Выделение сигнала из шума при исследовании спектров наноразмерных структур

  • A.I. Fedosimova Институт ядерной физики, Физико-технический институт, Satbaev University, Казахстан, г. Алматы
  • B.A. Baitimbetova Физико-технический институт, Satbaev University, Казахстан, г.Алматы
  • E.A. Dmitrieva Физико-технический институт, Satbaev University, Казахстан, г.Алматы
  • V. Kudryashov Физико-технический институт, Satbaev University, Казахстан, г.Алматы
  • I.A. Lebedev Физико-технический институт, Satbaev University, Казахстан, г.Алматы
  • B.N. Mukashev Физико-технический институт, Satbaev University, Казахстан, г.Алматы
  • Yu.A. Ryabikin Физико-технический институт, Satbaev University, Казахстан, г.Алматы
  • A.T. Temiraliev Физико-технический институт, Satbaev University, Казахстан, г.Алматы

Аннотация

Представлен способ повышения точности измерений спектров наноразмерных структур,  исследования которых затруднены ввиду низкого отношения сигнал/шум и как следствие низкой чувствительности научной аппаратуры. Способ основан на накоплении сигнала вдоль спектра. При этом происходит уменьшение шума вследствие его хаотической природы. Метод применен для анализа тонких пленок диоксида олова SnO2, нанесенных на стеклянную подложку. Исследуемые образцы изготовлены на основе золь-гель технологии. Анализируемые спектры получены на рентгеновском дифрактометре ДРОН-6, предназначенном для исследования состава и структуры материалов. Стандартный анализ кристаллографических плоскостей исследуемых образцов практически невозможен из-за высокого уровня шума и негативного влияния фонового сигнала от стеклянной подложки. Анализ на основе предлагаемого подхода был выполнен в следующей последовательности действий: измерение спектра пустой подложки; накопление фонового сигнала от подложки вдоль спектра; измерение спектра от подложки с нанообъектами; вычитание накопленного фонового сигнала от подложки; накопление сигнала от нанообъектов вдоль спектра. При анализе происходит корректное вычитание фонового сигнала от подложки и увеличение отношения сигнал/шум полезного сигнала в (2a+1)^1/2 раз,  где a – ширина накопления.

Литература

1 N.Sh. Lebedeva, N.A. Taratanov and E.V. Barinova et al, Promising materials 5, 45-55 (2017). (in Russ).

2 A.M. Zimichev, N.M. Warrick and A.V. Sumin, Trudy VIAM 1, 1-6 (2017). (in Russ).

3 U.G. Akpan and B.H. Hameed, Applied Catalysis A General 375, 1-11 (2010).

4 I.A. Pronin, Young Scientist 5, 57-60, (2012). (in Russ).

5 E.Yu. Sevastyanov, N.K. Maksimova, V.A. Novikov, F.V. Rudov, N.V. Sergeychenko and E.V. Chernikov, Physics and technology of semiconductors 46 6, 820-828 (2012) (in Russ).

6 E. Millon, M. Nistor, Ch. Hebert, Y. Davila and J. Perrière, J. Mater. Chem 22, 12179-12185 (2012).

7 S. Hwang, Y.Y. Kim, J.H. Lee, D.K. Seo, J.Y. Lee and H.K. Cho, J. Am. Ceram. Soc 95 1, 324-327 (2012).

8 G. Korotcenkova, B.K. Choa, L.B. Gulinab and V.P Tolstoy, Sensors and Actuators B 166– 167, 402– 410 (2012).

9 Ji Xiaoli, Weiwei Lou, Qi Wang, Jianfeng Ma, Haihong Xu, Qing Bai, Chuantong Liu and Jinsong Liu, Int. J. Mol. Sci 13, 5242-5253 (2012).

10 A.A. Ponomareva, The dissertation author's abstract on competition of a scientific degree of the candidate of technical sciences St.-Petersburg, 18, (2013). (in Russ).

11 H. Imad, H. Kadhim, Abu Hassan and Q. N. Abdullah, Nano-Micro Lett 8(1), 20-28 (2016).

12 G. Fedorenko, L. Oleksenko, N. Maksymovych, G. Skolyar and O. Ripko, Nanoscale Research Letters 12, 329 (2017).

13 E.V. Sokovykh, L.P. Oleksenko, N.P. Maksymovych and I.P. Matushko, Nanoscale Research Letters 12, 383 (2017).

14 G. Korotcenkov, V. Brinzari and B.K. Cho, Journal of Sensors, 31, 3816094 (2016).

15 Ji Hyun Um, Myounggeun Choi, Hyeji Park, Yong-Hun Cho, David C. Dunand, Heeman Choe and Yung-Eun Sung, Scientific Reports 6,18626 (2016).

16 A.A. Eliseev and A.V. Lukashin, Funktsional'nyye nanomaterialy, (Moscow, Fizmatlit, 2010), 45 p. (in Russ).

17 A.I. Maksimov, V.A. Moshnikov, Yu.M. Tairov and O.A. Shilova, Osnovy zol'-gel' tekhnologii nanokompozitov, (St. Petersburg, Izd. «Elmor», 2007), 255 p. (in Russ).

18 Y. Li, L. Xu, X. Li, X. Shen and A. Wang, Applied Surface Science 256, 4543–4547 (2010).

19 D. Raoufi and T. Raoufi, Applied Surface Science 255, 5812–5817 (2009).

20 G.B. Sergeev, Nanochemistry M, Izd. MGU. 336, (2007). (in Russ).

21 Y. Li, D. Shao, C. Zhang and H.T. Ma, Chinese J. Geophys 61 12, 4997-5006 (2018).

22 R. Shamasundar and W.A. Mulder, Geophys. J. Int. 215, 1231-1240 (2018).

23 Y.T. Zhou and Z.L. Zhu, J. App. Geophys 161, 105-115 (2019).

24 C.J. Fei, Q.Y. Zhang, P.L. Wu, G.Y. Fang, W.H. Zhu and X. Xu, J. Elec. Inf. Tech. 40 11, 2779-2786 (2018).

25 B.B. Williams, K. Ichikawa, C.M. Kao, H.J. Halpern and X.C. Pan, IEEE Nucl. Sci. Symp. 1-3, 1602-1606 (2002).
Как цитировать
FEDOSIMOVA, A.I. et al. Выделение сигнала из шума при исследовании спектров наноразмерных структур. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), [S.l.], v. 72, n. 1, p. 67-72, mar. 2020. ISSN 2663-2276. Доступно на: <https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/1212>. Дата доступа: 17 apr. 2021 doi: https://doi.org/10.26577/RCPh.2020.v72.i1.08.
Раздел
Физика конденсированного состояния и проблемы материаловедения. Нанонаука

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Особенность: этот модуль требует, что бы был включен хотя бы один модуль статистики/отчетов. Если ваши модули статистики возвращают больше одной метрики, то пожалуйста также выберите главную метрику на странице настроек сайта администратором и/или на страницах настройки управляющего журналом.