RU2798121C1 - Method for determining power density of electromagnetic radiation in isotropic aqueous solution of chlorophyll - Google Patents

Method for determining power density of electromagnetic radiation in isotropic aqueous solution of chlorophyll Download PDF

Info

Publication number
RU2798121C1
RU2798121C1 RU2022102296A RU2022102296A RU2798121C1 RU 2798121 C1 RU2798121 C1 RU 2798121C1 RU 2022102296 A RU2022102296 A RU 2022102296A RU 2022102296 A RU2022102296 A RU 2022102296A RU 2798121 C1 RU2798121 C1 RU 2798121C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
power density
chlorophyll
oil
length
Prior art date
Application number
RU2022102296A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Петрович Рытик
Надежда Александровна Бабкина
Алексей Михайлович Палагута
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского"
Application granted granted Critical
Publication of RU2798121C1 publication Critical patent/RU2798121C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates namely to a method for determining the power density when exposed to electromagnetic radiation at frequencies from 45 to 60 GHz on the medium under study in the form of an oil-based isotropic homogenized solution of chlorophyll from eucalyptus leaves and deionized water, and can be used in the study homogeneity of the solution of an isotropic medium. Increasing the speed of research and the sensitivity of the method is the technical result of the invention, which is achieved by exposure to electromagnetic radiation on an isotropic homogenized aqueous solution of chlorophyll for 15 minutes and measuring the length of the precipitate, which at a power density of 0.01-0.7 mW/cm2 is 0.1-1.0 cm, at a power density of 1 mW/cm2 is 1.5-2.0 cm, at a power density of 2 mW/cm2 the deposit length is 2.1-2.5 cm.
EFFECT: method can be used in environment-friendly wastewater treatment.
1 cl, 5 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к области визуализации электромагнитного СВЧ излучения, в частности, в изотропных водных растворах.The invention relates to the field of visualization of electromagnetic microwave radiation, in particular, in isotropic aqueous solutions.

Визуализация магнитных и электромагнитных полей является важной задачей, в частности для понимания механизмов влияния СВЧ излучения на человека. Методы визуализации электромагнитного излучения (ЭМИ) используются не только в научных исследованиях, но и в промышленности, экологическом мониторинге, радиосвязи. Главными характеристиками в подборе новых сред для визуализации являются диапазон частот и плотность мощности, которые возможно детерминировать.Visualization of magnetic and electromagnetic fields is an important task, in particular, for understanding the mechanisms of the influence of microwave radiation on humans. Methods of visualization of electromagnetic radiation (EMR) are used not only in scientific research, but also in industry, environmental monitoring, and radio communications. The main characteristics in the selection of new environments for imaging are the frequency range and power density, which can be determined.

Известен способ визуализации электромагнитных излучений (см. патент РФ №2356129 по кл. МПК, H01L 31/14, опуб 20.05.2009), заключающийся в возбуждении резонансных СВЧ-токов, которые нагревают изготовленную из резистивного материала пленку, являющуюся электрической нагрузкой антенны до температуры, соответствующей облученности антенны. Часть инфракрасного излучения каждой пленки с помощью первого зеркала (при этом второе зеркало выведено из поля зрения тепловизора) направляют в объектив тепловизора, который преобразует температурное поле мишени в видимое изображение, воспроизводимое монитором. Причем в процессе преобразования яркость каждого элемента разложения видимого изображения на экране монитора определяется температурой резистивной пленки, оптически сопряженной с этим элементом.A known method for visualizing electromagnetic radiation (see RF patent No. 2356129 according to IPC class, H01L 31/14, published 05/20/2009), which consists in excitation of resonant microwave currents that heat a film made of resistive material, which is the electrical load of the antenna to a temperature corresponding to the irradiance of the antenna. Part of the infrared radiation of each film is directed by the first mirror (with the second mirror out of the field of view of the thermal imager) into the lens of the thermal imager, which converts the temperature field of the target into a visible image reproduced by the monitor. Moreover, in the process of conversion, the brightness of each element of the decomposition of the visible image on the monitor screen is determined by the temperature of the resistive film optically coupled to this element.

Недостатком способа является многократное преобразование энергии с потерями, его невысокая чувствительность по отношению к естественному излучению исследуемых объектов, например, в субмиллиметровом диапазоне излучения. Другим недостатком является низкая разрешающая способность визуализации вследствие необходимости конструктивного исполнения каждого элемента разложения антенной матрицы по размерам, зависящим от длины волны визуализируемого излучения, что приводит к громоздкости мишени с элементами разложения и, соответственно, всего устройства в целом, без какого-либо увеличения разрешающей способности визуализатора.The disadvantage of this method is the multiple conversion of energy with losses, its low sensitivity in relation to the natural radiation of the objects under study, for example, in the submillimeter range of radiation. Another disadvantage is the low resolution of visualization due to the need for the design of each element of the decomposition of the antenna array in size, depending on the wavelength of the visualized radiation, which leads to the bulkiness of the target with decomposition elements and, accordingly, the entire device as a whole, without any increase in resolution. visualizer.

Известен способ визуализации электромагнитных излучений (см. https://moluch.ru/archive/22/2312/, Березовчук, А. В. Электромагнитное излучение и химические реакции / А. В. Березовчук, А. В. Шантроха, М. А. Старшов. // Молодой ученый. - 2010. - № 11 (22). - Т. 1. - С. 109-112), заключающийся в приготовлении растворов салициловой кислоты, железоаммониевых квасцов и тетрабората натрия определенных концентраций. К растворам, полученным путем смешения каждого из ранее полученных растворов, к аналитической матрице прибавляют 4 мл 0,2% раствора железоаммониевых квасцов и количественно разбавляют буферным раствором до 100 мл. Полученные растворы фотометрируют при длине волны 335-450 нм. Температуру измеряют с помощью ртутного термометра, рН раствора - с помощью индикаторной бумаги. Воздействие ЭМИ осуществляли на частотах 58-73 ГГц. при облучении регистрировали оптическую плотность растворов.A known method for visualizing electromagnetic radiation (see https://moluch.ru/archive/22/2312/, Berezovchuk, A. V. Electromagnetic radiation and chemical reactions / A. V. Berezovchuk, A. V. Shantrokha, M. A Starshov // Young scientist - 2010. - No. 11 (22) - V. 1. - P. 109-112), which consists in the preparation of solutions of salicylic acid, iron ammonium alum and sodium tetraborate of certain concentrations. To the solutions obtained by mixing each of the previously obtained solutions, 4 ml of a 0.2% solution of iron ammonium alum is added to the analytical matrix and quantitatively diluted with a buffer solution to 100 ml. The resulting solutions are photometered at a wavelength of 335-450 nm. The temperature is measured using a mercury thermometer, the pH of the solution is measured using indicator paper. EMR exposure was carried out at frequencies of 58-73 GHz. during irradiation, the optical density of the solutions was recorded.

Недостатком способа является отсутствие возможности измерения плотности мощности излучения. Кроме этого, при высокой мощности воздействия наблюдался тепловой эффект.The disadvantage of this method is the inability to measure the power density of the radiation. In addition, a thermal effect was observed at high exposure power.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ визуализации электромагнитного излучения в изотропном водном растворе хлорофилла (см. www.elibrary.ru/id=46223982, Бабкина Н.А, Рытик А.П., Палагута А.М, «Cпособ визуализации электромагнитного излучения в изотропном водном растворе хлорофилла»/ Сборник статей восьмой Всероссийской научной школы-семинара «Взаимодействие сверхвысокочастотного, терагерцового и оптического излучения с полупроводниковыми микро- и наноструктурами, метаматериалами и биообъектами». Саратов, 24 мая 2021. - Саратов, издательство «Саратовский источник». - С. 197-203), заключающийся в приготовлении раствора эвкалипта и регистрации изменений однородности раствора водного раствора хлорофилла при воздействии сверхвысокочастотного электромагнитного излучения (СВЧ) в диапазоне 45-90 ГГц и плотности мощности 0,04 мВт/см2.Closest to the claimed method is a method for visualizing electromagnetic radiation in an isotropic aqueous solution of chlorophyll (see www.elibrary.ru/id=46223982, N.A. Babkina, A.P. Rytik, A.M. Palaguta, “A method for visualizing electromagnetic radiation in isotropic aqueous solution of chlorophyll" / Collection of articles of the eighth All-Russian scientific school-seminar "Interaction of microwave, terahertz and optical radiation with semiconductor micro- and nanostructures, metamaterials and biological objects". Saratov, May 24, 2021. - Saratov, publishing house "Saratov source". - S. 197-203), which consists in preparing a solution of eucalyptus and recording changes in the homogeneity of a solution of an aqueous solution of chlorophyll when exposed to microwave radiation (SHF) in the range of 45-90 GHz and a power density of 0.04 mW/cm 2 .

Недостатком способа является отсутствие возможности визуализирования излучения по форме получаемого осадка. Кроме того, не анализировалась зависимость плотности мощности от параметров получаемого осадка раствора хлорофилла.The disadvantage of this method is the inability to visualize the radiation in the form of the resulting deposit. In addition, the dependence of the power density on the parameters of the resulting precipitate of the chlorophyll solution was not analyzed.

Технической проблемой заявляемого изобретения является разработка простого способа, позволяющего наглядно проводить визуализацию электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, в видимом диапазоне длин волн.The technical problem of the claimed invention is the development of a simple method that allows visualization of electromagnetic radiation in the microwave range, in the visible wavelength range.

Техническим результатом является возможность оценки плотности мощности ЭМИ в растворе по длине осадка при высокой чувствительности раствора к излучению.The technical result is the possibility of estimating the EMR power density in the solution along the length of the deposit with a high sensitivity of the solution to radiation.

Для достижения технического результата в способе визуализации электромагнитного излучения, заключающемуся в воздействии электромагнитного излучения на частотах от 45 до 60 ГГц на изотропный гомогенизированный водный раствор хлорофилла и регистрации изменений однородности раствора, согласно изобретению, в качестве изменений однородности раствора регистрируют осадок, по длине которого судят о плотности мощности излучения, при этом при длине осадка 0,1-1,0 cм плотность мощности составляет 0,01-0,7 мВт/см2, при длине осадка 1,5-2,0 см плотность мощности составляет 1 мВт/см2, при длине осадка 2,1-2,5 см плотность мощности составляет 2 мВт/см2, при этом воздействие излучения осуществляют в течение 15 минут.To achieve a technical result in a method for visualizing electromagnetic radiation, which consists in the effect of electromagnetic radiation at frequencies from 45 to 60 GHz on an isotropic homogenized aqueous solution of chlorophyll and recording changes in the homogeneity of the solution, according to the invention, as changes in the homogeneity of the solution, a precipitate is recorded, the length of which is judged on radiation power density, while with a deposit length of 0.1-1.0 cm, the power density is 0.01-0.7 mW / cm 2 , with a deposit length of 1.5-2.0 cm, the power density is 1 mW / cm 2 , with a deposit length of 2.1-2.5 cm, the power density is 2 mW/cm 2 , while the exposure to radiation is carried out for 15 minutes.

Способ поясняется иллюстрациями, где представлены:The method is illustrated by illustrations, where are presented:

-на фиг. 1 - устройство реализации способа визуализации ЭМИ в СВЧ- диапазоне;- in Fig. 1 - device for implementing the method of visualization of EMR in the microwave range;

-на фиг. 2 - результаты измерений длины осадка раствора хлорофилла при плотности мощности 2 мВт/см2 и частоте в диапазоне 45-60 ГГц (статистически крайние положения формы осадка);- in Fig. 2 - the results of measurements of the length of the precipitate of the chlorophyll solution at a power density of 2 mW/cm 2 and a frequency in the range of 45-60 GHz (statistically extreme positions of the precipitate form);

-на фиг. 3 - результаты измерений длины осадка раствора хлорофилла при плотности мощности 1 мВт/см2 и частоте в диапазоне 45-60 ГГц;- in Fig. 3 - the results of measurements of the length of the precipitate of the chlorophyll solution at a power density of 1 mW/cm 2 and a frequency in the range of 45-60 GHz;

- на фиг. 4 - результаты измерений длины осадка раствора хлорофилла при плотности мощности 0,7 мВт/см2 и частоте в диапазоне 45-60 ГГц;- in Fig. 4 - the results of measurements of the length of the precipitate of the chlorophyll solution at a power density of 0.7 mW/cm 2 and a frequency in the range of 45-60 GHz;

- на фиг. 5 - график зависимости сводных значений длины осадка (L, см) от плотности мощности внешнего излучения (ω, мВт/см2).- in Fig. 5 is a graph of the dependence of the summary values of the deposit length (L, cm) on the power density of external radiation (ω, mW/cm 2 ).

На чертежах позициями обозначено:In the drawings, positions indicate:

1 - генератор сигналов высокочастотный (Г4-142);1 - high-frequency signal generator (G4-142);

2 -рупорная металлическая антенна (выходной фланец генератора);2 - horn metal antenna (generator output flange);

3 - кювета с раствором хлорофилла;3 - cuvette with chlorophyll solution;

4 - регистрирующее устройство (фотокамера).4 - recording device (camera).

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Для выполнения исследований была разработана экспериментальная установка на основе СВЧ-генератора сигналов Г4-142 и фотокамеры для оценки изменения оптических свойств и формы осадка раствора (фиг. 1). В качестве исследуемой среды использовался заранее приготовленный раствор хлорофилла из листьев эвкалипта на основе деионизованной воды (в соотношении 1:1, 5 мл дистиллированный воды и 5 мл раствора хлорофилла) или использовался готовый раствор хлорофиллипта 2%-й концентрации (в соотношении 2:1, 2 мл готового 2% раствора и 1 мл воды).To carry out the research, an experimental setup was developed based on a G4-142 microwave signal generator and a camera to evaluate changes in the optical properties and shape of the solution precipitate (Fig. 1). As a test medium, a pre-prepared solution of chlorophyll from eucalyptus leaves based on deionized water (in a ratio of 1:1, 5 ml of distilled water and 5 ml of chlorophyll solution) was used or a ready-made solution of chlorophyllipt 2% concentration was used (in a ratio of 2:1, 2 ml of ready-made 2% solution and 1 ml of water).

Для приготовления раствора хлорофилла из листьев эвкалипта помимо свежих листьев эвкалипта (25 измельченных ст. л) необходимы: стеклянная емкость (желательно использовать флакон из темного стекла объемом - 300 мл), плотная полиэтиленовая крышка, подсолнечное масло 250 мл или масло виноградной косточки. Помещают предварительно измельченные листья эвкалипта во флакон, перемешивают, закрывают крышкой и оставляют настаиваться в темном месте трое суток, чтобы выжимка из листьев пустила сок. По истечении трех дней заливают выжимку листьев маслом и оставляют в темном месте на 7 дней для того, чтобы смесь настоялась. По прошествии недели листья повторно отжимают, процеживают жидкость, заливают обратно во флакон из темного стекла, плотно накрыв крышкой. Хранят раствор в темном, прохладном месте не более двух месяцев.To prepare a solution of chlorophyll from eucalyptus leaves, in addition to fresh eucalyptus leaves (25 crushed tablespoons), you need: a glass container (it is advisable to use a dark glass bottle with a volume of 300 ml), a tight plastic cap, sunflower oil 250 ml or grape seed oil. Pre-crushed eucalyptus leaves are placed in a bottle, mixed, closed with a lid and left to infuse in a dark place for three days so that the extract from the leaves releases the juice. After three days, the pomace of the leaves is poured with oil and left in a dark place for 7 days so that the mixture is infused. After a week, the leaves are squeezed again, the liquid is filtered, poured back into a dark glass bottle, tightly covered with a lid. Store the solution in a dark, cool place for no more than two months.

Готовый раствор помещают в прозрачную полипропиленовую кювету 3, расположенную у открытого фланца волновода 2 генератора (фиг.1).The finished solution is placed in a transparent polypropylene cuvette 3, located at the open flange of the waveguide 2 generator (figure 1).

Для оценки плотности мощности излучения и формы осадка генератор 1 и кювету 3 располагают соосно относительно волновода (облучается боковая стенка кюветы). Генератор 1 (Г4-142) позволяет перестраивать частоту и выходную мощность в ходе исследования. Рабочий диапазон частот составляет от 45 до 60 ГГц.To estimate the radiation power density and deposit shape, generator 1 and cell 3 are placed coaxially with respect to the waveguide (the side wall of the cell is irradiated). Generator 1 (G4-142) allows you to tune the frequency and output power during the study. The operating frequency range is from 45 to 60 GHz.

С помощью фотокамеры 4 регистрируют осадок хлорофилла на дне кюветы, проводят анализ размеров и формы осадкаUsing camera 4, the chlorophyll sediment at the bottom of the cuvette is recorded, and the size and shape of the sediment are analyzed.

Для этого раствор хлорофилла в кювете 3 облучают в течение 15 минут, при этом, в зависимости от плотности мощности падающего излучения регистрируют появление осадка в виде капли (овальной или круглой формы) или параболы, фокус которой находится на оси симметрии волновода.To do this, the chlorophyll solution in cell 3 is irradiated for 15 minutes, while, depending on the power density of the incident radiation, the appearance of a deposit in the form of a drop (oval or round) or a parabola, the focus of which is on the waveguide symmetry axis, is recorded.

У открытого фланца волновода в растворе наблюдаются изменения однородности, образуется осадок при воздействии электромагнитного излучения в диапазоне частот от 45 до 60 ГГц и плотности мощности от 0,01 мВт/см2 до 2 мВт/см2.At the open flange of the waveguide, changes in homogeneity are observed in the solution, a precipitate forms when exposed to electromagnetic radiation in the frequency range from 45 to 60 GHz and power density from 0.01 mW/cm 2 to 2 mW/cm 2 .

Размер осадка определяют при помощи разработанной для ЭВМ программы математических и технических расчетов в Mathcad, позволяющей выполнить линейные измерения.The sediment size is determined using a program developed for a computer for mathematical and technical calculations in Mathcad, which allows performing linear measurements.

Размер осадка позволяет проводить оценку плотности мощности в диапазоне частот от 45 до 60 ГГц электромагнитного излучения: если осадка не образовывалось, то плотность мощности ЭМИ была менее 0,01 мВт/см2 , если раствор полностью по объему выпадал в осадок, то плотность мощности была более 2*103 Вт/см2.The size of the precipitate makes it possible to estimate the power density in the frequency range from 45 to 60 GHz of electromagnetic radiation: if no precipitate was formed, then the EMP power density was less than 0.01 mW/ cm2 , if the solution completely precipitated by volume, then the power density was more than 2 * 10 3 W / cm 2 .

Пример 1. Облучение раствора на частоте из диапазона от 45 до 60 ГГц и выходной мощности 100 мВт (соответствующая плотность мощности 2 мВт/см2). Example 1 Irradiation of a solution at a frequency between 45 and 60 GHz and an output power of 100 mW (corresponding to a power density of 2 mW/cm 2 ).

Облучение выполняют при помощи генератора Г4-142, у фланца волновода строго горизонтально располагают кювету. Облучение проводят в течение 15 минут при постоянной температуре и освещенности в комнате. По окончании времени облучения раствор изменяет свои свойства, появляется осадок, длину которого измеряют от стенки кюветы, наиболее близко расположенной к фланцу волновода фотографическим методом. Если длина осадка составляет 2,5 см. делают вывод о плотности мощности 2 мВт/см2.Irradiation is performed using a G4-142 generator, a cuvette is placed strictly horizontally at the waveguide flange. Irradiation is carried out for 15 minutes at a constant temperature and illumination in the room. At the end of the irradiation time, the solution changes its properties, a precipitate appears, the length of which is measured from the cell wall closest to the waveguide flange using the photographic method. If the deposit is 2.5 cm long, a power density of 2 mW/cm 2 is concluded.

Результаты измерений представлены на фиг. 2. Осадок имеет форму параболы. В среднем, длина осадка составляет 2,5±0,5 см. По оси ординат отложены значения длины осадка L, см, по оси абсцисс ширина осадка x, см.The measurement results are shown in Fig. 2. The sediment has the shape of a parabola. On average, the length of the sediment is 2.5±0.5 cm. The ordinate shows the values of the length of the sediment L, cm, and the width of the sediment x, cm, along the abscissa.

Пример 2. Облучение раствора на частоте из диапазона от 45 до 60 ГГц и выходной мощности 50 мВт (соответствующая плотность мощности 1 мВт/см2). Example 2 Irradiation of a solution at a frequency between 45 and 60 GHz and an output power of 50 mW (corresponding to a power density of 1 mW/cm 2 ).

Облучение выполняют при помощи генератора Г4-142, у фланца волновода строго горизонтально располагают кювету. Облучение проводят в течение 15 минут, при постоянной температуре и освещенности в комнате. По окончании времени облучения раствор изменяет свои свойства, появляется осадок в форме симметричной параболы, длину которого измеряют от стенки кюветы, наиболее близко расположенной к фланцу волновода. Структура образца раствора однородная, с небольшой примесью частиц листьев эвкалипта, пузырьков кислорода по всей поверхности раствора не наблюдается. Если длина осадка составляет 1,5 см, делают вывод о плотности мощности 1 мВт/см2. Результаты измерений представлены на фиг. 3. Осадок имеет форму параболы. В среднем, длина осадка составляет 1,5±0,5 см. По оси ординат отложены значения длины осадка L, см, по оси абсцисс ширина осадка x, см.Irradiation is performed using a G4-142 generator, a cuvette is placed strictly horizontally at the waveguide flange. Irradiation is carried out for 15 minutes, at a constant temperature and illumination in the room. At the end of the irradiation time, the solution changes its properties, a precipitate appears in the form of a symmetrical parabola, the length of which is measured from the cell wall closest to the waveguide flange. The structure of the sample solution is homogeneous, with a small admixture of particles of eucalyptus leaves; no oxygen bubbles are observed over the entire surface of the solution. If the deposit is 1.5 cm long, a power density of 1 mW/cm 2 is inferred. The measurement results are shown in Fig. 3. The sediment has the shape of a parabola. On average, the length of the sediment is 1.5 ± 0.5 cm. The ordinate shows the length of the sediment L, cm, and the width of the sediment x, cm, along the abscissa.

Пример 3. Облучение раствора на частоте из диапазона от 45 до 60 ГГц и выходной мощности 20 мВт (соответствующая плотность мощности 0,7 мВт/см2). Example 3 Irradiation of a solution at a frequency between 45 and 60 GHz and an output power of 20 mW (corresponding to a power density of 0.7 mW/cm 2 ).

Облучение выполняют при помощи генератора Г4-142, у фланца волновода строго горизонтально располагают кювету. Облучение проводят в течение 15 минут, при постоянной температуре и освещенности в комнате. По окончании времени облучения раствор изменяет свои свойства, появляется осадок в форме симметричной параболы, длину которого измеряют от стенки кюветы, наиболее близко расположенной к фланцу волновода. Структура образца раствора однородная, с небольшой примесью частиц листьев эвкалипта, пузырьков кислорода по всей поверхности раствора не наблюдается. Если длина осадка составляет 1 см, делают вывод о плотности мощности 0,7 мВт/см2.Irradiation is performed using a G4-142 generator, a cuvette is placed strictly horizontally at the waveguide flange. Irradiation is carried out for 15 minutes, at a constant temperature and illumination in the room. At the end of the irradiation time, the solution changes its properties, a precipitate appears in the form of a symmetrical parabola, the length of which is measured from the cell wall closest to the waveguide flange. The structure of the sample solution is homogeneous, with a small admixture of particles of eucalyptus leaves; no oxygen bubbles are observed over the entire surface of the solution. If the deposit is 1 cm long, a power density of 0.7 mW/cm 2 is inferred.

Результаты измерений представлены на фиг. 4. В среднем, длина осадка составляет 1±0,5 см. По оси ординат отложены значения длины осадка L, см, по оси абсцисс ширина осадка x, см.The measurement results are shown in Fig. 4. On average, the length of the sediment is 1 ± 0.5 cm. On the ordinate axis, the values of the length of the sediment L, cm, are plotted; on the abscissa axis, the width of the sediment x, cm.

Меньшая плотность мощности не дает статистически значимый результат.Lower power density does not give a statistically significant result.

В ходе неоднократных экспериментальных проб на частоте 50 до 60 ГГц, было установлено, что изотропность раствора хлорофилла не нарушается до момента включения генератора и подачи мощности более 0,01 мВт/см2. При воздействии излучения спустя 45 секунд начинает формироваться прозрачная область в области кюветы, наиболее близко расположенной к волноводу.In the course of repeated experimental tests at a frequency of 50 to 60 GHz, it was found that the isotropy of the chlorophyll solution is not disturbed until the generator is turned on and power is supplied more than 0.01 mW/cm 2 . When exposed to radiation, after 45 seconds, a transparent region begins to form in the region of the cell closest to the waveguide.

При плотности мощности менее <0,01 мВт/см2 осадка не наблюдается, осадок формируется в течение 15 минут от момента подачи излучения, изменений параметров осадка не происходит при длительности воздействия более 15 минут, достоверных результатов не получается при плотности мощности более 2 мВт/см2.When the power density is less than <0.01 mW/cm 2 no deposit is observed, the deposit is formed within 15 minutes from the moment of radiation supply, the deposit parameters do not change when the exposure lasts more than 15 minutes, reliable results are not obtained at a power density of more than 2 mW/ cm 2 .

Проведенные дополнительно тепловизионные исследования достоверно показывают отсутствие нагрева среды или кюветы от плотного примыкания кюветы у фланца волновода.The additional thermal imaging studies reliably show the absence of heating of the medium or the cell from the close contact of the cell at the waveguide flange.

Предложенный способ визуализации ЭМИ может быть применим для радиоиндикации и детектирования электромагнитного излучения СВЧ-диапазона с определением плотности падающей мощности на среду, в дальнейшем поможет точнее изучить влияние на физические и биологические среды, в том числе влияние на человека. Воздействие СВЧ-излучения влияет на однородность раствора хлорофилла -появляются структура осадка раствора хлорофилла, по которой можно говорить о наличии электромагнитного излучения и оценить плотность мощности.The proposed method of EMR visualization can be applicable for radio indication and detection of electromagnetic radiation in the microwave range with the determination of the density of the incident power on the environment, in the future it will help to more accurately study the impact on physical and biological environments, including the impact on humans. Exposure to microwave radiation affects the homogeneity of the chlorophyll solution - the structure of the precipitate of the chlorophyll solution appears, according to which one can speak of the presence of electromagnetic radiation and estimate the power density.

Полученные результаты доказывают возможность использования изотропной среды хлорофилла для визуализации ЭМИ. Также полученные результаты могут быть полезны: дозиметристам, физикам, радиобиологам и в отраслях науки и техники, где необходимо наличие индикации излучения.The results obtained prove the possibility of using an isotropic chlorophyll medium for EMR visualization. Also, the results obtained can be useful: dosimetrists, physicists, radiobiologists and in the fields of science and technology, where the presence of radiation indication is necessary.

Claims (1)

Способ определения величины плотности мощности, заключающийся в воздействии электромагнитного излучения на частотах от 45 до 60 ГГц на исследуемую среду в виде изотропного гомогенизированного раствора хлорофилла из листьев эвкалипта на масляной основе и деионизованной воды, помещенную в прозрачную полипропиленовую кювету и регистрации изменений однородности раствора, отличающийся тем, что в качестве раствора хлорофилла на масляной основе используют или раствор из свежих листьев эвкалипта с добавлением подсолнечного масла или масла виноградной косточки, настоянный в темном месте в течение 7 дней, или готовый масляный раствор хлорофиллипта 2% концентрации, излучением воздействуют на боковую стенку кюветы в течение 15 минут, в качестве изменений однородности раствора регистрируют осадок в виде капли овальной или круглой формы или параболы, о плотности мощности излучения судят по его длине, при этом при длине осадка 0,1-1,0 см плотность мощности составляет 0,01-0,7 мВт/см2, при длине осадка 1,5-2,0 см плотность мощности составляет 1 мВт/см2, при длине осадка 2,1-2,5 см плотность мощности составляет 2 мВт/см2, при отсутствии осадка плотность мощности составляет менее 0,01 мВт/см2, при наличии всего раствора в виде осадка плотность мощности составляет более 2*103 Вт/см2, причем в качестве исследуемой среды используют раствор, в котором деионизованную воду берут в количестве 1:1,5 мл, а раствор хлорофилла на масляной основе из свежих листьев эвкалипта берут в количестве 5 мл или используют раствор, в котором деионизованную воду берут в количестве 1 мл, а готовый масляный раствор хлорофиллипта 2% концентрации берут в количестве 2 мл.A method for determining the power density value, which consists in the action of electromagnetic radiation at frequencies from 45 to 60 GHz on the medium under study in the form of an isotropic homogenized solution of chlorophyll from oil-based eucalyptus leaves and deionized water, placed in a transparent polypropylene cuvette and recording changes in the homogeneity of the solution, characterized in that that as an oil-based chlorophyll solution, either a solution of fresh eucalyptus leaves with the addition of sunflower oil or grape seed oil, infused in a dark place for 7 days, or a ready-made oil solution of chlorophyllipt 2% concentration is used, the side wall of the cuvette is exposed to radiation in within 15 minutes, as changes in the homogeneity of the solution, a deposit is recorded in the form of an oval or round drop or a parabola, the radiation power density is judged by its length, while with a deposit length of 0.1-1.0 cm, the power density is 0.01- 0.7 mW / cm 2 , with a deposit length of 1.5-2.0 cm, the power density is 1 mW / cm 2 , with a deposit length of 2.1-2.5 cm, the power density is 2 mW / cm 2 , in the absence sediment power density is less than 0.01 mW / cm 2 , in the presence of the entire solution in the form of a precipitate, the power density is more than 2 * 103 W / cm 2 , and as the test medium, a solution is used in which deionized water is taken in an amount of 1: 1 .5 ml, and an oil-based solution of chlorophyll from fresh eucalyptus leaves is taken in an amount of 5 ml, or a solution is used in which deionized water is taken in an amount of 1 ml, and a ready-made oil solution of chlorophyllipt 2% concentration is taken in an amount of 2 ml.
RU2022102296A 2022-02-01 Method for determining power density of electromagnetic radiation in isotropic aqueous solution of chlorophyll RU2798121C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2798121C1 true RU2798121C1 (en) 2023-06-15

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2050539C1 (en) * 1991-12-25 1995-12-20 Михаил Васильевич Бухаров Method for determining moisture content in upper soil layer
JP3359702B2 (en) * 1993-06-28 2002-12-24 株式会社前川製作所 Heterogeneous plant detection method and weed control method using the detection method
RU2203482C2 (en) * 2001-01-11 2003-04-27 Томский государственный университет Facility measuring electrical-physical properties of fluid medium in pipe-line
CN102112831B (en) * 2008-08-06 2014-08-06 空中客车运营有限公司 Device for the contact-less detection of the degree of dryness of a coat of varnish, and method for the same
CN106456137A (en) * 2014-03-12 2017-02-22 积分几何科学公司 Scattering tomography method and scattering tomography device
WO2021260507A1 (en) * 2020-06-22 2021-12-30 R. J. Reynolds Tobacco Company Systems and methods for determining a characteristic of a smoking article

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2050539C1 (en) * 1991-12-25 1995-12-20 Михаил Васильевич Бухаров Method for determining moisture content in upper soil layer
JP3359702B2 (en) * 1993-06-28 2002-12-24 株式会社前川製作所 Heterogeneous plant detection method and weed control method using the detection method
RU2203482C2 (en) * 2001-01-11 2003-04-27 Томский государственный университет Facility measuring electrical-physical properties of fluid medium in pipe-line
CN102112831B (en) * 2008-08-06 2014-08-06 空中客车运营有限公司 Device for the contact-less detection of the degree of dryness of a coat of varnish, and method for the same
CN106456137A (en) * 2014-03-12 2017-02-22 积分几何科学公司 Scattering tomography method and scattering tomography device
WO2021260507A1 (en) * 2020-06-22 2021-12-30 R. J. Reynolds Tobacco Company Systems and methods for determining a characteristic of a smoking article

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАБКИНА Н.А. и др."Способ визуализации электромагнитного излучения в изотропном водном растворе хлорофилла", Саратов, из-во "Саратовский источник", 2021, с.197-203. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Geethakrishnan et al. Z-scan determination of the third-order optical nonlinearity of a triphenylmethane dye using 633 nm He–Ne laser
US8039801B2 (en) Detection apparatus for detecting electromagnetic wave passed through object
Zheng et al. Organic broadband terahertz sources and sensors
CN100511623C (en) Method for measuring semiconductor doping concentration
Li et al. Metamaterial terahertz sensor for measuring thermal-induced denaturation temperature of insulin
Nolan et al. Laser-induced photothermal refraction for small volume absorbance determination
Deri et al. Microwave photodielectric effect in AgCl
RU2798121C1 (en) Method for determining power density of electromagnetic radiation in isotropic aqueous solution of chlorophyll
Hübner et al. Electromagnetic moisture measurement
CN108120678B (en) Detection device and method based on scattered light photothermal interference biochemical quantification
Lepage et al. 3D dosimetry fundamentals: gels and plastics
Tao et al. Study of material properties important for an optical property modulation-based radiation detection method for positron emission tomography
CN109490202B (en) Immune turbidimetric protein analyzer based on optical microfluidic laser
Vaishakh et al. Thermooptic techniques: A tool for interdisciplinary studies
Eden et al. Nonlinear effects in light scattering of thermal lensing systems
Soylu Sub-wavelength microscopy techniques in the TeraHertz frequency range
Hoque et al. Nonlinear optical characteristic curve of protein (bsa)
Masters et al. Time-resolved stimulated emission depletion and energy transfer dynamics in two-photon excited EGFP
Wu et al. An effective way to reduce water absorption to terahertz
Keilmann Experimental RF and MW resonant nonthermal effects
Chu et al. Optical oxygen sensor based on time-resolved fluorescence
Rodríguez-Suné et al. Harmonic generation from gold nanolayers: an old problem under a new light
Zhang et al. A Terahertz Metamaterial Absorber-Based Biosensor for Ascorbic Acid
Biswas et al. Optical properties of benzene and derivatives by the single beam thermal lens technique
Mamedbeili et al. Large third-order optical nonlinearities in brilliant green solutions induced by CW He-Ne laser