оптико-электронные методы и средства, так как их чувствительность, точность измерений превосходит контактные (механические) методы, поэтому использование оптико-электронной системы в контроле поверхности перспективно и актуально. В работе определена цель и поставлена задача, а также представлены объекты и метод исследований. Показана функциональная схема оптико-электронной системы и рассмотрена её работа. Получены результаты измерений расстояния до поверхности стенки микроканала разных производителей микрочипов.
Ключевые слова: микрочип, микрорельеф поверхности, оптико-электронная система, микроканалы, оптическое волокно, длина когерентности.
Развитие лазерной техники и технологий, микроэлектроники, оптико-информационных систем позволило вывести на новый уровень микроаналитические методы и технические средства, применяемые в различных отраслях промышленности, медицине и биологии [1]. Аналитические методы и технические средства являются высокоинформативным и высокоточным инструментом получения информации. Их уникальность обусловлена возможностями: высокая скорость анализа, эффективность, производительность [2].
113
На сегодняшний день существует широкий класс аналитических методов и технических средств, которые подразделяются на методы газовой хроматографии, высокоэффективной жидкостной хроматографии, масс-спектрометрии, высокоэффективного капиллярного электрофореза, микрогидродинамики и т. д. [3]. Все эти методы реализованы в современных автоматизированных приборах и комплексах точной механики, электроники и оптики
[4].
Большинство аналитических приборов и комплексов реализованы на микрочипах с применением нано-технологий [5]. Анализ научных источников показал, что качество анализа зависит не только от микроканалов но и от материала из которого изготовлен микрочип [6]. изготавливают из кварцевых, кремниевых и полимерных материалов с микроканалами и отверстиями для введения пробы и реагентов. Исследуя отечественные и зарубежные разработки микрочипов, можно классифицировать их на три основные группы: полимерные, стеклянные и кремниевые. Особое внимание заслуживают микрочипы, изготовленные из фторида кальция (СаГ2), так как у этого материала высокая эксплуатационная стабильность при анализе агрессивных жидкофазных сред [7]. Данные микрочипы, изготовленные методами и средствами неразрушающего контроля, обладают хорошими диэлектрическими свойствами и позволяют проводить анализ с высокой напряженностью электрического поля [8].
Информация о геометрии поверхности всегда являлась актуальной для метрологического обеспечения. Задачи ставятся различной сложности и, в связи с этим исследователи используют преимущественно оптические и оптико-электронные методы и средства, так как их чувствительность, точность измерений превосходит контактные (механические) методы [9], [10]. Значимость этих методов и средств с каждым годом возрастает за счет реализации их совместно с информационными технологиями, где технические параметры переходят на более высокий уровень [11], [12].
Среди многочисленного количества оптических измерений, хотелось бы выделить оптико-электронную систему, которая позволяет получить высокоинформативную, достоверную, наглядную и надёжную информацию о рельефе поверхности исследуемых объектов [10], [11]. Такие системы имеют в качестве источников излучения, либо пространственно-ограниченные или ограниченные во времени, но в данной работе рассмотрен вариант, когерентно-ограниченного излучения во времени [12] - [18].
В работе представляет интерес выявление рельефа поверхности стенки микроканала при линейном перемещении микрочипа относительно зондирующего пятна.
Цель работы состояла в изучение геомерических параметров поверхности микроканалов микрочипов, изготовленных из фторида кальция оптико-электронной системой.
Постановка задачи. Исследовать рельеф поверхности стенок микроканалов изготовленных из фторида кальция оптико-электронной системой отечественных и зарубежных производителей. Получить результаты измерений расстояния до поверхности стенок микроканалов и проанализировать их.
Объекты и метод исследования. В качестве объектов исследования были поверхности микроканалов микрочипов, изготовленных из Сар2 отечественных и зарубежных производителей. Микрочипы для исследований были предоставлены одним из ведущих российских производителей аналитической аппаратуры.
Микрочипы из Сар2 имеют высокую химическую стойкость, оптическую прозрачность и обладают отличными термическими свойствами. Они пригодны для работы с биологическими жидкофазными средами, а также с различными растворителями и химическими реактивами. Производитель заявляет о том, что поверхность микроканалов гладкая, но количественных данных не приводит. Эти микрочипы выдерживают высокую температуры, обладает уникальными оптическими параметрами (коэффициент пропускания распределен равномерно по все площади микрочипа, хорошая пропускная способность в широком диапазоне длин волн).
Для проведения экспериментальных исследований была оптико-электронная система, функциональная схема которой представлен на рис. 1.
Рис. 1. Функциональная схема оптико-электронной системы: 1 - источник излучения; 2 - светодиод подсветки; 3, 4 - оптоволоконные ответвители; 5 - блок поперечного смещения; 6 - блок продольного смещения; 7, 8 - объективы; 9 - рельеф поверхности стенки микроканала; 10 - зеркало; 11 - приемник светового излучения; 12 - аналогово-цифровой преобразователь; 13 - компьютер
Разработанная оптико-электронная система построена на базе интерферометра Майкельсона, где световое излучение от источника света доводилось до элементов оптической системы квазиодномодовым оптоволокном. Источником излучения являлся диод белого света с длинной когерентности 1с « (2 ^ 3) мкм, мощностью излучения на поверхности объекта 30 мкВт. Рельеф поверхности микроканала освещался сфокусированным световым пучком диода белого света. Пространственная разрешающая способность в продольном направлении определяется длиной
114
когерентности и равна ~ 2мкм, а сканирование в поперечном направлении осуществляется посредством перемещения исследуемого объекта платформой микрометрического столика относительно сфокусированного светового пятна.
Принимаемый оптический сигнал проходил стадии аналоговой и цифровой обработки, и последующая визуализация сигнала позволяла выводить на монитор компьютера в реальном времени двумерные изображения когерентной компоненты света. Для идентификации точки анализа поверхность микроканала подсвечивалась световым диодом, работающим в видимом диапазоне длин волн.
Контроль проводился при следующих технических параметрах оптико-электронной системы:
- погрешность измерений - 0,01 мкм
- диапазон измерений рельефа поверхности - 0.. .2 мм;
- частота измерений - 92 т/с;
- диаметр пятна на поверхности - 10 мкм;
среднее расстояние от оптической головки до объекта - 50 мм
Экспериментальные результаты. Измерение микрорельефа поверхностей микроканалов микрочипов производилось на разработанной оптико-электронной системой. Начало отсчета определялось базовой поверхностью в отличие от подобных оптических щупов контроля сложных поверхностей. В качестве базовой поверхности использовалась плоскопараллельная стеклянная пластинка, которая была зафиксирована к исследуемой поверхности. Система позволяла контролировать величину расстояния до поверхности стенок микроканала при смещении микрочипа вдоль оси 0Х с шагом 50 мкм, которое соответствовало максимуму интерференционного сигнала. Микроканалы исследовались длиной 500 мкм, диаметры которых были почти с круглым профилем сечения 50 мкм. Искомой величиной являлся зазор между плоскопараллельной пластинкой и контролируемой поверхностью. К измерительной системе прилагалось специальное программное обеспечение, которое давало возможность демонстрировать наблюдаемые изображения и переводить их в трехмерную копию. Микрочипы фиксировались на рабочей плоскости микрометрического столика БТ-1П. Поверхность стенки микроканала ориентировалась таким образом, чтобы световой луч падал под углом 0 = 0° и для каждой точки производилось 10 измерений. Результаты исследований поверхностей при нормальном зондировании при диаметре пятна на поверхности равном 10 мкм приведены на рисунке 2. Интерференционная картина была представлена картиной нерегулярных волновых фронтов, при падении частично-когерентного излучения на поверхность стенки микроканала. В эксперименте фиксировался факт появления контрастной картины интерференционного поля.
,—Ю мкм х хх
о -1
9 = 0"
100 200 300 400 500 х, мкм
А X -f\ X tY
-к-) / \ 1-9 V- X- и 1Д 9
б)
i"> мкм
1
О9 = 0"
-1 -2
X, мкм
Рис. 2. Результаты измерений расстояния до поверхности стенки микроканала: а - для микрочипа из CaF2 отечественного производства; б - для микрочипа из CaF2 зарубежного производства
Как следует из графических зависимостей поверхности имеют микронеровности в пределах измеряемой длины L = 500 мкм. Анализируя кривые, можно констатировать тот факт, что поверхности имеют хорошую обработку. Видно, что вариация высоты рельефа 5z, у каждой поверхности отличается друг от друга. Значения для каждого шага измерений где-то совпадают, а где-то отличаются друг от друга видимо это связано с обработкой поверхности. Известно, что производители аналитической техники стремятся максимально уменьшить трение на поверхности стенки канала, а значит, класс чистоты поверхности (класс шероховатости) должен быть высоким. Таким образом, исследуемые поверхности стенок микроканалов представленных образцов можно отнести к седьмому классу шероховатости. Из представленных результатов видно, что отечественные микрочипы из CaF2 вполне конкурентноспо-собные со своими зарубежными аналогами.
Заключение. В работе получены результаты измерений расстояния до поверхности стенки микроканала разных производителей микрочипов. Выполнены измерения микрорельефа поверхности при нормальном зондировании, где расстояние до поверхности было 50 мм, а диаметр светового пятна на поверхности был равен 10 мкм. Экспериментально определено, что исследуемые поверхности микроканалов микрочипов из CaF2 можно отнести к седьмому классу шероховатости. Экспериментальные результаты представляют интерес для аналитической химии, а также для оптического приборостроения.
Список литературы
1. Felbel J., Bieber I., Pipper J., Kohler J.M. Investigations on the compatibility of chemically oxidized silicon (SiOx)-surfaces for applications towards chip-based polymerase chain reaction // Chemical Engineering Journal. 2004. V.101. P. 333-338.
2. Lao A. I. K., Lee T.M., Hsing I.M., Ip N.Y. Precise temperature control of microfluidic chamber for gas and liquid phase reactions // Sensors and Actuators A. 2000. V. 84. P. 11-17.
3. Christel L. A., Petersen K., McMillan IF., Nortlmip M.A. Rapid, Automated Nucleic Acid Probe Assays Using Silicon Microstructures for Nucleic Acid Concentration // Journal of Biomechanical Engineering. 1999. V.121. No.2. P. 22-27.
4. Сляднев М.Н., Казаков В.А., Макаров Е.Д., Ганеев A.A., Москвин Л.Н. Микрофлюидная система экстракции с химически индуцированным образованием трех фаз в потоке // Научное Приборостроение. 2005. Т. 15. №2. С. 11-20.
5. Беленький Б.Г. Новые возможности лабораторной аналитики: микрофлюидные чип-анализаторы // Клиническая лабораторная диагностика. 2001. № 3. С. 26-31.
6. Шероховатость поверхности. ГОСТ 25142-82. Изд-во стандартов. 1982.
7. Малакара Д. Оптический производственный контроль: пер. с англ. под ред. Соснова А.Н. М.: Машиностроение. 1985. 340 с.
8. Афанасьев В.А. Оптические измерения. М.: Недра. 1968. 263 с.
9. Франсон М. Оптика спеклов // Пер. с франц. под ред. проф. Ю.И. Островского. М.: Мир. 1980. 171 с.
10. Коломийцев Ю.В. Интерферометры. - Л.: Машиностроение. 1976. 296 с.
11. Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. М., 1981. 640 с.
12. Костин Г.А., Черняк Т.А., Майоров Е.Е., Курлов В.В., Таюрская И.С. Интерферометрические исследования критических поверхностей воздушного судна после обработки противообледенительными жидкостями // Известия тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып.12. С. 267-272. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-267-272.
13. Арефьев А.В., Коцкович В.Б., Майоров Е.Е., Пушкина В.П., Сорокин А.А., Удахина С.В. Исследование разработанного интерференционного зонда для измерения неровностей реальных поверхностей // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2022. № 2. С. 1-6. DOI: 10.25791/pribor.2.2022.1319.
14. Бородянский Ю.М., Майоров Е.Е., Петрова Е.А., Попова Е.В., Курлов В.В., Удахина С.В. Измерение геометрических параметров поверхностей сложной формы низкокогерентной оптической системой // Приборы. 2022. № 5 (263). С. 3-7.
15. Майоров Е.Е. Исследование сложных форм поверхностей когерентно ограниченной во времени системой // Моделирование и ситуационное управление качеством сложных систем: Четвертая Всероссийская научная конференция: сб. докл. СПб.: ГУАП, 2023. C. 65-68.
16. Майоров Е.Е., Костин Г.А., Черняк Т.А. Экспериментальная измерительная система для контроля поверхностей корпуса воздушного судна // Изв. вузов. Приборостроение. 2023. Т. 66. № 5. С. 430-436. DOI: 10.17586/0021-3454-2023-66-5-430-436.
17. Майоров Е.Е., Бородянский Ю.М., Курлов В.В., Таюрская И.С., Пушкина В.П., Гулиев Р.Б. Пространственное микросканирование поверхности плоскопараллельных стеклянных пластинок интерференционным методом // Изв. вузов. Приборостроение. 2023. Т. 66, № 8. С. 688-695. DOI: 10.17586/0021-3454-2023-66-8-688-695.
18. Майоров Е.Е., Костин Г.А., Черняк Т.А., Баранов Н.Е. Использование излучения с малой временной когерентностью для исследования поверхности щелевых закрылок на крыле самолета // Известия тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 7. С. 577-581. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-577-578.
Майоров Евгений Евгеньевич, канд. тех. наук, доцент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП),
Костин Геннадий Александрович, д-р техн. наук, доцент, g [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации имени Главного маршала авиации А.А. Новикова,
Курлов Виктор Валентинович, канд. техн. наук, доцент, vitek543@ramblerl. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (ГУАП),
Баранов Николай Евгеньевич, канд. техн. наук, доцент, nbaranov@yandex. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации имени Главного маршала авиации А.А. Новикова
STUDY OF GEOMETRIC PARAMETERS OF THE SURFACE OF MICROCHANNELS OF MICROCHIPS MADE OF CALCIUM FLUORIDE BY AN OPTOELECTRONIC SYSTEM
E.E. Maiorov, G.A. Kostin, V. V. Kurlov, N.E. Baranov
The paper considers the issues of studying the geometric parameters of the surface of microchannels of microchips made of calcium fluoride by an optoelectronic system. Currently, tasks of varying complexity are being set and, in this regard, researchers use mainly optical and optoelectronic methods and tools, since their sensitivity and measurement accuracy exceed contact (mechanical) methods, therefore the use of an optoelectronic system in surface control is promising and
116
relevant. The paper defines the purpose and sets the task, as well as presents the objects and method of research. The functional scheme of the optoelectronic system is shown and its operation is considered. The results of measurements of the distance to the surface of the microchannel wall from different manufacturers of microchips are obtained.
Key words: microchip, surface microrelief optoelectronic system, microchannels, optical fiber, coherence length.
Maiorov Evgeny Evgenievich, candidate of technical sciences, docent, majorov_ee@mail. ru, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation (GUAP),
Kostin Gennady Alexandrovich, doctor of technical sciences, docent, g_kostin@mail. ru, Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State University of Civil Aviation named after Chief Marshal of Aviation A.A. Novikov,
Kurlov Viktor Valentinovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation (GUAP),
Baranov Nikolay Evgenievich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg State University of Civil Aviation named after Chief Marshal of Aviation A.A. Novikov
УДК 621.97:331.45
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-117-118
АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ НА КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
А.А. Шишкина
В работе освещается важность систем мониторинга опасных и вредных факторов на промышленных производствах, особенно на кузнечно-прессовых. Статья рассматривает основные аспекты систем мониторинга опасных и вредных факторов на кузнечно-прессовом производстве. Работники такого производства подвергаются различным опасностям и вредным факторам, поэтому важно обеспечить эффективный мониторинг для обеспечения безопасности и здоровья работников. Статья описывает различные системы мониторинга, такие как системы контроля воздушной среды, микроклимата, шума и вибрации, начала движения рабочих органов, а также он-лайн-системы мониторинга. Применение современных технологий, таких как датчики, программное обеспечение и IT-системы, позволяет обеспечить непрерывный мониторинг опасных и вредных факторов, а также собирать данные для анализа и принятия решений. Регулярное обслуживание и обучение персонала также играют важную роль в обеспечении эффективности систем мониторинга.
Ключевые слова: обработка металлов давлением, системы мониторинга, опасные и вредные факторы, производство, кузнечно-прессовое производство, безопасность.
Обработка металлов давлением в настоящее время часто применяется для изготовления металлических деталей, при этом важной частью процессов является охрана труда [1-7]. Системы мониторинга опасных и вредных факторов важны на любом промышленном производстве, а особенно на кузнечно-прессовом [8-9]. Это связано с тем, что такое производство насыщено различными опасностями и вредными факторами, которые могут привести к серьезным последствиям. Данная статья рассматривает основные аспекты систем мониторинга на таких предприятиях, так в кузнечно-прессовом производстве работники подвергаются различным вредным и опасным факторам, которые могут негативно сказаться на здоровье. Эти факторы включают различные виды загрязнения воздуха, шум, вибрацию, повышенную температуру, химические агенты, и многие другие. Поэтому важно обеспечить эффективный мониторинг этих вредных и опасных факторов на рабочем месте для обеспечения безопасности и здоровья работников.
Существует несколько способов мониторинга опасных и вредных факторов на кузнечно-прессовом производстве. Они являются частью систем безопасности и здоровья на рабочем месте, которые используются для идентификации потенциальных рисков и принятия необходимых мер для их снижения или устранения. Основная задача систем мониторинга на кузнечно-прессовом производстве - своевременное обнаружение и предупреждение опасных и вредных факторов. Основой такой системы могут быть датчики, считывающие показания различных параметров окружающего пространства, отправляющие их на место хранения и обработки (сервер), где происходит обработка данных и принятие решений о дальнейших действиях.
В этом контексте к системам мониторинга можно отнести:
1. Системы контроля параметров воздушной среды: пылемеры, газоанализаторы, анализаторы загрязняющих веществ и др. В процессе работы могут сгенерироваться большие объемы пыли или других вредных веществ, в которые могут входить, например, пары смазочно-охлаждающих жидкостей, микрочастицы металла и пр. Системы контроля качества воздуха обеспечивают постоянный мониторинг состава воздуха и, при необходимости, сигнализируют о превышении допустимых норм.
2. Системы контроля микроклимата: датчики температуры, влажности, скорости воздушных потоков, тепловых излучений. На предприятиях данного типа часто применяются высокотемпературные процессы, что создает опасные условия для рабочих. С помощью датчиков микроклимата можно контролировать ситуацию и предотвратить перегрев.
