Низкоинтенсивное электромагнитное излучение миллиметрового диапазона воды и водных растворов

Актуальность исследования. Электромагнитное излучение (ЭМИ) миллиметрового диапазона длин волн является предметом исследования физики и биофизики. Миллиметровый (крайневысокочастотный (КВЧ) диапазон длин волн от 1 до 10 мм или частоты от 30 до 300 ГГц включает длинноволновую часть терагерцового (ТГц или ТГЧ) диапазона. ТГц диапазон охватывает частоты от 100 ГГц до 10 ТГц (в длинах волн — от 3 мм до 30 мкм), нижняя граница определена частотно-временным ограничением (от 100 ГГц и выше) электронных переходов в полупроводниковых структурах, а верхняя — максимальной длиной волны квантовых переходов лазерных структур.

Электромагнитным излучением пронизано все окружающее нас пространство. Источником слабого ЭМИ являются окружающая среда и биологические объекты. Эффект влияния КВЧ воздействия на живые организмы обнаружен более 40 лет назад [36, 38]. Показано, что живые объекты обладают, во-первых, способностью генерировать собственное КВЧ излучение и, во-вторых, сами реагируют на внешнее КВЧ и ТГц облучение.

Внешние источники КВЧ и ТГц излучения способствуют образованию на клеточных мембранах дополнительных колебаний, играющих исключительно важную роль в функционировании живых организмов, осуществляя связь между клетками и определяя, в первую очередь, характер управления процессами поддержания и восстановления постоянства внутренней среды организма [42].

В ТГц области определен диапазон лечебных частот и средств, используемых в медицинской практике [17]. Новое перспективное направление в физиотерапии, было названо «терагерцовая (ТГЧ-) терапия» [16,18].

На протяжении последних лет накоплен большой экспериментальный материал, позволивший разделить все эффекты воздействия электромагнитного излучения на живые организмы на два больших класса: тепловые и нетепловые. Тепловой эффект в биологическом объекте наблюдается при облучении полем с плотностью потока мощности более 10 мВт/см, нагрев тканей при этом превышает величину ОД °С, при меньшей мощности — «низкоинтенсивное излучение», наблюдается нетепловой эффект.

Процессы, происходящие при воздействии мощных электромагнитных полей, получили теоретическое описание, хорошо согласующееся с экспериментальными данными, а эффекты при низкоинтенсивном облучении, остаются слабо изученными.

Биофизические свойства волн ТГц диапазона проявляются при взаимодействии с физическими и биологическими средами. Известно, что основной мишенью при облучении миллиметровым излучением является вода. В работе [45] показано, что предварительно облучённая в КВЧ и ТГЧ диапазонах вода приобретает новые уникальные свойства. Этот эффект получил название «память воды» [111].

При всём многообразии работ, посвященных изучению КВЧ и ТГц излучения, до сих пор остаются не раскрытыми характеристики и механизмы действия этого излучения на физико-химические свойства воды и водных растворов. Выявление эффектов ЭМИ КВЧ и ТГц диапазонов является актуальной задачей физической электроники.

Разработка новых нетрадиционных методов генерации и усиления колебаний в терагерцовом диапазоне длин волн представляет важную и актуальную задачу для широкого использования этого излучения в различных областях науки и техники, в частности, для биофизических исследований. В данной работе изучается один из возможных подходов к решению этой задачи.

Целью работы является изучение электромагнитных свойств воды и жидкостей с различными физико-химическими свойствами в КВЧ и ТГЧ диапазонах на биологически значимых частотах 61,2- 118 и 150 ГГц.

При реализации поставленной цели решены следующие задачи:

— создана экспериментальная установка на базе сверхчувствительных узкополосных радиометров и генераторов ЭМИ;

— исследованы собственные электромагнитные излучения воды и водных растворов на частотах 61,2 ГГц- 118 ГГц и 150 ГГц;

— исследованы радиофизические эффекты («радиофизический отклик») воды и водных растворов после их облучения на частотах 61,2- 118 и 150 ГГц;

— исследованы времена восстановления («время релаксации») исходного уровня электромагнитного излучения (величины собственного излучения) после облучения воды и водных растворов;

— исследованы поляризационные эффекты «радиофизического отклика» дистиллированной воды;

— исследованы радиофизические эффекты при внутрижидкостном облучении различных жидкостей на частоте 61,2 ГГц;

— проведен сравнительный анализ собственного излучения, «радиофизического отклика» и «времени релаксации» исследованных жидкостей на различных частотах 61,2- 118 и 150 ГГц.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— обнаружено новое физическое явление — эффект «долгоживущих» низкоинтенсивных электромагнитных колебаний в КВЧ и ТГЧ диапазонах длин волн воды и водных растворов;

— установлено, что после облучения воды и водных растворов на частотах 61,2- 118 и 150 ГГц интенсивность вынужденного излучения достоверно выше, чем собственное излучение каждой жидкости — эффект «переизлучения»;

— установлено, что «время релаксации» различается у исследованных жидкостей и зависит от продолжительности предварительного облучения;

— «радиофизический отклик» не связан с тепловым эффектом. Излучение электромагнитных волн исследованных жидкостей определяется межмолекулярными взаимодействиями воды с растворёнными в ней веществами.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

— выявленные закономерности излучения дистиллированной воды и водных растворов в КВЧ и ТГц диапазонах, позволяют понять результаты биофизических экспериментов проводимых в ММ-диапазоне длин волн;

— зарегистрированные вынужденные излучения («переизлучение») у всех исследованных жидкостей создают основу для использования обнаруженного эффекта с целью создания новых методов и приборов в терагерцовом диапазоне длин волн;

— применение сверхчувствительных радиометров открывает новые возможности для создания методов дистанционного анализа и исследования растворов и происходящих в них процессов.

Внедрение результатов работы.

Работа велась в рамках НИР:

— «Исследование физических механизмов взаимодействия низкоинтенсивных терагерцовых волн с биологическими объектами и разработка рекомендаций для построения электронных устройств широкого применения» (Шифр «Маятник»), выполняемая на базе Фрязинского филиала Института Радиотехники и Электроники им. В. А. Котельникова РАН;

— «Регистрация радиофизического отклика от воды и водных растворов веществ, имитирующих биологическую ткань, с помощью узкополосных миллиметровых радиометров», выполняемая по программе фундаментальных исследований президиума РАН № 20 («Создание и совершенствование методов химического анализа и исследования структуры веществ и материалов»), выполняемая на базе Фрязинского филиала Института Радиотехники и Электроники им. В. А. Котельникова РАН.

Результаты исследования включены в достижения ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН за 2010 год.

Достоверность результатов исследования обусловлена: адекватностью выбранных методов исследования, необходимым объёмом и статистической обработкой экспериментальных данных, строгой аналитической аргументацией полученных теоретических положений на основе классических физических законов, сопоставлением экспериментальных и литературных данных.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Показано, что вода и водные растворы имеют различные собственные излучения на частотах 61,2- 118 и 150 ГГц.

2. Обнаружено, увеличение интенсивности электромагнитного излучения (эффект «переизлучения») у всех исследованных жидкостей на частотах 61,2- 118 и 150 ГГц после облучения на тех же частотах. «Переизлучение» не связано с тепловым эффектом.

3. Обнаружено, наличие различного «времени релаксации» у исследованных жидкостей на частотах 61,2- 118 и 150 ГГц.

4. Обнаружено, что отражение ЭМИ от поверхности исследованных жидкостей на частоте 61,2 ГГц составляет 5−10%.

5. Показано, что у облученных жидкостей отсутствует эффект поляризации на частотах 61,2- 118 и 150 ГГц.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

По области исследования диссертация соответствует специальностям 01.04.04 «Физическая электроника» (пункт 4 — «Физические явления в твердотельных микрои наноструктурах, молекулярных структурах и кластерахпроводящих, полупроводниковых и тонких диэлектрических пленках и покрытиях») и 03.01.02 «Биофизика» — («биоэнергетика, биофизика сложных систем»).

Апробация результатов. Результаты исследования докладывались: на 14-ом Российском симпозиуме с международным участием «Миллиметровые волны в медицине и биологии» (Москва, 2007 г.) — на 17-ом Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии (Украина, 2007 г.) — на конкурсе молодых ученых им. И. В. Анисимкина (Москва, 2008 г.).

Публикации (в хронологическом порядке):

1. Козьмин A.C., Яременко Ю. Г. Терагерцовые волны и перспективы их применения // Миллиметровые волны в биологии и медицине. — 2006. -№ 4(44). — С. 67−75.

2. Бецкий О. В., Кислов В. В., Козьмин A.C., Лебедева H.H., Будник М. И. и др. Терагерцовые волны и их применение в биологии и медицине // Сборник трудов 14 Российского симпозиума с международным участием «Миллиметровые волны в медицине и биологии», Москва. — 2007. — С. 8587.

3. Бецкий О. В., Кислов В. В., Козьмин A.C., Яременко Ю. Г. и др. Терагерцовые волны и их применение // Сборник трудов 17-ой Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», Украина. — 2007. — Т.2. -С. 771−773.

4. Бецкий О. В., Козьмин A.C., Яременко Ю. Г. Возможные применения терагерцовых волн // Биомедицинская радиоэлектроника. — 2008. — № 3. -С. 48−56.

5. Козьмин A.C. Исследования процессов «переизлучения» водой и водными растворами низкоинтенсивного миллиметрового излучения // Нелинейный мир. — 2008. — № 4. — Т.6. — С. 243−245.

6. Хижняк Е. Е., Козьмин A.C. Влияние процесса испарения на динамику нагрева пограничных слоев биологически значимых жидких сред при действии электромагнитных излучений миллиметрового диапазона длин волн // Миллиметровые волны в биологии и медицине. — 2009. — № 4(56). -С. 14−20.

7. Бецкий О. В., Козьмин A.C., Хижняк Е. Е., Хижняк Е. П., Цыганов М. А., Яременко Ю. Г. Роль температурных градиентов и конвективно-диффузионных процессов в механизмах биологических эффектов миллиметровых волн // Биомедицинская радиоэлектроника. — 2009. — № 12.

— С. 24−34.

8. Бецкий О. В., Козьмин A.C., Хижняк Е. Е., Хижняк Е. П., Яременко Ю. Г., Роль микроконвекции в тонких пограничных слоях жидких сред в механизмах биологических эффектов миллиметровых излучений нетепловых интенсивностей // Биомедицинская радиоэлектроника. — 2010.

— № 5. — С. 34−38.

Личный вклад автора. Диссертант полностью выполнил экспериментальное исследование в соответствии с задачами, поставленными научным руководителем: создал экспериментальную установку, провел многочисленные эксперименты, обработал, провел численные расчеты и проанализировал полученные результаты исследований. Основные научные результаты, содержащиеся в диссертации, опубликованы.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы «методы и объекты», двух глав, отражающих собственные экспериментальные исследования и их обсуждение, заключения, списка используемой литературы. Материалы диссертации изложены на 135 страницах, иллюстрированы 33 рисунками и 9 таблицами. Библиографический список цитируемой литературы содержит 132 источника.

ВЫВОДЫ.

1. Исследованные жидкости: водный дистиллятводопроводная водафизраствор — 0,9% водный раствор NaCl- 1-моль водный раствор KCl- 1-моль раствор мочевины в воде- 96% этиловый спирт- 40% водный раствор этилового спирта — (водка) — 40% водный раствор этилового спирта с добавлением дигидроквертицина (С15Н12О7) — (ДГК) в концентрации 50 мг/лобогащенная кислородом вода — «OxiVital» (содержание кислорода > 60 мг/л, минерализация < 11 мг/л) имеют собственное тепловое излучение на частотах 61,2- 118 и 150 ГГц. Собственное излучение исследованных жидкостей достоверно отличается.

2. Облученные жидкости «переизлучают»: наблюдается эффект вынужденного излучения исследованных жидкостей — «радиофизический отклик» на частоте обучения (61,2- 118 и 150 ГГц). Интенсивность «переизлучения» достоверно выше собственного излучения.

3. «Радиофизический отклик» разных жидкостей достоверно отличается и зависит от состава жидкости, частоты и времени предварительного облучения. «Радиофизический отклик» достоверно возрастает при увеличении продолжительности облучения.

4. Время восстановления исходного уровня электромагнитного излучения — «время релаксации» исследованных жидкостей зависит от продолжительности облучения. Максимальные значения «времени релаксации» наблюдались при наибольшем времени предварительного облучения. Минимальные значения «времени релаксации» для всех исследованных жидкостей проявлялись при наименьшем времени предварительного облучения. «Время релаксации» достоверно отличается у различных жидкостей и зависит от частоты и времени предварительного облучения.

5. «Радиофизический отклик» исследованных жидкостей: дистиллированной воды, физраствора и этилового спирта, после внутрижидкостного облучения больше на 5 — 10%, чем после внешнего облучения. «Время релаксации» не зависит от способа облучения.

6. «Радиофизический отклик» и «время релаксации» для исследованных жидкостей находятся в обратной зависимости: чем больше величина «радиофизического отклика», тем меньше «время релаксации».

7. После облучения дистиллированной воды на всех частотах — 61,2- 118 и 150 ГГц отсутствует эффект поляризации.

8. «Радиофизический отклик» не связан с тепловым эффектом. Излучение электромагнитных волн различными жидкостями определяется межмолекулярными взаимодействиями воды и с растворёнными в ней различными веществами.

9. Выявленные закономерности излучения исследованных жидкостей в КВЧ и ТГЧ диапазонах открывают возможности для создания новых методов и приборов для химического анализа и исследований структуры веществ и материалов, для медицины, ветеринарии, сельского хозяйства.

Заключение

.

Обобщая всё вышеизложенное, можно видеть, что электромагнитные поля оказывают существенное влияние на живые организмы. Особая роль в биологической активности ЭМИ принадлежит миллиметровому диапазону, который принимает участие в электромагнитных процессах жизнедеятельности организмов.

Установлено, что живые объекты способны генерировать собственное излучение и реагируют на внешнее КВЧ и ТГц облучение. Показано существование взаимосвязи между функциональным состоянием органа (норма или патология) и особенностями спектра его собственного излучения. Обнаружена возможность нормализации нарушенного КВЧ-спектра под влиянием внешнего облучения [16].

Многочисленные исследования показали, что ЭМИ миллиметрового диапазона являются высокоэффективным средством для лечения многих заболеваний человека и животных. Они нашли широкое практическое применение в биотехнологии, сельском хозяйстве, в ветеринарии и медицине.

Во многих экспериментальных работах показано, что биологический эффект наблюдается при взаимодействии электромагнитного излучения с водой и водными растворами. Эти данные послужили основой для экспериментального и теоретического исследования физико-химических свойств воды и водных растворов, взаимодействующих с миллиметровыми волнами КВЧ и ТГЧ диапазонов.

В настоящее время предложен ряд теорий, объясняющих возможные механизмы действия КВЧ и ТГЧ волн на живой организм. Показано существование трёх уровней взаимодействия ЭМИ с биологическими системам: слабые энергетические воздействия, которые называют информационными, вносят незначительные возмущения в термодинамику живого организма и сравнимы с тепловым шумом биологической системысредние энергетические воздействия, которые сопоставимы с уровнем основного обмена живого организмаи сильные энергетические воздействия, вызывающие зависимость эффекта от дозы.

Анализ литературы, посвященной описанию исследований воздействия ЭМИ на биологические объекты, позволяет сделать вывод, что процесс воздействия неионизирующего излучения на живые организмы является многофакторным и включает в себя различные явления, происходящие на всех уровнях организации живых систем (клеточном, тканевом, молекулярном и пр.).

Для регистрации слабого и сверхслабого электромагнитного излучения на биологически значимых частотах были разработаны сверхвысокочувствительные приемники — радиометры. С их помощью удается регистрировать электромагнитное излучение низкой мощности от неживых и живых объектов.

Проведённый анализ экспериментальных данных показал, что накоплен обширный материал, демонстрирующий роль и механизмы участия ЭМИ КВЧ и ТГЧ диапазонах в биологических процессах. Вместе с тем, остаются не выясненными фундаментальные вопросы взаимодействия электромагнитных волн КВЧ и ТГЧ диапазона с водой и водными растворами. Это предопределило необходимость систематических исследований собственного и вынужденного излучения воды и различных жидкостей в КВЧ и ТГЧ диапазонах.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Для измерения эффектов собственного излучения и влияния воздействия гигагерцового и терагерцового излучения на различные жидкости создана экспериментальная установка, состоящая из: генератора, радиометра, волновода и кюветы. Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 4.

Обозначение: 1 — генератор, 2 — чашка Петри с исследуемой жидкостью, 3 — рупор, 4 — радиометр, 5 — блок питания радиометра, 6 — ПК.

Рисунок 4 — Схема экспериментальной установки.

Исследования различных жидкостей проводились с помощью сверхчувствительных модуляционных радиометров с фиксированной частотой КВЧ и ТГЧ диапазонов (НПО «Исток», г. Фрязино).

Выбор указанных частот основан на их широком практическом применении. Частота 61,2 ГГц соответствует основной линии поглощения атмосферного кислорода 02, 118 ГГц — второй основной линии поглощения атмосферного кислорода 02 и воды, 150 ГГц — соответствует спектральной линии поглощения электромагнитного излучения молекулами оксида азотаN0.

Выходные сигналы радиометров передавались на ПК, для визуализации и сохранения экспериментальных данных использовалось специальное программное обеспечение (ChartRecorder для радиометра 61,2 ГГц и ADC-100 для радиометров 118 и 150 ГГц, поставляемых в комплекте с радиометрами).

Измерения производились через 30−40 минут после включения питания установки. Это необходимо для полного прогрева и стабилизации режима работы радиометров.

В экспериментах были испробованы различные варианты расположения чашек Петри относительно приёмного рупора радиометра и обнаружено, что воспроизводимость результатов наблюдалась в случаях, когда чашки Петри с исследуемыми жидкостями ставились сверху на рупор радиометра. Приёмный прямоугольный рупор радиометра имел апертуру 1,5×1,5 см. В течение нескольких часов непрерывной работы температура радиометра медленно повышается. Для минимизации влияния температуры фланца радиометра на исследуемые жидкости применялась тепловая развязка в виде длинного отрезка (~ 20 см) термостатированного волновода. Для исключения сторонних факторов, влияющих на эксперимент, измерение и облучение исследуемых жидкостей проводились всегда в одной комнате, и представлены не абсолютные, а относительные результаты экспериментов.

В экспериментах для облучения исследуемых жидкостей использовались генераторы: на частоте 61,2 ГГц — генератор миллиметрового излучения (Г4−142) с перестраиваемой в диапазоне 53+78 ГГц частотойна частоте 118 ГГц — генератор Г4−142М с измененной лампой (ЛОВ), диапазон перестройки частот 94+120 ГГцна частоте 150 ГГц — генератор Г4−161 с источником электромагнитного излучения типа «Гейзер» (JTOB-76), диапазон перестройки частот 125+160 ГГц. Облучение проводилось в режиме непрерывной генерации с фиксированной частотой. Генераторы настраивались с помощью радиометров (при плавном изменении частоты генератора, фиксировалась частота излучения, при которой радиометр показывал максимальную амплитуду сигнала).

Проведены дополнительные эксперименты, в которых облучение проводилось внутри исследуемых жидкостей. В этих экспериментах для облучения использовался мобильный КВЧ генератор — «Аквастим» с фиксированной частотой — 61,2 ГГц. Головка выполнены в герметичном варианте и специально предназначена для погружения в жидкость.

Плотность потока мощности излучения для всех генераторов составляла ~ 3 мВт на 1 см².

В экспериментах проводилось однократное облучение исследуемых жидкостей. Время облучения исследуемых жидкостей варьировалось от 15 до 40 минут, а для дистиллированной воды оно составляло от 10 до 90 минут. Регистрация излучения жидкостей осуществлялась в течение 1 минуты после окончания облучения.

При проведении измерений, сигнал, от исследуемой жидкости, выходит на постоянный уровень не сразу. Это связано с тем, что во время смены кюветы, исследуемая жидкость перемешивается и нагревается от рук. Чтобы исключить это влияние, время регистрации в разных экспериментах, как в контроле, так и облученных жидкостях варьировалось от 20 до 60 мин.

Исследуемые жидкости наливались чашки Петри за 24 часа до проведения эксперимента. Это делалось для того, чтобы жидкости имели одинаковые температуры и для исключения присутствия в объеме взвешенных пузырьков газов.

В экспериментах всегда бралось 4 мл исследуемой жидкости. Для подбора оптимальной толщины слоя проводились контрольные измерения показавшие, что излучение генератора полностью поглощалось 4 мл или толщиной 3 мм исследуемой жидкостью и включение и выключение генератора не фиксируются датчиком радиометра. С увеличением толщины слоя, величина излучения, фиксируемая радиометром практически не меняется, а при уменьшении толщины — резко падает и сильно зависит от внешних факторов (включение-выключение генератора, приближение экспериментатора к радиометру и даже открытие и закрытие двери в лаборатории и т. д.).

В экспериментах применялись чашки Петри, изготовленные из медицинского полистирола, диаметром 40 мм, стерильные. Предварительно снимался радиофизический сигнал от чашек Петри, производился их отбор, чашки с разным радиофизическим сигналом в экспериментах не использовались. Кюветы с исследуемыми жидкостями ставились на вертикально расположенный приёмный рупор. Сигнал, принятый рупором, через упомянутый отрезок волновода поступал на вход радиометра.

При внутрижидкостном облучении 10 мл, исследуемой жидкости наливалось в химический стакан, активная часть антенны — облучателя полностью погружалась в жидкость. После окончания облучения 4 мл исследуемой жидкости наливалась в чашку Петри и проводилось радиометрическое измерение.

В качестве объектов исследования для измерения радиофизического сигнала на частотах 61,2- 118 и 150 ГГц были выбраны дистиллированная вода и жидкости с различными физико-химическими характеристиками. В частности, водный дистиллятводопроводная водафизраствор (0,9% водный раствор NaCl) — 1-моль водный раствор KCl- 1-моль раствор мочевины в воде- 96% этиловый спирт- 40% водный раствор этилового спирта — водка- 40% водный раствор этилового спирта с добавлением дигидроквертицина (С15Н12О7) — (ДГК) в концентрации 50 мг/лобогащенная кислородом вода -«OxiVital» (содержание кислорода > 60 мг/л, минерализация <11 мг/л).

В работе выявлялись зависимости величины сигнала радиометра от исследуемых жидкостей, от частоты и времени облучениясравнивались показания до и после облучения, определялось наличие поляризации после облучения.

Использовалась следующая схема проведения экспериментов.

1) Измерялся радиофизический сигнал собственного излучения на разных частотах для всех указанных жидкостей и фоновый сигнал от внешних объектов помещения (потолка, стен и пола).

2) Сравнивался радиофизический сигнал собственного излучения на разных частотах для всех указанных жидкостей с фоновым сигналом и от дистиллированной воды.

3) Регистрировались радиофизические сигналы собственного излучения и сигналы после облучения — «радиофизический отклик» на разных частотах для всех указанных жидкостей.

4) Для определения роли теплового эффекта, проводилось облучение жидкости на одной частоте, а регистрация её излучения осуществлялось на другой частоте.

Проведены четыре серии экспериментов, в которых исследовались все указанные жидкости в КВЧ и ТГЧ диапазонах. В общей сложности проведено более 500 измерений.

Обработка результатов измерений.

Визуализация и обработка экспериментальных данных проводилась с помощью персонального компьютера. В комплекте с радиометрами, для регистрации и визуализации нч-сигнала радиометра, поставляется специальное программное обеспечение (СПО): для радиометра 61,2 ГГцChartRecorder, для радиометров 118 и 150 ГГц — ADC-100, которые использовались для получения и сохранения экспериментальных данных.

В данных программах по оси абсцисс откладывается время проведения измерений, а по оси ординат напряжение на выходе Усилителя Низкой Частоты (УНЧ) радиометра в Вольтах. Напряжение на выходе УНЧ в вольтах умноженное на 100 даёт эффективную температуру исследуемого объекта в Кельвинах.

А эфф (К) = иУНч (В)хЮ0.

Из величины ТЭфф используя формулу Тя = Тэфф. ку [6] можно получить радиояркостную температуру, где kv = 1~CV, Cv ~ коэффициент отражения по мощности на частоте v. Из формулы видно, что напряжение на выходе УНЧ радиометра прямо пропорционально радиояркостной температуре т. е. величине электромагнитного излучения исследуемого объекта.

В данной работе представлены относительные величины сигнала радиометра, перевод значений напряжения на выходе УНЧ радиометра в радиояркостную температура не производился.

Во время проведения экспериментов сигнал от радиометра флуктуирует. Используемое СПО, автоматически записывает значения напряжения на выходе УНЧ радиометра, номер канала и время проведения измерения в текстовый файл data.log. Частота записи сигнала может меняться. Во всех экспериментах частота записи составляла одно значение в секунду. Для нахождения средней величины сигнала от исследуемой жидкости, текстовые значения из файла data. log помещались в программу Excel. Для определения каждого среднего значения использовалось не менее 300 данных (~5 минут измерения).

Величина регистрируемого радиометром сигнала зависит от температуры в комнате, и могла меняться в течение дня проведения экспериментов. Было обнаружено, что целесообразно работать не с абсолютными, а с относительными, А — значениями сигнала. Величина, А — не зависит от температуры в комнате и меняется только при переходе от раствора к раствору и при различных временах облучения.

Расчет относительных величин сигнала радиометра при измерении собственного ЭМИ жидкостей производился следующим образом. Фоновое значение «потолка» и дистиллята снимались после каждого измерения исследуемой жидкости. Средние значения фонового сигнала от стен и потолка комнаты — «П», дистиллированной воды — «Д» и исследуемой жидкости — «X» рассчитывались с помощью программы Excel.

Относительные величины получались путем вычитания из средних значений фонового сигнала — «П» и дистиллированной воды — «Д» средних значений исследуемой жидкости — «X» (А (П-Х) и А (Д-Х)). Из полученных величин А (П-Х) и А (Д-Х) рассчитывались средние значения, квадратичное отклонение и доверительный интервал для каждой исследуемой жидкости.

При изучении влияния внешнего электромагнитного излучения на исследуемую жидкость — «радиофизический отклик», вычислялась разница Л (Х0блуч ~ X) между максимумом отклонения — «Хоблуч» (среднем уровнем сигнала, рассчитанному в программе Excel по первым 60 значениям (~1 минута) радиофизического сигнала от облученной жидкости, взятых из файла data. log) и контролем — «X» (среднем уровнем сигнала от исследуемой жидкости до облучения рассчитанным в программе Excel из значений файла data.log.).

Время, за которое сигнал от исследуемой жидкости после облучения возвращается до контрольного значения — «время релаксации» или «время выхода» рассчитывалось в программе Excel. За начальное время отчета бралось время постановки кюветы с облученной жидкостью на рупор радиометра, за конечное — время выхода сигнала (первые 30 значений) на контрольный уровень.

Для каждой исследуемой жидкости и времени облучения рассчитывались среднее значение, квадратичное отклонение и доверительный интервал величин А (Х0бЛуч — X) и tBbIx. При анализе достоверности результатов экспериментов использовались стандартные методы статистической обработки. Доверительный интервал для всех измерений рассчитался с коэффициентом Стьюдента а=0,05.