С.Е. ТОПОРКОВ Научные руководители – М.В. ЛАЛАЯН, к.т.н., доцент АНОМАЛЬНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ

С.Е. ТОПОРКОВ
Научные руководители – М.В. ЛАЛАЯН, к.т.н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
АНОМАЛЬНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ВОЛН ДЕСЯТИСАНТИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА В ВОДЕ.
В статье приведены результаты исследований по прохождению электромагнитных волн в воде. Показано, что в диапазоне частот около 2800 МГц имеет место аномальное поглощение энергии, которое можно объяснить существованием
кластеров воды.
Вода является основой практически всех живых биологических объектов и поэтому изучение её физико-химических свойств всегда привлекало
большое внимание. Особое внимание исследователями уделялось изучению таких электрофизических характеристик воды, как проводимость,
диэлектрическая проницаемость т.п. В МИФИ на кафедре «Электрофизические установки» был исследован тангенс угла диэлектрических потерь
воды в диапазоне частот от 2500МГц до 3500 МГц.
Измерение tgδ воды основано на резонансном методе [1]: измерении добротности и резонансной частоты резонатора до и после внесения в
него диэлектрика. При отсутствии аномального поглощения зависимость
нагруженной добротности резонатора от частоты представляет плавную
линию, а с аномалией – резкое снижение добротности в узком диапазоне
частот. Целью работы является выявление частоты аномалии без определения конкретного значения тангенса диэлектрических потерь.
Для проведения опыта использовался резонатор, работающий на
виде колебаний H011. Диаметр резонатора: 156 мм, высота перестраивается
от 58 мм до 128 мм, что приводит к перестройке рабочей частоты в диапазоне от 2500 МГц до 3400МГц. Связь резонатора с другими элементами
СВЧ тракта осуществляется двумя петлевыми элементами, расположенными на боковой стенке резонатора. Измерение добротности проведено
методом четырехполюсника с помощью векторного анализатора AGILENT 8753ET. Изменение резонансной частоты при нагружении резонатора образцом с водой
С помощью программы электромагнитного моделирования СВЧ
процессов CST MWS 2010 для заданной геометрии резонатора найдена
его рабочая частота на виде колебаний H011 и определена ее зависимость
от высоты резонатора. Сделано это было для того, чтобы среди множества
пиков коэффициента передачи, полученного на анализаторе проще было
отыскать рабочий. Расхождение экспериментальных данных от полученных расчетным путем составило не более 0,04%.
Согласно теоретическим предпосылкам диэлектрические свойства
воды должны измениться при помещении её в область переменного электрического поля. Исходя из конфигурации поля на рабочем виде колебаний были сделаны следующие действия: к торцевой стенке резонатора
прикреплена колба из пластмассы с низким ε, заполненная водой. Вода в
колбе попадает в область сильного электрического поля. Выбрано 3 точки, в которые помещена колба: в центре крышки, на расстоянии половины
радиуса от центра крышки и на расстоянии радиуса от центра крышки.
Объем помещенной воды: 0,75мл.
Рис.1. Зависимость добротности нагруженного резонатора от высоты резонатора(провал приходится на диапазон частот около 2800МГц).
Из полученных результатов следует, что при частоте 2800МГц
имеет место сильное поглощение СВЧ- сигнала водой, что отразилось на
резком снижении добротности в диапазоне этой частоты.
Список литературы
1. Собенин Н.П., Милованов О.С. Техника сверхвысоких частот. М.:Энергоатомиздат.
2007.
2. Собенин Н.П.,Прокопенко А.В., Лалаян М.В. Измерения на сверхвысоких частотах.
М.: МИФИ. 2006.