НЕТЕПЛОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ИСКУССТВЕННЫЕ СРЕДЫ

December 17, 2014 by admin Комментировать »

В.А. Черепенин

Институт радиотехники и электроники РАН, Москва

В настоящее время в России интенсивно ведутся исследования по применению мощных источников электромагнитного излучения для нетеплового воздействия на искусственные и естественные среды различной природы. Рассмотрим некоторые Направления работ в этих областях.

В Институте радиотехники и электроники РАН (ИРЭ, Москва) и Институте сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ, Томск) проводятся исследования по нетепловому воздействию на биообъекты мощными радиоимпульсами наносекундной длительности.

Так, в ИРЭ с 80-х годов прошлого века проводился цикл исследований с использованием релятивистских черенковских генераторов восьмимиллиметрового и трехсантиметрового диапазонов длин волн. Их мощность составляла, соответственно, примерно 10 и 100 МВт, длительность импульсов – 5 и 15 нс. Изучалась реакция как сравнительно простых систем, например кожа лягушки [1], так и сложных, таких как злокачественные опухоли у млекопитающих. В последнем случае воздействию подвергались крысы с привитой им карциносаркой Уокера [2]. Оказалось, что размер опухоли у животных, подвергавшихся действию мощного электромагнитного излучения, растет значительно медленнее, а живут они значительно дольше (примерно на 30%), чем контрольная группа больных животных. Дополнительные исследования показали, что у облученных крыс активизируется иммунная система [3], чем, видимо, и объясняются полученные результаты. Предполагалось, что основную роль в реакции биообъектов играют клеточные мембраны, так как величина напряженности электрического поля в них сопоставима с величиной поля воздействующей волны. Отметим, что эксперименты этого типа относятся к так называемым нетепловым воздействиям, так как энергия каждого импульса и всей серии в целом весьма мала и не способна существенно изменить общую температуру объекта. Аналогичный тип воздействия с помощью непрерывных генераторов миллиметрового излучения малой мощности (КВЧ-терапия) уже сравнительно давно развивается в ИРЭ и имеет успешные медицинские применения [4].

В ИСЭ исследования воздействия на биообъекты мощными радиоимпульсами начались сравнительно недавно, в последние годы прошлого века. Для экспериментов использовался релятивистский черенковский генератор с мощность 200 МВт и длительностью импульсов 15 нс. Частота повторения импульсов менялась от единиц до сотен герц. В качестве объектов исследований были выбраны кишечная палочка, плесневой грибок и хорошо известная мухрозофила. Первые опыты показали, что мощное электромагнитное излучение наносекундной длительности существенно влияет прежде всего на эмбриональную стадию развития дрозофилы [5]. Отметим, что здесь, как, впрочем, и в более продолжительных исследованиях в ИРЭ, из-за огромной сложности биообъектов (в отличие от конечных результатов) механизмы воздействия остаются во многом неясными.

В последнее время в ИРЭ и в Институте электрофизики Уральского отделения РАН (ИЭФ, Екатеринбург) ведутся исследования по новым применениям мощных источников электромагнитных импульсов, в частности, нетепловому воздействию на золотосодержащие горные породы.

В работах ИЭФ [6] для дезинтеграции золотосодержащих пород используется гидроудар, образующийся при искровом пробое воды. Опыты проводятся в кювете с водой, где находится также взвесь руды при постоянном перемешивании. Для увеличения эффективности извлечения предложено использовать источник высокого напряжения наносекундной длительности.

В отличие от работ ИЭФ в экспериментах, проводимых в ИРЭ совместно с Институтом проблем комплексного освоения недр РАН (ИПКОН, Москва), специально создаются условия, при которых межэлектродный искровой пробой в сухой или немного смоченной золотосодержащей породе либо влияет слабо, либо совсем отсутствует. Экспериментально удалось показать возможность существенного увеличения извлечения золота из технологически наиболее сложных, так называемых упорных руд. Основная идея метода заключается в использовании естественных неоднородностей среды для получения в ней больших локальных значений напряженности электрического поля и воздействия таким образом на области, где прежде всего и локализованы частицы золота. В результате воздействия происходит дезинтеграция золота в породе и улучшаются условия для его цианирования. К достоинствам такого способа следует отнести малую энергоемкость и возможность использования на горно-обогатительных комбинатах без радикального изменения обычной техники цианирования. Кроме того, при его применении нет необходимости в очень тонком (до 50 мкм) помоле руды, что также существенно снижает энергопотребление. В настоящее время проведен цикл работ по воздействию мощными импульсами как на гравиконцентрат, так и на руду и хвосты различных месторождений России. Практически во всех случаях удается подобрать такую дозу облучения, которая обеспечивает увеличение выхода золота по сравнению с традиционной технологией. Количественные характеристики увеличения эффективности извлечения зависят от типа золотосодержащей породы и варьируются от 1,5 раза до 6 раз [8]. В настоящее время детальное изучение физикохимических процессов, сопровождающих процесс дезинтеграции золота в руде, продолжается.

Следует отметить, что золотосодержащая порода представляет собой естественную смесь диэлектриков, полупроводников и металлов. Это делает ее похожей по электрофизическим свойствам на современные твердотельные электронные системы с высокой степенью интеграции. Воздействие на них мощных электромагнитных импульсов также представляет определенный интерес, например в связи с проблемой электромагнитной совместимости. Кроме необратимого выхода из строя, в таких искусственных средах проявляется и новое качество, а именно возможность восстановления их информационных свойств спустя некоторое время после воздействия мощного электромагнитного импульса. Отдельные результаты исследований подобного типа, выполненные в Научно-исследовательском институте ядерной физики при Томском политехническом университете (НИИЯФ ТПУ, Томск), приведены, например, в [9], где имеются данные о воздействии мощных электромагнитных радиоимпульсов на персональный компьютер.

Литература

1.        Девятков Н. Д., Чернов 3. С., Бецкий О. В., Новскова Т. А., Путвинский А. В. // Биофизика. 1982. Т. 28, вып.З. С. 558-560.

2.        Девятков Н. Д., Плетнев С. Д., Чернов 3. С., Файкин В. В., Бернашевский Г. А., Щитков К. Г. // ДАН. 1994. Т. 336, № 6. С. 826-828.

3.        Девятков Н. Д.у Плетнев С. Д., Бецкий О. В., Файкин В. В. И Биомедицинская радиоэлектроника. 2000, № 10. С. 29-36.

4.        Медикобиологические аспекты миллиметрового излучения низкой интенсивности / Под ред. Н. Д. Девяткова. М.: ИРЭ АН СССР, 1985.

5.        Большаков М. А., Бугаев С. П., Гончарик А. О., Бунин А. В., Евдокимов Е. В., Климов А. И., Коровин С. Д., Пелъ И. В., Ростов В. В. И ДАН. 2000. Т. 371, № 5. С. 691-695.

6.        Котов Ю. А., Месяц Г. А., Филатов А. Л., Корюкин Б. М., Борисков Ф. Ф., Корженевский С. Р., Мотовилов В. А., Щербинин С В. И ДАН. 2000. Т. 372, № 5. с. 654-656.

7.        Чантурия В. А., Гуляев Ю. В., Лунин В. Д., Бунин И. Ж., Черепенин В. А., Вдовин В. А., Корженевский А. В. //ДАН. 1999. Т. 366, № 5. с. 680-683.

8.        Чантурия В. А., Бунин И. Ж., Лунин В. Д., Гуляев Ю. В., Бунина Н. С., Вдовин В. А., Воронов П. С., Корженевский А. В., Черепенин В.А. И Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2001, №4. С. 95-106.

9.        Юшков Ю. Г, Чумерин П. Ю., Артеменко С. Н., Новиков С. А., Зеленцов Д. В. И Радиотехника и электроника. 2001. Т. 46, № 8. С. 1020-1024.

Источник: ВАКУУМНАЯ СВЧ ЭЛЕКТРОНИКА: Сборник обзоров. — Нижний Новгород: Институт прикладной физики РАН, 2002. — 160 с.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты