WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

Аливердиев Абутраб Александрович

РАЗРАБОТКА РАЗРЕШЕННЫХ ПО ВРЕМЕНИ ИНТЕГРАЛЬНОГЕОМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В ФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Астрахань – 2010

Работа выполнена в Дагестанском Государственном Университете и Учреждении Российской академии наук Институте физики им.

Х. Амирханова ДНЦ РАН

Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Каримов Магомед Гасанович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Назаралиев Магомед-Шафи Ахмедович доктор физико-математических наук, профессор Мейланов Руслан Пирметович доктор технических наук, профессор Селиванов Николай Васильевич

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва

Защита состоится "25" декабря 2010 в 13 час 00 минут на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.06 при Астраханском государственном университете по адресу: 414056, г. Астрахань, ул.

Татищева, 20 а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан «___» _____________ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета совета ДМ 212.009.кандидат физико-математических наук, доцент Смирнов В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы. В последние годы, бурно развивающиеся наука и техника постоянно сталкиваются с необходимостью исследовать процессы, недоступные или труднодоступные для исследования традиционными методами, что побуждает к поиску новых нестандартных решений, к которым можно отнести рассматриваемые в настоящей работе модели, основанные на численных методах интегрально-геометрического анализа на пространственно-временной плоскости.

Основная идея рассмотренных в этих рамках методов, существенно различающихся между собой, как по исследуемым объектам, так и по физическим основам зондирующего излучения, состояла в том, чтобы, добавляя к пространственным координатам дополнительную координату - время и, располагая проекциями, снятыми для сигнала, распространяющегося с конечной скоростью, восстановить искомую функцию распределения протяженного источника регистрируемых сигналов, то есть, другими словами, задача Радона [1] рассматривалась в пространственновременной области. Таким протяженным источником может быть среда, в которой внешний лазерный импульс инициирует вторичное акустическое излучение, а так же быстроменяющиеся плазменные объекты, сопровождающиеся как оптическим, так и акустическим излучением. В особых случаях, когда можно обойтись только двумя угловыми (в данном случае «скоростными») проекциями, возможно также томографическое изучение распределенного источника коррелированных квантов.

В этом же контексте нами было разработано применение модифицированного прямого преобразования Радона в пространственновременной плоскости для прецизионной велосиметрии. В этом вопросе был рассмотрен широкий спектр приложений, от численной обработки пространственно-временной зависимости спонтанного излучения наносекундного пробоя, до разработки лазерного спекл-велосиметра в рамках прикладного проекта оснащения им самоходной роботизированной установки («Антарктика», ENEA, Италия) [2]. Преобразование, подобное прямому преобразованию Радона нами было также использовано для компьютерного анализа наличия и локализации дефектов в электронной спекл-интерферометрии [3] и для прецизионного анализа экспериментальных разрешенных по времени интерферограмм, отражающих эволюцию плазмы, полученной с помощью мощного (порядка 1014 Вт/см2) лазерного импульса. Работа проводилась в рамках крупных международных проектов, что лишний раз подтверждает актуальность и востребованность проводимых исследований.

Относительно степени разработанности вопроса можно сказать, что хотя томография сегодня представляет собой достаточно развитую область[4], которая уже включила в сферу своих интересов пространства скоростей и времени (хронотомография [5], спектротомография [6], корреляционная томография сильнорассеивающих сред [7]), использование именно скорости распространения регистрируемого сигнала непосредственно для томографического восстановления делает только первые шаги. Вопрос же о спектре скоростей был поднят в наших работах.

Вместе с тем получили развитие ряд методов (оптоакустическая томография [8], стохастическая эмиссионная корреляционная томография [9] и др.), рассмотрение которых в данном контексте представляет значительный методологический интерес, что лишний раз подтверждает актуальность выбранной темы.

В ходе работы нами была выделены и детально разработаны модели, относящиеся к области на стыке хронотомографии и спектротомографии.

Остановимся на разработанных приложениях. Касательно оптоакустической (фотоакустической) томографии, можно сказать, что само использование вторичных акустических волн для неразрушающего исследования является на сегодняшний день достаточно разработанной областью, именуемой оптико-акустической спектроскопией, а оптоакустический эффект в последние годы приобретает все большее и большее значение в прикладных науках, в частности оптоакустической томографии. Вместе с тем, как в любой бурно развивающейся области в ней оставалось и остается достаточно много белых пятен, как в теории, так и в эксперименте. Стохастическая эмиссионная корреляционая томография также является относительно молодой областью, в которой практически отсутствовала специфическая математическая база, созданию которой были повещены работы профессора М.Г. Каримова, а также наши с ним совместные работы. Написание программного обеспечения и постановка модельных экспериментов стали продолжением этих работ.

Еще одним интересным приложением использования преобразования Радона в пространственно-временной плоскости явилась велосиметрия. В частности, если сама спекл-велосиметрия уже являлась достаточно разработанной областью, в которой предлагались различные подходы, основанные на привлечении как временной, так и пространственной статистик, как дифференциальной [10,11], так и интегральной [12] по времени функции интенсивности, то наш подход позволил создать на ее основе велосиметр для самодвижущейся роботизированной установки.

Таким образом, можно заключить, что если одни составные элементы сферы, охваченной выбранной научной проблемой, представляли собой достаточно разработанные области, то другие требовали значительного развития. В совокупности же это требовало обобщающей систематизации. Решению этого комплекса задач и была посвящена настоящая работа.

Цель работы. Целью настоящей работы являлась разработка методики использования преобразования Радона на пространственновременной плоскости в численной обработке экспериментальных данных для исследования плазмы и конденсированных сред, в том числе с использованием скорости распространения регистрируемого сигнала и с определением характерных скоростей исследуемых процессов, а также разработка алгоритмов, элементов программного обеспечения и проведение вычислительных экспериментов.

В рамках этой цели решались следующие задачи:

1. Построение наглядной систематизации интегрально-геометрических методов в пространственно-временном исследовании физических объектов.

2. Построение модели, учитывающей скорость распространения регистрируемого сигнала для томографии сильно нестационарных объектов в плазменной электронике.

3. Осуществление аналитического и численного решения обратной задачи на пространственно-временной плоскости с использованием пространственно-временных проекций, снятых при различных скоростях несущего информацию сигнала, включая обобщение на n-мерное пространство.

4. Разработка алгоритмов и построение моделей для ряда конкретных приложений плазменной электроники и твердотельной электроники, в том числе для однородных и для простых на пространственновременной плоскости объектов на основе решения пространственновременной обратной задачи.

5. Построение алгоритмов реконструкции и проведение модельных тестирований для оптоакустической томографии.

6. Разработка математического аппарата и построение моделей применительно к стохастической эмиссионной корреляционной томографии.

7. Интегрально-геометрическое рассмотрение велосиметрической задачи на пространственно-временной плоскости с несколькими приложениями, включающими анализ интерферометрических изображений.

Построение моделей и разработка сопутствующего программного обеспечение.

8. Проверка предлагаемых решений обработкой экспериментальных зависимостей, а также методами математического моделирования.

Проведение численных расчетов и разработка программного обеспечения.

9. Интерпретация данных реальных и вычислительных экспериментов в рамках прикладных задач физической электроники.

Научная новизна:

1. На основании созданной наглядной систематизации интегральногеометрических методов выделено направление использования преобразования Радона на пространственно-временной плоскости, включающее в себя хронотомогрфию.

2. Разработана модель и получено решение численной томографической реконструкции с учетом скорости распространения регистрируемого сигнала, что имеет значение при пространственно-временном исследовании плазмы уже в пикосекундном разрешении.

3. В рамках хронотомографии предложена модель реконструкции на основе использования скорости распространения регистрируемого сигнала для пространственно-временного томографического исследования процессов, скорость которых сопоставима со скоростью регистрируемого сигнала.

4. В рамках проблемы оптоакустической томографии получено решение реконструктивной задачи с представлением искомой функции в виде произведения пространственной и временной компонент и учетом поглощения инициирующего излучения. Разработан метод решения для функций, представимых в виде стохастических потоков коррелированных квантов. Создан комплекс программного обеспечения и проведен ряд численных экспериментов, подтвердивших теоретические выкладки и позволяющих определить возможности практического применения предлагаемых методик.

5. Разработана модель численного анализа наличия и локализации дефектов по спекл-интерферометрическим изображениям. Создан и опробован комплекс программного обеспечения.

6. Разработан численный метод и создан комплекс программного обеспечения для прецизионного определения скорости в физическом эксперименте. Метод опробован, в том числе, для определения скорости ионизирующих волн градиента потенциала в наносекундном пробое.

7. Предложен и опробован метод спекл-велосиметрии – прецизионного определения скорости на основе численной обработки разрешенных по времени спекл-интерферометрических изображений. Разработано математическое обеспечение, создан комплекс программ, сконструировано несколько установок, проведен ряд экспериментальных тестирований. Получены результаты, имеющие как прикладное, так и теоретическое значение.

8. Разработан численный метод и создан комплекс программного обеспечения для прецизионного анализа экспериментальных разрешенных по времени стрик-камерных интерферограмм лазерной плазмы. Проведено комплексное (экспериментальное и численное) исследование коронарной гидродинамики лазерной плазмы для различных материалов (Al, Au, CH2) в условиях, близких к 1D приближению при суммарных мощностях лазерного излучения порядка 1014 Вт/см2.

9. На основе гидрокода MULTI проведен ряд численных экспериментов гидродинамики лазерной плазмы и сравнительный анализ с экспериментальными исследованиями. Внесены уточнения в интерпретацию экспериментальных интерферометрических данных на основе математической модели явления и данных вычислительных экспериментов.

Практическая ценность работы. Результаты проведенных исследований имеют практическое значение для развития техники исследования нестационарных объектов, в частности, объектов плазмы, а также нелинейных конденсированных сред, возбужденных ультракороткими лазерными импульсами.

Результаты исследований нашли применение для интерпретации лабораторных экспериментов в России и за ее приделами, в том числе в исследованиях эволюции плазмы, полученной с помощью мощного (порядка 1014 Вт/см2) лазерного импульса (Университет Милана (Bicocca), Италия), электронной спекл-итерферометрии (ENEA, Фраскати, Италия) и др. Созданный спекл-велосиметр прошел успешные испытания в лабораториях ENEA (Италия). Проведенные автором численные эксперименты на базе доработанного гидрокода MULTI также нашли применение в совместных исследованиях, проводимых с Университетом Милана (Bicocca).

Полученные математические результаты имеют собственное значение. В частности, свойства операций над математическими потоками, могут быть использованы для других задач теории вероятностей.

Работа автора была поддержана рядом фондов и организаций, в том числе INTAS (грант индивидуальной поддержки для молодых ученых в рамках совместного с МЦФФМ (ICFPM) проекта 96-0457, YSC-4243 и 061000014-5638), CRDF (TGP-223), РФФИ (09-01-96508-р_юг_а), программой "Государственной поддержки интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 годы" (Проект 1.(237)), Министерством Образования и Науки Российской Федерации России (проекты PD 02-1.2-47 и 34054), ESF (COST, P14), SPIE, Landau Network и др.

Достоверность и обоснованность основных научных выводов подтверждается строгим математическим решением сформулированных задач, результатами собственных реальных и модельных экспериментов, а также сравнением с работами других авторов.

На защиту выносится:

1. Разработанная модель томографической реконструкции с учетом скорости распространения регистрируемого сигнала. Выделение направления использования скорости распространения регистрируемого сигнала для численного восстановления пространственновременной структуры быстроменяющегося физического объекта.

Решение задачи учета скорости распространения регистрируемого сигнала в компьютерной томографии сильно-нестационарных объектов плазмы. Решение обратной задачи Радона на пространственновременной плоскости с использованием скорости распространения регистрируемого сигнала в качестве величины, задающей угловую координату проекции, включая разработку ряда частных решений и численных алгоритмов с использованием априорной информации об исследуемом объекте и его математической модели. Создание соответствующего комплекса программного обеспечения.

2. Разработка методов компьютерной томографии (включая оптоакустическую томографию и стохастическую эмиссионную корреляционную томографию) в рамках единого методологического аппарата хронотомографии. Решение ряда частных и сопутствующих задач, создание комплекса программного обеспечения, постановка и проведение численных экспериментов для фантомных моделей.

3. Разработанная модель прецизионного определения скорости в физическом эксперименте с использованием прямого преобразования Радона на пространственно-временной плоскости при численной обработке экспериментальных зависимостей. Использование предложенного подхода для определения скорости ионизирующих волн градиента потенциала в наносекундном пробое и в спекл-велосиметрии.





Разработанные и протестированные численные алгоритмы и комплекс программного обеспечения.

4. Разработанный метод применения прямого преобразования Радона в интерферометрической диагностике, в том числе применительно к электронной спекл-интерферометрии (предложенная модель нахождения наличия и локализации дефектов по спекл-интерферометрическим изображениям), включающий математическую, программную и экспериментальную составляющие. Использование предложенного подхода для прецизионного численного анализа и интерпретации экспериментальных разрешенных по времени стрик-камерных интерферограмм лазерной плазмы. Создание соответствующих комплексов программного обеспечения.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались и обсуждались на более 50 всероссийских и международных конференциях, симпозиумах и школах, в том числе:

International Conference "Laser Application in Life Sciences"LALS96 (Jena, Germany, 1996); Winter College "Spectroscopy and Applications" (AS-ICTP, Trieste, Italy 1999); V International Scientific and Technical Conf. "Optical Methods of the Flows Investigations" (Moscow, Russia, 1999);

Международная конференция «Достижения и современные проблемы развития науки в Дагестане» (Махачкала, Россия, 1999); International School Of Quantum Electronics, 28th Course: Laser Beam And Optics Characterization (LBOC5, Erice-Sicily: 20 - 25 March 2000); 7 International Conference on Composites Engineering (ICCE/7, Denver, Colorado, USA, 2000); XI International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena (ICPPP 11, Kyoto, Japan, 2000); First International Conference for Young Scientists on Laser Optics (S.-Petersburg, Russia, 2000); XVII International Conference on Coherent and Nonlinear Optics, (ICONO, Minsk, Belarus, June 26 – July 1, 2001); Workshop on particle sources with high intensity lasers (Milan, Italy, 2001); Eighth International Conference On Composites Engineering, (ICCE/8 Tenerife, Spain, 2001); 25th International Conference on Phenomena in Ionized Gases, (Nagoya, Japan, 2001); Forth Italian-Russian Laser Symposium (St. Petersburg, Russia, 2001); International Conference ALT-02 (Advanced Laser Technologies, Adelboden, Switzerland, September 15-20, 2002); International Conference "Small-Angle Scattering", Venice, Italy, August 25-29, 2002; International School of Quantum Electronics 35th Course:

Free and Guided Optical Beams, (Erice-Sicily, Italy, 20-27 November 2002); La Conferenza Nazionale ed Exhibition su Sistemi Autonomi Intelligenti e Robotica Avanzata (ENEA, Frascati, Italia, 29-31 ottobre, 2002); Winter College "Winter College on Ultrafast Non-Linear Optics", (AS-ICTP, Trieste, Italy, 18 February - 1 March, 2002); Second Asia-Pacific Conference Fundamental problems of opto - and microelectronics, (Vladivostok, Russia, September 30 - October 4, 2002); Fourth International Conference on Composite Science and Technology (ICCST/4, Durban, South Africa, 2003);

Physics in Signal and Image Processing (PSIP 2003, Grenoble, France, 29-January, 2003); Second International Conference for Young Scientists on Laser Optics (LO-YS’2003, S.-Petersburg, Russia, 30 June – 4 July, 2003);

International School of Quantum Electronics 37th Course:Atoms, solids and plasmas in super-intense laser fields, (Erice-Sicily, Italy, 5-15 July 2003); The 4th International Conference on Plasma Physics and Plasma Technology (PPPT4, Minsk. Belarus, 2003); International Symposium on Rarefield Gas Dynamics (Bari, Italy, 10-16 July 2004); International School of Quantum Electronics 40th Course: Optical chemical sensors (Erice-Sicily, Italy, 29 July -10 August 2004);

Corso di Formazione sui Laser (ENEA, Frascati, Italia, 22-23 Feb. 2005); Short Course on Laser Doppler Velocimetry (Ancona, Italia, July, 2005); Short Course on Particle Image Velocimetry (Ancona, Italia, July, 2005); CLAWAR 20(8th International Conference on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines, LONDON, U.K., September 13-15, 2005);

POEO 2005 (International Conference on Precision Oscillations in Electronics and Optics, Yalta, Crimea, Ukraine, September 15 -17, 2005); International Conference on Superstrong Fields in Plasmas (Villa Monastero, Varenna, Italy, September 19 - 24, 2005); IV International Conference “Optics’2005” (International Topical Meeting on Optoinformatics, Saint-Petersburg, Russia, 17-20 October, 2005); Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», (Москва, 12-15 апреля, 2006);

ICO Topical Meeting on Optoinformatics/Information Photonics (SaintPetersburg, Russia, 4-7 September 2006); 33rd European Physical Society Conference on Plasma Physics (Roma, Italy, 2006); Short Course on Laser Vibrometry (Ancona Italia, 19 June 2006); 7th International Conference on Vibration Measurements by Laser Techniques (Ancona, Italia, 20-22 June 2006); 8 Международная конференция «Моделирование лазерных и волоконно-оптических систем», Харьков, Украина, 29 июня –1 июля, 2006;

The 5th International Conference on Plasma Physics and Plasma Technology (PPPT-5, Minsk. Belarus, 2006); International Conference on the Interaction of Atoms, Molecules and Plasmas with Intense Ultrashort Laser Pulses, (“IAMPI2006”, Szeged, Hungary, 1-5 October 2006); Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», Москва, 11-14 апреля 2007; Одиннадцатая Международная Молодежная Научная Школа "Когерентная оптика и оптическая спектроскопия", 25–октября, Казань, 2007; 35th EPS conference on plasma physics, Greek, Crete, 16-17 June, 2008; 7th International Kudowa Summer School “Fusion and Technology” Kudowa Zdroj, Poland, June 20-24, 2008; 4th International Conference on the frontiers of plasma physics and technology, April 6-10, 2009.

Kathmandu, Nepal; International School of Quantum Electronics 46th Course:

"Matter In Super-Intense Laser Fields" (Erice-Sicily, July, 2009);

Международная конференция "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах", Махачкала, Россия, 2009; 4th Workshop ‘Plasma Production by Laser Ablation’ (PPLA 2009, Messina-Sicily, Italy, 2009); 8th International Kudowa Summer School “Toward Fusion Energy” (Kudowa Zdroj, Poland, September 21-25, 2009); 9th International Kudowa School “Towards Fusion Energy” Kudowa Zdroj, Poland, June 8-12, 2010; 24th Symposium on Plasma Physics and Technology June 1417, 2010, Czech Technical University, Faculty of Electrical Engineering Technicka 2, Prague 6, Czech Republic, и др.

Результаты диссертации докладывались на семинарах Института Общей Физики РАН (Москва, 1998, 2006), Дагестанского Государственного Университета (Махачкала, 1998, 2007, 2009, 2010), Международного Центра Теоретической Физики им. Абдус-Салама (Триест, Италия, 1999), Университета Milano-Bicocca (Милан, Италия, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010), Московского Государственного Университета (Москва, 2006), в центрах ENEA (Frascati и Casaccia, Италия 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2008) и др.

Результаты диссертационной работы опубликованы в рецензированных научных публикациях, в том числе в ведущих отечественных и зарубежных научных изданиях. Материал всех выносимых на защиту положений и основных выводов диссертации был опубликован ведущих научных журналах, включенных в одобренный ВАК перечень, в том числе ЖТФ (положения 1-4, выводы 1-4), Вестник Московского Университета (положение 1, вывод 1), “Изв. ВУЗов Радиофизика” (положения 1-2, выводы 1-3), ПМТФ (положение 2, вывод 3), “Квантовая электроника” (положение 2, вывод 3), “Изв. ВУЗов Физика” (положение 3, вывод 4), Optical Memory & Neural Networks (Information Optics) (положения 1-4, выводы 1-6), “Plasma Phys. Control Fusion” E (положение 4, вывод 6), Phys. Rev. E (положение 4, вывод 6) и др.

За цикл публикаций "Вопросы использования скорости регистрируемого сигнала для томографии физических объектов", являющийся составной частью настоящей работы, автор был удостоен Медали РАН для молодых ученых (13 конкурс, 2001) по направлению "В области разработки или создания методик, технологий и новой научнотехнической продукции научного и прикладного значения".

За цикл публикаций "Вопросы применения разрешенных по времени интегрально-геометрических методов для диагностики физических объектов", также являющийся составной частью настоящей работы, автор был удостоен премии Европейской Академии для молодых ученых России (Academia Europaea Prizes for Young Scientists) за 2002 год.

Автор является членом Европейского Физического Общества (EPS, 2006) и Итальянской Ассоциации Велосиметрии и Неразрушающей диагностики (A.I.VE.LA, 2005).

Личный вклад автора в получение результатов и изложенных в диссертации выводов заключается в том, что он внес основной вклад во все этапы математического и вычислительного исследования и отраженного в научных публикациях, как единоличных, так и с соавторами. В частности, основные результаты выносимых на защиту положений 1-3 были получены и впервые опубликованы автором единолично (с последующими публикациями, развивающими тему, выполненными, в том числе с рядом соавторов), а в основных публикациях по положению 4 автор является единственным российским соавтором работ, выполненных в рамках международных программ.

Автором построена предлагаемая систематизация интегральногеометрических пространственно-временных методов в физическом эксперименте, решены задачи учета и использования скорости регистрируемого сигнала для томографии быстроменяющихся объектов, получены решения реконструктивной задачи для ряда конкретных приложений с априорной информацией об исследуемом объекте, решена задача учета поглощения инициирующего излучения в оптоакустической томографии, предложен метод прецизионной велосиметрии, основанный на прямом преобразовании Радона, разработан метод компьютерного анализа наличия и локализации дефектов по электронной спекл-паттерн интерферометрическим изображениям, развита новая методика спеклвелосиметрии, предложен метод прецизионного анализа стрик-камерных интерферограмм лазерной плазмы, а так же получены основные формулы оценки и нейтрализации статистического шума для случая стохастической эмиссионной корреляционной томографии.

Автор провел первичный анализ экспериментальных данных по исследованию коронарной гидродинамики плазы, поставил (с использованием кодов MULTI) модельные эксперименты и принял участие в получении окончательных выводов. Автором также было написано программное обеспечение для разработанной методики спеклвелосиметрии и принято самое активное участие в основных экспериментальных этапах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из шести глав, введения и заключения. Работа изложена на 249 страницах. Она содержит 66 рисунков и 2 таблицы. Список цитируемой литературы включает 2наименований отечественных и зарубежных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается актуальность рассматриваемых в диссертации вопросов, отмечается научная новизна и практическая ценность результатов; приводятся основные положения, выносимые на защиту, и кратко излагается содержание диссертации.

В первой главе проведен краткий обзор существующего положения в области томографии, в частности, томографии в исследованиях физики плазмы и оптики. Дан подробный обзор и проведена многоплановая систематизация интегрально-геометрических методов, как уже нашедших широкое практическое применение, так и находящихся на стадии лабораторных разработок. Приведены основные положения математического обеспечения современной компьютерной томографии от базовых теорем до практических алгоритмов реконструкции, включая рассмотрение основных задач с неполными данными, а также рассмотрены особенности томографического исследования в физическом эксперименте, в частности, в приложении к объектам плазмы. Особо отмечено, что применение интегрально-геометрических методов в исследовании плазмы сопровождается рядом трудностей, связанных с нестационарностью исследуемого объекта, неизбежно приводящей к малому числу ракурсов, а также с необходимостью высокого спектрального, пространственного и временного разрешения при регистрации. В этой связи из математических особенностей следует отметить следующее: (1) ограниченность числа угловых проекций, делающая необходимым всестороннее использование априорной информации, приводит к реконструктивным алгоритмам, весьма отличным от классических [13], (2) часто встречающаяся ограниченность диапазона углов приводит к необходимости использования алгоритмов непосредственно трехмерной томографии [14,15,6].

В общем контексте рассматривается разработанный автором метод компьютерного анализа наличия и локализации дефектов по спеклинтерферометрическим изображениям. Этот метод был разработан совместно с итальянскими коллегами в рамках международного проекта GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope) для тестирования керамических пластин. Использованная нами экспериментальная установка для ESPI (Electronic Speckle Pattern Interferometry) измерений представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема установки ESPI.

Нами было предложено подвергнуть первичные интерферометрические изображения следующему преобразованию, подобному прямому преобразованию Радона:

sg(x0, y0 ) (s,) = f (x0 + s cos() - p sin(), y0 + s sin() + p cos())dp, (1) -sгде (s,) - нормальные координаты, p – переменная по которой идет интегрирование; и затем вычислить среднеквадратичное отклонение по s () = (g(s,) - g(s,) ), максимум которого по углу определяет s s s две величины: (i) непосредственно max ( ), и (ii) соответствующий угол s (( )max ), (x0, y0) – текущие координаты.

s Рисунки 2 (a-b) демонстрируют типичные результаты применение этого метода для определения и наличия и локализации дефектов. Они показывают один и тот же образец с различной частотой вибрации. И если на рисунке (a) мы имеем только локальные интерферометрические полосы, то на рисунке (b) присутствуют также глобальные полосы и пятна, делающие компьютерный контроль дефектов нетривиальной проблемой.

Тем не менее, все рисунки 2 (a-b) (, ) (для наглядности демонстрирующие функцию (max ( )- ) в двух форматах) s s s показывают очень ясные и похожие максимумы в месте локализации дефекта. Рисунки 2 (a-f) () (демонстрирующие функцию (( )max ) s показывают ту же локализацию дефекта, как места имеющего достаточно обширную постоянную область в поле стохастического шума. Таким образом, мы имеем еще одну контрольную величину для определения локализации дефекта.

Рис. 2. Результат обработки ESPI изображений по разработанной методике.

Преимуществом данного алгоритма является очень ясное представление информации, которая после преобразования состоит из одной скалярной функции, максимум которой определяет место расположения дефекта. Зависимость (( )max ) также может быть s преобразована в скалярную функцию, максимум которой определяет место расположения дефекта определением локального среднеквадратичного отклонения ( )max (x, y) для каждой точки (x, y).

s Во второй главе рассматриваются задачи учета и использования скорости регистрируемого сигнала в томографическом исследовании.

Раскрываются особенности томографии быстропротекающих процессов, в частности, необходимость учета скорости интегрируемого сигнала, и в соответствии с этим решается разрешенная по времени задача Радона.

Далее рассматриваются общие основы хронотомографии - относительно молодой области томографии, зародившейся в работах Г.Г. Левина и Г.Н. Вишнякова16 и представляющую собой томографию с выходом во временную координату с приложением к улучшению качества высокоскоростной фотографии. В русле хронотомографии раскрывается возможность томографического исследования, используя скорость интегрируемого сигнала. Поставлены и решены общая n-мерная и общая пространственная одномерная задачи, приводимые в сочетании со временем соответственно к n+1-мерной и двумерной задачам томографии.

Отмечено, что из-за ограниченного числа разноскоростных регистрируемых сигналов, при практической реализации приходится сталкиваться с предельно ограниченным числом угловых проекций. В рамках этих условий проведены решения для ряда априорных ограничений, накладываемых на искомую функцию. Приводятся результаты модельных экспериментов, из которых следует возможность технической реализации предлагаемых методик.

Для искомой функции f(x,t), заданной функцией F, однородной на плоскости пространственно-временной плоскости (x,t), по методике, предложенной R.J. Gardner’ом, P. McMullen’ом и K.J. Falconer’ом [17,18] показано, что решение обратной томографической задачи сводится к системе нелинейных интегральных уравнений 2 (2) (, ) = F ()K(F())d, 2 (где g(, s) = f (z)dz - интегральная функция, z=(x,c(t-))), z =s u-2(1 + iu)exp(-iu) - 1), u K(u) = (3) 1/ 2, u = при использовании преобразования Фурье и u- (cas(u) - u cas(-u) -1), u K(u) =, (4) 1/ 2, u = cas(u) = (cos(u) + sin(u)) при использовании преобразования Хартли), численное решение которой для 3-4 направлений может быть осуществлено по методу Тихонова-Филлипса.

Для искомой функции, задаваемой в виде произведения временной и пространственной компонент f(x,t)=X(x)T(t), показано, что для ее восстановления может быть достаточно всего двух разноскоростных проекций, а само решение сводится к решению уравнения Фредгольма первого рода. Приближение простой с математической точки зрения функции на пространственно-временной плоскости рассматривается также в третей и четвертой главах в задачах стохастической эмиссионной корреляционной томографии и оптоакустической томографии.

В общем контексте рассматривается прямое преобразование Радона в пространственно-временной области. В качестве одного из экспериментальных примеров рассматривается применение прямого преобразования Радона для прецизионного определения скорости в приложении к обработке зависимости спонтанного излучения наносекундного пробоя. Как известно, наносекундный пробой газов в длинных разрядных трубках сопровождается формированием ионизирующих волн градиента потенциала (ИВГП), распространяющихся от высоковольтного электрода к заземленному как при положительной, так и при отрицательной полярности приложенного напряжения. [19] Скорость таких волн ионизации зависит от множества факторов и, в частности, от давления газа и амплитуды напряжения и обычно составляет величину в диапазоне 108-1010 см/с. Существенной особенностью пробоя c волновым механизмом является то, что практически все электрическое поле, приложенное к промежутку, сосредоточено на фронте ИВГП. Такие разряды оказались эффективными активными средами лазеров на самоограниченных переходах и плазменных пеннинговских лазеров на смесях инертных газов с легкоионизующими компонентами. [20] Рис.3. Экстраполированные на Рис.4. Результат прямого остальные значения x эксперимен- преобразования Радона от 2D картины, тальные осциллограммы временной приведенной на рисунке 3.

зависимости спонтанного излучения Нами было установлено, что искомая скорость определяется из преобразованной прямым преобразованием Радона пространственновременной развертки следующим соотношением: v = v0 / tan(1 - / 2), где 1 - угол, соответствующий линии наибольших экстремумов, или при более сложном сигнале , (5) v = v0 tan(( )max) - s где () = (g(s,) - g(s,) ) (6) s s s - среднее квадратичное отклонение по s (рис. 4).

В качестве еще одного примера использования преобразования, подобного прямому преобразованию Радона на пространственновременной плоскости приводится также его использование в первичном анализе экспериментальных интерферограмм, отображающих эволюцию плазмы, произведенной мощными лазерными импульсами (порядка 10Вт/см2 длительностью порядка 600 пс). Следует отметить, что при более высоких лазерных интенсивностях (точнее, при 2I>1014, где интенсивность лазерного излучения берется в Вт/см2, а длина волны – в микронах), в коллективных процессах лазерного поглощения начинает преобладать генерация горячих электронов и жесткого рентгеновского излучения, что приводит к предварительному разогреву мишени и создает трудности для ее сжатия [21] и изучения [22], что важно в прикладных аспектах, в первую очередь для управляемого синтеза с инерционным удержанием.

Рис.5. Схема установки по изучению лазерной плазмы.

Схема экспериментальной установки приведена на рис. 5. Фазовые зонные пластины (PZP) использовались для сглаживания лазерного луча и формирование плоско-верхового профиля излучения. [23,24] Далее в полученных с помощью стрик-камеры и интерферометра Маха-Цандера интерферограммах сдвиг фаз в исследуемом диапазоне пропорционален электронной плотности плазмы.

Результаты 2D MULTI [25] моделирования распространения плазмы представлены на рисунке 6. Как видно из рисунка (следует отметить, что представленная на нем шкала плотности логарифмическая), в рамках экспериментально исследуемых пространственно-временных пределах распространение плазмы может быть рассмотрено как планарное, и таким образом, приближение 1D модели является адекватным.

Типичные интерферограммы приведены на рис. 7. Как видно из рисунка 7, точное определение фазового сдвига (вычисляемого по местоположению экстремумов) по экспериментальным интерферограммам затруднено.

мишень из алюминия мишень из золота Рис.6. Результаты 2D-моделирования распространения плазмы в вакуум при параметрах, соответствующих эксперименту, результат которого представлен на рис. 7a (мишень из алюминия) и 7с (мишень из золота).

(а) (б) (c) Рис.7. Интерферограммы, записанные стрик-камерой: a) мишень из золота b) мишень из алюминия, Общий размер изображения 375 µм (горизонтальная шкала) и 1.065 нс (вертикальная шкала).

Применение локального усреднения, проводимого под углом на (t,x) плоскости (что подобно применению прямого преобразования Радона для локальной области), позволило определять местонахождение экстремумов с точностью до 1-2 пикселей (принципиальной точностью измерения), что наглядно продемонстрировано на рисунке 8. Пунктирная кривая на рис. сделана для угла с характеристической скоростью 1,6 пиксель/пиксель, сплошная – 1,8 пиксель/пиксель. Как видим из рисунка, расположение экстремумов совершенно идентично, и все они соответствуют действительному сдвигу фаз.

Shot 6, CH2 Target (а) (b) Рис.8: а) Временная зависимость интенсивности для интерферограммы, приведенной на рис. 6 (с) для x=481 пиксель. b) Та же зависимость с усреднением с интервалом ±20 пиксель, выполненным с угловым поворотом на пространственно-временной плоскости. Для заключительной очистки от шума выполнялась гауссова фильтрация по времени.

По определенным таким образом значениям сдвига фазы (пропорционального в данном случае электронной плотности плазмы:

L N = ne) для значений x, соответствующих экстремумам, была nc осуществлена интерполяция на всю плоскость (x,t).

(a) (b) Рис.9. Экспериментальные зависимости ln N(x,t) для интерферограмм, представленных на рис. 6а (Au (7)) и на рис. 6b (Al (5)).

Au.

Al.

Рис.10. Зависимости коэффициентов b1 и b2.

(а) (b) (с) Рис.11. Сравнение экспериментальных интерферограмм (рис. 6) с симуляциями, сделанными в предположении ln N(x, t) = b0 - b1 x.

Значения представлены на рис. 9. Анализ результатов показал, что зависимость N(x,t) хорошо представляется в виде ln N(x,t) b0 - b1 x, что соответствует теории:

- (x - x0 ) ne (x,t) exp.

cs (t - t0 ) Значения коэффициентов b1 и bдля экспериментов с мишенями из золота (с) и алюминия (а) с учетом найденного точного положения мишени представлены Рис.12. Зависимость электронной на рисунке 10.

плотности (мишень из алюминия):

Сравнение экспериментальэкспериментальные данные (о), ных интерферограмм с вычисленпредсказания 1D теории, и результаты ными в предположении (1) с 1D MULTI моделирования (пунктир).

экспериментальными коэффициентами, найденными методом наименьших квадратов представлены на рис.11. Хорошее согласие теории и 1D MULTI [26] моделирования с экспериментом для алюминиевой мишени демонстрирует рис. 12.

Подробное обсуждение результатов данных комплексных исследований опубликовано в [27].

Третья глава посвящена стохастической эмиссионной корреляционной томографии, то есть томографии, в которой требуется найти распределение стохастических событий по их интегральным потоком, снятых двумя датчиками с учетом скорости распространения сигнала. Такая задача, например, может иметь место в позитронно-эмисионной томографии, а также в томографии, основанной на нелинейно-оптических эффектах, связанных с многофотонными генерациями.

Предлагаются подходы решения посРис. 13. Результат моделирования тавленной задачи – двухэтапный томографического восстановления цифровой и аналоговый. Для каждого исходного распределения методом из них подготовлено математическое умножения потоков.

обеспечение, основанное на теории вероятностей и рассмотренного во второй главе решения обратной задачи Радона в приближении простой функции. Определены следующие операции над математическими потоками событий: умножение потоков и столкновение потоков, которые обладают рядом полезных свойств и могут быть использованы и в других задачах теории вероятности. Для двухэтапного цифрового метода установлено соотношение между искомой функцией и функцией, получаемой в результате умножения потоков суммарных потоков Ф± (t), снятых с противоположных торцов с временным сдвигом ±x/c: f(x)=fm(x)-(2/c)2, где - интенсивность интегральных потоков, fm(x) - результат умножения потоков. В главе приводятся результаты численных экспериментов, полностью подтверждающие теоретические выводы. Типичный результат продемонстрирован на рисунке 13. На этом рисунке показаны: исходная функция распределения (1), и функция, полученная, как результат умножения потоков Ф+(t) и Ф-(t) до (2) и после (3) вычета ложных вкладов.

Четвертая глава посвящена оптоакустической (фотоакустической) томографии – относительно молодой области томографии, зародившейся на рубеже восьмидесятых-девяностых годов в работах профессора А.А. Карабутова и др.[28, ] Рассмотрены теоретические основы этого метода, и проведено аналитическое решение реконструктивной задачи, с учетом различных вариантов поглощения инициирующего излучения.

В простейшем случае аналитический анализ учета поглощения инициирующего лазерного излучения имеет вид x Cf1(x) 1 - exp(-0) f (x) =, где C =,, f (x) - искомое F1(x) = f1(x)dx 1 - C0F1(x) распределение, f1(x) - функция, получаемая из оптоакустического отклика.

Cf '1 (x) При наличии дополнительного поглощения: f (x) =,где 1 - C0F'1 (x) x x F (x) = f (x)dx, F1'(x) = f1(x) exp(0' F (x))dx, f1'=f1exp(0' F'(x)).

0 В работе рассмотрено также обобщение на случай nD сканирования.

Приводятся результаты численных экспериментов, которые подтвердили теоретические выкладки и позволяют определить возможности практического применения предлагаемой методики. Рис 14 (а) демонстрирует исходную фантомную функцию f(x), 14 (b) оптоакустический отклик f1(x), а 14 (c) - восстановленную функцию.

Среднее значение суммарного оптоакустического поглощения полагалось <0>=4. Как видно из рисунка, результаты модельных экспериментов находятся в хорошем согласии с теоретическими выводами.

Рис. 14:a) исходная функция распределения оптоакустического источника);

b) результат моделирования оптоакустического отклика; c) результат обработки оптоакустического отклика.

Рис. 15. Моделирование оптоакустического восстановления с биомедицинской модельной функцией: a) исходная функция распределения оптоакустического источника); b) результат моделирования оптоакустического отклика; c) результат обработки оптоакустического отклика; d) результат обработки оптоакустического отклика для зеркального эксперимента; e) наложение распределений (c) и (d) один на другой, с весовой функцией по x, пропорциональной экспоненциальному убыванию в законе Бугера.

Результат модельного эксперимента с биологической функцией распределения (a) представлен на рис. 15. Среднее значение суммарного оптоакустического поглощения полагалось<0>=3. На оптоакустический отклик 15 (b) предполагалось наложение стохастического шума с амплитудой до 20% от величины полезного сигнала, а также наличие независимого от координат дополнительного поглощения. В этих условиях полное восстановление искомой функции уже не возможно. Однако, как видно из рисунка 15 (c) восстановление остается достаточно адекватным действительности. Рисунок 15 (d) демонстрирует тот же модельный эксперимент, но с размещением лазера и микрофона с противоположенной стороны. Как и ожидалось, картина артефактов получилась зеркальной.

Сравнение рисунков 15 (c) и 15 (d) может оценить погрешность измерения, а наложение же рисунков 15 (c) и 15 (d) один на другой, с весовой функцией по x, пропорциональной экспоненциальному убыванию в законе Бугера, дает рисунок 15 (e), в котором погрешность измерения минимизирована.

Пятая глава посвящена спекл-велосиметрии. В ней дается краткий обзор современного положения данной методики с использованием различных статистик (интегральной и дифференциальной по времени) для анализа разрешенного по времени спекл-изображения. рассматривается разработка прецизионного велосиметра для автономной роботизированной самодвижущейся установки ("снежного кота") в условиях Антарктики. Вся работа в этом русле проводилась в Исследовательских Центрах ENEA Casaccia и Frascati в рамках международной программы «Антарктика». [30] Интерес к этой проблеме объяснялся трудностями точного измерения скорости стандартными методами в условиях возможной пробуксовки и отсутствием однозначных ориентиров на обширном снежном или ледяном поле, с чем приходится сталкиваться в условиях Антарктики. Выбор спеклвелосиметрии обусловлен ее высокой точностью и возможностью работать в этих условиях. Были проанализированы возможные методы велосиметрии по высококонтрастной разрешенной по времени спекл-картине и разработана методика применения для этой цели преобразования, подобного прямому преобразованию Радона, но с фиксированными пределами на квазибесконечной и квазиоднородной пространственновременной плоскости. Был разработан комплекс программного обеспечения и проведено тестирование на экспериментальных роботизированных установках. В главе приводятся основные математические выкладки и анализ результатов, полученных на трех установках, как стационарных лабораторных, так и прототипных передвижных.

В ходе экспериментальной работы разработанные алгоритмы претерпели значительное изменения, как с программной, так и с математической точек зрения. В частности, вместо среднеквадратичного отклонения для поиска скорости (6) нами было предложено использовать функцию, вычисляемую по формуле () = (g(s + s,) - g(s,))2 s, где s s – малый постоянный параметр. Как показали эксперименты, это позволило осуществлять прецизионную 2D велосиметрию без поиска истинного направления движения, рассчитывая только две декартовы компоненты (с дополнительным интегрированием по ортогональной координате), что ранее было невозможно из-за катастрофической потери точности при отклонении вектора поиска от вектора истинной скорости.

(a) (b) Рис. 16: a) зависимость максимума s2 от (вертикальная ось) и (горизонтальная ось); b) зависимость вычисленной скорости от .

(a) (b) Рис. 17: a) зависимость максимума 's2 от (вертикальная ось) и (горизонтальная ось); b) зависимость вычисленной скорости от .

Расчеты зависимостей s2 и 's2 от (вертикальная ось, градусы) и от угла поворота камеры относительно истинного направления движения (горизонтальная ось, градусы), а также зависимости вычисленной скорости (в относительных единицах) от (в радианах) при использовании модифицированного алгоритма показаны на рисунках 16 и 17. Как видим из рисунка 17 (b), определение скорости для любого угла с хорошей точностью (<2 %) укладываются на синусоиду (в отличие от рис.

16). Следует отметить, что результаты, представленные на рисунках 16-являются типичными, и повторялись во всех экспериментах с варьированием измеряемой скорости и поверхности.

В шестой главе описываются технические детали разработки и проведения рассмотренных во второй и третьей главах настоящей работы численных экспериментов, расчетов и обработки экспериментальных данных. Обосновывается выбор языка и среды программирования, описываются вычислительные аспекты постановки и интерпретации каждого из рассмотренных в предыдущих главах модельных и реальных экспериментов. Приводятся блок-схемы и описания работы с готовыми программами. Пример блок-схемы программы для спекл-велосиметрии представлен на рис. 18.

Рис. 18. Блок-схемы компьютерной программы для спекл-велосиметрии Целесообразность выделение данного материала в отдельную главу обусловлена наглядностью представления всей работы.

В заключении приводятся основные результаты и выводы, сделанные в настоящей работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. В рамках единого методологического аппарата осуществлено объединенное рассмотрение ряда различных экспериментальных методов исследования, использующих в численной обработке регистрируемого сигнала интегрально-геометрические преобразования (прямые и обратные). Выявлены особенности разрешенных по времени численных методов томографической реконструкции. Разработана модель и получено решение учета скорости распространения регистрируемого сигнала в обратной пространственно-временной задаче. На стыке хронотомографии и спектротомографии выделено и разработано направление, основанное на применении интегрально-геометрических преобразований непосредственно на пространственно-временной плоскости и включающее в себя использование скорости распространения регистрируемого сигнала для численного восстановления пространственно-временной структуры быстроменяющегося физического объекта (что имеет первоочередное значение в плазменной электронике, а также для ряда приложений твердотельной электроники) и применение модифицированного прямого преобразования Радона в задачах прецизионной велосиметрии.

2. В рамках выбранного направления разработана модель томографической реконструкции с использованием скорости распространения регистрируемого сигнала. Получено решение обратной реконструктивной задачи на пространственно-временной плоскости с использованием скорости распространения регистрируемого сигнала в качестве величины, задающей угол проекции, в том числе с обобщением на nD пространство. Разработаны алгоритмы восстановления с использованием априорной информации об исследуемом объекте или его математической модели.

3. Разработан ряд приложений обратной реконструктивной задачи в численной обработке данных физического эксперимента с учетом предельно малого числа пространственно-временных проекций и решен ряд сопутствующих задач. В том числе в рамках выделенного направления рассмотрена реконструктивная задача для однородной на пространственновременной плоскости компактной функции, для функций, представимых в виде стохастических потоков коррелированных квантов, а также задача оптоакустической томографии, для которой получено аналитическое решение задачи восстановления искомого распределения по оптоакустическому отклику. Разработан комплекс программного обеспечения и проведен ряд численных экспериментов на модельных объектах.

4. Разработана модель применения прямого преобразования Радона для прецизионного измерения скорости, опробованная, в том числе, для определения скорости ионизирующих волн градиента потенциала в наносекундном пробое, а также в лазерной велосиметрии. Разработан и сконструирован лазерный интерферометрический спекл-велосиметр, в основу математического аппарата которого положено прямое преобразование Радона. Разработан и протестирован комплекс программного обеспечения. Проведен сравнительный анализ предложенной методики с другими методиками спекл-велосиметрии. Создан ряд прототипных установок и проделан комплекс экспериментальных и численных исследований.

5. Разработан численный метод, основанный на применении прямого преобразования Радона в компьютерной обработке изображений для электронной спекл-интерферометрической диагностики. Разработана модель нахождения и локализации дефектов по интерферометрическим изображениям, позволяющая более надежно интерпретировать экспериментальные данные. Разработан и опробован комплекс программного обеспечения.

6. Разработан численный метод и создан комплекс программного обеспечения для прецизионного анализа экспериментальных разрешенных по времени стрик-камерных интерферограмм лазерной плазмы. Проведено комплексное исследование коронарной гидродинамики лазерной плазмы для различных материалов (Al, Au, CH2) в условиях, близких к 1D приближению при суммарных мощностях лазерного излучения порядка 1014 Вт/см2. На основе гидрокода MULTI проведен ряд численных экспериментов гидродинамики лазерной плазмы. Проведен сравнительный анализ с экспериментальными исследованиями, включающий уточнение интерпретации экспериментальных данных на основе математической модели исследуемого объекта.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в ведущих рецензируемых и реферируемых изданиях:

1. М.Г Каримов, А.А. Аливердиев. О реконструктивной задаче с учетом конечности скорости распространения несущего сигнала. // Вестник Московского Университета, сер. 15, Вычисл. Матем. и Киберн., 1996, No. 4, с. 55-56.

2. А.А. Аливердиев. О возможности использования скорости регистрируемого сигнала для томографического исследования возбужденных сред. // Изв. ВУЗов Радиофизика, XL, No. 6, 1997, с. 761768.

3. А.А. Аливердиев. Использование спектра скоростей для пространственно-временного исследования высокоскоростных процессов. // ЖТФ, 1997, 67, No. 9, с.132-134.

4. A.A. Aliverdiev, M.G. Karimov. Solution of optic reconstructive problem considering registered signal velocity. // Tr. J. of Physics, No. 4, 1998, p.

311-314.

5. М.Г. Каримов, А.А. Аливердиев. О моделировании двумерного оптоакустического исследования возбужденных сред. // Изв. ВУЗов Радиофизика, XLII, No. 1, 1999, с. 83-86.

6. А.А. Аливердиев. Об учете поглощения для разрешенной по времени оптоакустической томографии. // ПМТФ, 2000, No. 4, с. 216-219.

7. А.А. Аливердиев, А.А. Амирова, М.Г. Каримов. О некоторых аспектах оптоакустической томографии. // Квантовая электроника, 2000, 30, No. 12, с. 1115-1117.

8. А.А. Аливердиев, А.А. Амирова, М.Г. Каримов, Г.М. Халилулаев. О некоторых аспектах фотоакустической томографии. // Изв. ВУЗов Физика, 2000, No. 9, с. 15-18.

9. A.A. Aliverdiev, A.A. Amirova, M.G. Karimov, Some questions of the velocity spectrum application for the time-resolved laser tomography // ISA TECH/EXPO Technology Update CP, 416, 2001, pp. 401-409.

10. А. Аливердиев, М. Капонеро, К. Морикони, Разработка спеклвелосиметра для самодвижущейся установки. // ЖТФ, 2002, 72, No. 8, с.

116-121.

11. A. Aliverdiev, Applications of the time-resolved integral-geometric methods for the composite materials diagnostic. // Scientific Israel – Technological Advantages, 2002, No. 4, p. 108-111.

12. A.Aliverdiev; M.Caponero, C.Moriconi, Speckle-velocimeter for robotized vehicles // Proc. of SPIE, 5147, 2003, pp. 140-147.

13. А. Аливердиев, М. Капонеро, К. Морикони, Некоторые вопросы разработки спекл-велосиметра. // ЖТФ, 73, No. 11, 2003, с. 102-105.

14. А.А. Аливердиев, Н.А. Ашурбеков, О применении прямого преобразования Радона для обработки пространственно-временной зависимости спонтанного излучения наносекундного разряда в длинных трубках // Известия вузов, Физика, 2004, No. 3, с. 91-92.

15. A. Aliverdiev, D.Batani, V. Malka, T.Vinci, M.Koenig, A.Benuzzi-Mounaix, and R. Dezulian, Time-Resolved Analysis of High-Power-Laser Produced Plasma Expansion in Vacuum irradiation // AIP CP, 762, 2005, p.419-424.

16. A.Aliverdiev, C.Moriconi, M.Caponero, E. Bacchi, P.A.Fichera, and G.Sagratella, The application of direct integral-geometric methods for the interferometric images analysis // Proc. of SPIE, 6345, 63450A-8, 2006.

17. A.A. Aliverdiev, M.A. Caponero, C. Moriconi, P.A. Fichera, and G.

Sagratella, The development of a laser speckle velocimeter, Proc. of SPIE/Ukraine, 6, No. 1-6, 2006, 472-479.

18. A. Aliverdiev, D.Batani, V. Malka, T.Vinci, M.Koenig, A.Benuzzi-Mounaix, and R. Dezulian, Time-Resolved Analysis of High-Power-Laser Produced Plasma Expansion // AIP CP, 827, 2006, p.540-545.

19. A.A. Aliverdiev, Integral-Geometric Methods for the Time-Resolved Optical Diagnostic // Optical Memory & Neural Networks (Information Optics), 15, No. 2, 2006, pp. 97-104.

20. A.A. Aliverdiev, M.A. Caponero, C. Moriconi, P.A. Fichera, and G.

Sagratella. Laser speckle velocimeter for a robotized vehicle, Proc. SPIE, 7009, 70091J, 2008.

21. A. Aliverdiev, D. Batani, R. Dezulian, T. Vinci, A. Benuzzi-Mounaix, M.Koenig, and V. Malka, Hydrodynamics of laser-produced plasma corona by optical interferometry // Plasma Phys. Control Fusion, 50, 105013, 2008.

22. A. Aliverdiev, D. Batani, R. Dezulian, T. Vinci, A. Benuzzi-Mounaix, M.Koenig, and V. Malka, Coronal hydrodynamics of laser-produced plasmas // Phys. Rev. E, 78, 046404, 2008.

23. A. Aliverdiev, D.Batani, R. Dezulian and T.Vinci, Porous carbon EOS:

numerical analysis // Radiation Effects and Defects in Solids, Vol. 165, 566572, 2010.

Опубликованные рецензированные доклады:

24. А.А. Аливердиев. Некоторых аспекты учета поглощения лазерного излучения в оптоакустической томографии. // Взаимодействие полей и излучений с веществом. Материалы второй Байкальской научной школы по фундаментальной физике."\ Под редакцией академика Ю.Н.Денисюка, Иркутск, Изд-во Иркутского университета,1999, с 299303.

25. A.A. Aliverdiev, A.A. Amirova. About the application of the signal velocity for the tomography, in particular laser photoacoustic tomography. // Proc. of.

7 International Conference on Composites Engineering (ICCE/7), edited by David Hui, Denver, Colorado, USA, 2000, p. 23-24.

26. A.A. Aliverdiev. Application of the direct Radon transformation for handling a spatially - time dependence of spontaneous radiation of a nanosecond breakdown. // Proc. of. 25th International Conference on Phenomena in Ionized Gases, edited by Toshio Goto, ISBN 4-9900915, Nagoya, Japan, July 17 - 22, V. 4, 2001, p. 59-60.

27. A.A. Aliverdiev, A.A. Amirova, M.G. Karimov, G.M. Khalilulaev, E.L. Blinchik, G.M. Gadjiev, and M.M. Akhmedov. Some questions of the time-resolved tomography, in particular photoacoustic tomography. // Proc.

of. Eighth International Conference On Composites Engineering (ICCE/8), edited by David Hui, Tenerife, Spain, 2001, p. 17-18.

28. M.Caponero, C.Moriconi, A.Aliverdiev. Laser velocimetry: an application as smart driving agent for tracked vehicles. // Technical digest of. the Forth Italian-Russian Laser Symposium, St. Petersburg, Russia, 2001, p. 122-124.

29. A.Aliverdiev, M.Caponero, C.Moriconi, Speckle-Velocimeter For Robotized Vehicles, Technical Digest of International Conference ALT-02 (Advanced Laser Technologies), Adelboden, Switzerland, September 15-20, 2002, p. 5253.

30. A.Aliverdiev, Some Applications of the Time-resolved Integral-geometric Methods for the Optical Diagnostic, Technical Digest of International Conference ALT-02 (Advanced Laser Technologies), Adelboden, Switzerland, September 15-20, 2002, p. 62-63.

31. A. Aliverdiev, A.Amirova, Some applications of the time-resolved integralgeometric methods for the composite materials diagnostic, Proc. of International Conference on Composite Engineering ICCE/9, edited by David Hui, July 1-6, 2002, San Diego, California, p. 57-58.

32. A.A. Aliverdiev, Applications of the time-resolved integral-geometric methods for the composite materials diagnostics // Proceedings of the International School of Quantum Electronics, Free And Guided Optical Beams, Erice, Sicily, Italy, 20 - 27 November 2002, pp. 223-224.

33. A.A.Aliverdiev, Applications of the time-resolved integral-geometric methods for the composite materials diagnostic. // Proceedings of the Fourth International Conference on Composite Science and Technology (ICCST/4), Durban, South Africa, 2003, p. 44-49.

34. A.A. Aliverdiev. About the time-resolved integral-geometric methods for the time-resolved diagnostic in application to plasma objects. // PPPT-4, Minsk.

Belarus, 2003, Sec. 3, P. 198, pp.348-351.

35. A. Aliverdiev, M. Caponero, C. Moriconi, P.A. Fichera, and G. Sagratella, A Study on precision Velocimeter for Accurate Dynamics Control // Proc. of the 3rd IARP - IEEE/RAS - EURON Joint Workshop on Technical Challenges for Dependable Robots in Human Environments, Manchester, England, 2004, 8 pages.

36. A.Aliverdiev, M.Caponero, C.Moriconi, P.A.Fichera, G.Sagratella, The development of a laser speckle velocimeter // Proc. of LFMN 2005, September 15 -17, 2005, Yalta, Crimea, Ukraine, 2005, pp. 279- 281.

37. A. Aliverdiev, D. Batani, A. Benuzzi-Mounaix, R. Dezulian, M. Koenig, V. Malka, and T. Vinci, About the temporal evolution of plasmas, produced by high-power laser // 33rd EPS Conference on Plasma Phys. Rome, 19 - June 2006 ECA Vol.30I, P-2.013 (2006).

38. A.A. Aliverdiev, About the application of direct integral-geometric methods for the analysis of some experimental interferometric images // Proc of the 8th Int. Conference on Lasers and Fiber- Optical Networks Modeling, Kharkov, Ukraine, June 29 – July 1, 2006, P. 225-227.

39. A. Aliverdiev, D. Batani, A. Benuzzi-Mounaix, R. Dezulian, M. Koenig, V. Malka, and T. Vinci, About the temporal evolution of plasmas, produced by high-power laser // Сб. трудов IV Всероссийской конференции по физической электронике ФЭ-2006 \ под ред. А.Ф. Александрова, Махачкала, Россия, 2006, pp. 264-267.

40. A. Aliverdiev, M. Caponero, C. Moriconi, P.A. Fichera, and G. Sagratella, New advances on speckle-velocimeter for robotized vehicles // In the book “Climbing and Walking Robots” \ editors M.O. Tokhi, G.S. Virk, ad M.A.

Hossain, “Springer-Verlag Berlin Heidelberg” 2006, pp. 785-792.

41. А.А. Аливердиев, Разрешенные по времени интегральногеометрические методы в оптической диагностике Сборник статей Международной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» \ под ред. М.Х. Салахова и В.В. Самарцева, Казань, 2007, с. 212-216.

42. A. Aliverdiev, D.Batani, R. Dezulian, T.Vinci, A.Benuzzi-Mounaix, M.Koenig, and V. Malka, Hydrodynamics of Laser-Produced Plasmas:

Comparison Experimental data with 1D and 2D Simulations. // Proc. of Seventh Kudowa Summer School “Towards Fusion Energy – Plasma Physics, Diagnostics and Technology” Kudowa Zdroj, Poland, June 19-24, 2008, Published by the Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion, PP. 1010-1032.

43. A. Aliverdiev, D.Batani, R. Dezulian and T.Vinci, Porous carbon EOS:

numerical analysis // Proc. of International School of Quantum Electronics, Proc. of Summer School of “Quantum Electronics”: Matter In Super-Intense Laser Fields Erice-Sicily Erice, July, 2009.

44. A. Aliverdiev, A.Amirova, D.Batani, R. Dezulian, M. Khan, and H.C. Pant, Some features of intense laser shock propagation in multi-layers structured target // Proc. of Summer School “Fusion and Technology”, Kudowa Zdroj, Poland, 2009.

Переводные и переизданные статьи:

45. A.A. Aliverdiev. On the Possibility of Using the Velocity of Recorded Signal for Tomographic Study of Excited Media. // Radiophysics and Quantum Electronics, 40, No. 6, 1997, p. 504-509.

46. A.A. Aliverdiev. Application of the velocity spectrum to a spatiotemporal study of high-speed processes. // Technical Physics, No. 9, 1997, p.11021103.

47. M.G. Karimov, A.A. Aliverdiev. Modeling 2D opto-acoustic researches studies of exited media.// Radiophysics and Quantum Electronics, 42, No. 1, 1999, p. 72-75.

48. A.A.Aliverdiev, Effect the absorption account in time-resolved optoacoustic tomography. // Applied Mechanics and Technical Physics, No. 4, 2000, p.768-771.

49. A.A. Aliverdiev, A.A. Amirova, M.G Karimov. Some aspects of the optoacoustic tomography. // Quantum Electronics, 30, No. 12, 2000, p. 11151117.

50. A.A. Aliverdiev, A.A. Amirova, M.G. Karimov, G.M. Khalilulaev. Some Aspects of Photoacoustic Tomography. // Russian Physics Journal; 43; No. 9, 2000, p. 725-728.

51. A.Aliverdiev, M.Caponero, C.Moriconi. Speckle Velocimeter for a SelfPowered Vehicle, Technical Physics, 2002, 47, No.8, p. 1044-1048.

52. A. Aliverdiev, M. Caponero, and C. Moriconi, Some Issues Concerning the Development of a Speckle Velocimeter, Technical Physics, Vol. 48, No. 11, 2003, pp. 1460–1463.

53. A.A. Aliverdiev, N.A. Ashurbekov, Application of the Direct Radon Transform for Processing of a Spatiotemporal Dependence of Spontaneous Emission from a Nanosecond Discharge in Long Tubes, Russian Physics Journal, 47, Issue 3, March, 2004, pp. 331 – 332.

54. A. Aliverdiev, D. Batani, R. Dezulian, T. Vinci, A. Benuzzi-Mounaix, M.

Koenig, and V. Malka, Coronal hydrodynamics of laser-produced plasmas // Virtual Journal of Ultrafast Science, November 2008, Volume 7, Issue 11, ISSN 1553-9601.

Получившие награды серии публикаций:

55. А.А. Аливердиев, Цикл работ “Вопросы использования скорости регистрируемого сигнала для томографии физических объектов”, удостоенный Медали РАН для молодых ученых, 13 конкурс, 2001.

56. A.A.Aliverdiev, The collection “Problems of the application of time-resolved integral-geometrical methods for the diagnostics of physical objects”, awarded by Academia Europaea Prize for young scientists, 2002.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА J. Radon. ber die Bestimmung von Functionen durtch ichre Interralwerte langs gewisser Mannigfaltigkeiten. // Berichte Sachsische Akademic der Wissenschaften, Leipzig, Math.-Phys. Kl., 69, 1917, pp. 262-267.

G. Bonanno, R. Fantoni, A. Fichera, G. Fornetti, C. Moriconi, C. Poggi, M.

Caponero, A.Broggi, and A.Fascioli, The Sensing Subsystem of RAS. // Atti del Meeting Nazionale sulle Nuove Tecnologie, Frascati, Italy, 2003.

M.A. Caponero, A. Paolozzi, and I. Peroni. Use of speckle interferometry and modal assurance criterion for identification of component modes // Optics and Lasers in Engineering 37 (4), 2002, pp. 355-367.

Ф. Наттерер. Математические аспекты компьютерной томографии, / Пер. с англ. под ред. В.П.Паламодова. // Mосква: Мир, 1990.

Г.Г. Левин, Г.Н. Вишняков. Оптическая томография. // Москва: Радио и связь, 1989.

В.В. Пикалов, Н.Г. Преображенский. Реконструктивная томография в газодинамике и физике плазмы. // Новосибирск: Наука, 1987.

J.G.Fujimoto, W.Drexler, U.Morgner, et al. Optical coherence tomography: high resolution imaging using echoes of light. // Optics and Photonics News, 11, 2000, p.

24-31.

В.Э.Гусев, А.А.Карабутов, Лазерная оптоакустика. // Москва: Наука, 1991.

М.Г. Каримов. Стохастическая корреляционная томография. // ЖЭТФ, 117, вып.4, 2000, с.1-8.

A. F. Fercher. Velocity measurement by first-order statistics of time-differentiated laser speckles. // Opt. Commun., 33, 1980, 129-135.

N. Takai. Contrast of time-averaged image speckle pattern for a vibrating object. // Opt. Commun., 25, 1978, pp. 31-34.

J.D. Briers, G. Richards and X. W. He. Capillary blood flow monitoring using laser speckle contrast analysis (LASCA). // J.Biomed.Opt., 4, 1999, pp. 164-1И.Д. Грачев, Р.З. Латипов, М.Х. Салахов. Алгоритм эмиссионной томографии с использованием метода статистической регуляризации. – Вопросы реконструктивной томографии. // Новосибирск: Наука, 1985, с. 45-57.

Н.Г. Преображенский, В.В. Пикалов. Неустойчивые задачи диагностики плазмы. Новосибирск: Наука, 1982.

В.И. Денисов, Ю.А. Захаренков, А.А. Кологривов и др.// Кр. сообщ. по физ., ФИАН, 1985, № 12, с.17-21.

G.G. Levin & G.N. Vishnyakov. On the possibilities of chromotomography of high speed process. // Opt.Commun., 1983, 56, No. 4, pp. 231-134.

Falconer K.J. X-ray problems for point sources // Proc. London Math. Soc., 1983.

46, pp.241-262.

R.J. Gardner & P. McMullen. On Hammer's X-ray problem // J. London Math. Soc., 21, 1980, pp. 171-1 N.A. Ashurbekov & N.O. Omarova. Asymmetry of spontaneous helium radiation in retarded excitation in an electric discharge // Journal of Applied Spectroscopy, 66, No. 3. 1999, pp. 449-454.

Л.М. Василяк, С.В. Костюченко, Н.Н. Кудрявцев, И.В. Филюгин, Высокоскоростные волны ионизации при электрическом пробое // УФН, 164, 1994, с. 2 H.C Pant, M. Shukla, H.D. Pandey, Yogesh Kashyar, P.S. Sarkar, A. Sinha, V.K.

Senecham & B.K. Godwal, Enhancement of laser induced shock pressure in multiplayer solid targets. // Laser and Particle Beams, 24, 2006, pp. 169-174.

D. Batani, A. Benuzzi, M. Koenig, I. Krasyuk, P. Pashinin, A. Semenov, I. Lomonosov, and V. Fortov. Problems of measurement of dense plasma heating in laser shock wave compression // Plasma Physics Controlled Fusion, 41, 1999 pp.

93-103.

M. Koenig, B. Faral, J.M. Boudenne, et al. Optical smoothing techniques for shork wave generatuon in laser produced plasmas // Phys. Rev. E, 1994, 50, R3314.

R.Benocci, D.Batani, R.Dezulian, et al. Current advances in smoothing of laser intensity profile // Radiation Effects and Defects in Solids, 163, 2008, pp. 307-3 R Ramis & J. Meyer-ter-Vehn, MPQ Report 174 (Garching, Germany: Max-PlanckInstitut fur Quantenoptik), 1992.

R. Ramis, R. Schmalz, and J. Meyer-ter-Vehn, MULTI - a computer code for onedimensional multigroup radiation hydrodynamics. // Comput. Phys. Commun. 49, 475, 19 A. Aliverdiev, D. Batani, R. Dezulian, T. Vinci, A. Benuzzi-Mounaix, M.Koenig, and V. Malka, Coronal hydrodynamics of laser-produced plasmas // Phys. Rev. E, 78, 2008, 046404.

А.А.Карабутов, О.Б.Овчинников // Судостроительная промышленность.

Сер.“Акустика”, Л.: ЦНИИ “РУМБ”, No.2, 1987, с.725.

A.A.Karabutov, N.B.Podymova, and V.S.Letokhov. Time-resolved optoacoustic tomography of inchomogenus media. // Appl. Phys. B, 63, 1996, p. 545-563.

Italian National Agency For New Technologies, Energy And The Environment, Programma Nazionale di Ricerche in Antartide, Technical and Scientific Division for Fusion, 2003 Progress Report // Published by: ENEA - Edizioni Scientifiche, Centro Ricerche Frascati, 2003, P. 81.

Отпечатано в Институте физики ДагНЦ РАН, 1.5 п.л.

20.09.2010. Бесплатно. Тираж 1






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.